WO2023182094A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス - Google Patents

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

Info

Publication number
WO2023182094A1
WO2023182094A1 PCT/JP2023/010043 JP2023010043W WO2023182094A1 WO 2023182094 A1 WO2023182094 A1 WO 2023182094A1 JP 2023010043 W JP2023010043 W JP 2023010043W WO 2023182094 A1 WO2023182094 A1 WO 2023182094A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
sensitive
formula
resist pattern
radiation
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/010043
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
三千紘 白川
智美 高橋
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2023182094A1 publication Critical patent/WO2023182094A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a resist pattern forming method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
  • a resist pattern forming method using chemical amplification has been used to compensate for the decrease in sensitivity due to light absorption.
  • a photoacid generator contained in an exposed area is decomposed by light irradiation to generate acid.
  • the catalytic action of the generated acid converts the alkali-insoluble groups of the resin contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition into alkali-soluble groups.
  • the solubility in the developer is changed by, for example, changing to a base.
  • development is performed using, for example, a basic aqueous solution.
  • a positive resist composition that can form a resist pattern with extremely excellent resolution is described as "(A) a specific photoacid generator, and , (B) has a repeating unit (b1) having an interactive group that interacts with the ionic group in the specific photoacid generator, and the main chain is decomposed by irradiation with X-rays, electron beams, or extreme ultraviolet rays.
  • a positive resist composition containing a resin is disclosed.
  • pattern transferability is an index related to the difference in line width when comparing the line width in a resist pattern and the line width in a pattern formed by etching the object to be etched, and is an index related to the difference in line width when comparing the line width in a resist pattern and the line width in a pattern formed by etching the object to be etched. means that the above difference is small.
  • the present invention provides excellent pattern transferability when a resist pattern is formed and used as an etching mask to form a pattern by etching an object to be etched, and LWR performance of the pattern formed by etching the object to be etched.
  • An object of the present invention is to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that has excellent properties.
  • Another object of the present invention is to provide a resist film, a method for forming a resist pattern, a method for manufacturing an electronic device, and an electronic device related to the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein the resin has at least one group selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, an amide group, and a thiol group. resin composition.
  • the content of the compound having two or more ion pairs that decomposes upon exposure is 0.05 to 0.50 mmol/g based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [6].
  • a method for forming a resist pattern comprising the step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent to obtain a resist pattern.
  • the developing solution contains two or more types of organic solvents.
  • the resist pattern forming method has a step 4 of cleaning the resist pattern using a rinsing solution containing an organic solvent after the step 3, at least one of the developer and the rinsing solution contains two or more kinds of organic solvents.
  • the two or more organic solvents include a first organic solvent and a second organic solvent, The boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, The resist pattern forming method according to [11], wherein the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • a method for manufacturing an electronic device comprising the resist pattern forming method according to any one of [9] to [12].
  • the pattern transfer property is excellent, and the LWR performance of the pattern formed by etching the object to be etched is improved. It is possible to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that has excellent properties. Further, according to the present invention, it is possible to provide a resist film, a resist pattern forming method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device related to the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the present invention will be explained in detail below. Although the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments.
  • the "substituent” in this specification is preferably a monovalent substituent.
  • organic group refers to a group containing at least one carbon atom.
  • active rays or “radiation” include, for example, the bright line spectrum of mercury lamps, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet (EUV) light, X-rays, and electron beams (EB: electron beam) etc.
  • Light as used herein means actinic rays or radiation.
  • exposure refers not only to exposure to the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays, and X-rays, but also to exposure to electron beams, ion beams, etc., unless otherwise specified. Also includes drawing using particle beams.
  • is used to include the numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value. The direction of bonding of the divalent groups described herein is not limited unless otherwise specified. For example, when Y in the compound represented by the formula "X-Y-Z" is -COO-, Y may be -CO-O- or -O-CO- Good too. Further, the above compound may be "X-CO-O-Z" or "X-O-CO-Z".
  • ppm means “parts-per-million ( 10-6 )
  • ppb means “parts-per-billion (10-9)
  • ppt means “parts-per-billion ( 10-9 )”. parts-per-trillion (10 ⁇ 12 )”.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity (also referred to as molecular weight distribution) (Mw/Mn) of the resin are measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) apparatus (Tosoh HLC- 8120GPC) (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L, column: Tosoh TSK gel Multipore HXL-M, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: differential refraction It is defined as a polystyrene equivalent value determined by a Refractive Index Detector.
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • ClogP values were obtained from Daylight Chemical Information System, Inc. This value was calculated using the program "CLOGP” available from. This program provides the value of "calculated logP” calculated by the fragment approach of Hansch, Leo (see below). The fragment approach is based on the chemical structure of a compound and estimates the logP value of the compound by dividing the chemical structure into substructures (fragments) and summing the logP contributions assigned to the fragments. The details are described in the following documents. In this specification, ClogP values calculated by the program CLOGP v4.82 are used. A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol. 4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds.
  • examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the solid content is intended to be a component that forms a resist film, and does not include a solvent. Furthermore, if the component forms a resist film, it is considered to be a solid component even if the component is liquid.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter also referred to as “resist composition”) comprises a repeating unit represented by the formula (I) described below, and a repeating unit represented by the formula (II) described below.
  • a resin hereinafter also referred to as "resin (C)" containing the repeating unit represented by the formula and whose main chain is cleaved upon exposure to light, and a compound having two or more ion pairs that decomposes upon exposure to light (hereinafter referred to as "specific light
  • the weight average molecular weight of the resin is 15,000 or more.
  • the inventors of the present invention speculate as follows.
  • the polar group represented by Y in the repeating unit represented by formula (I) in the resin (C) and the ion pair in the specific photoacid generator form an association state through electrostatic interaction, and as a result, a resist film with high resistance to organic developer or etching treatment is obtained.
  • the specific photoacid generator contains two or more ion pairs, it can interact with the polar group at multiple points.
  • the resin (C) which has a high molecular weight with a weight average molecular weight of 15,000 or more, undergoes pseudo-crosslinking at multiple points as described above, thereby forming an aggregate with a pseudo-larger molecular weight. .
  • the resist film became even more resistant to organic developers or etching treatments, and it is believed that excellent pattern transferability was achieved.
  • the main chain of the resin (C) is cut by exposure, resulting in a lower molecular weight and increased solubility in a developer. That is, a difference in dissolution rate in the developer (so-called dissolution contrast) occurs between the unexposed area and the exposed area.
  • dissolution contrast since the association between the polar group represented by Y and the ion pair in the specific photoacid generator is released by exposure to light, the dissolution contrast becomes even larger. Therefore, it is considered that the resist composition of the present invention also has excellent LWR performance.
  • the effects of the present invention provide at least one or more of the following effects: better pattern transferability and better LWR performance of the pattern formed by etching the object to be etched. It is also said to be excellent.
  • the components contained in the resist composition of the present invention will be explained below.
  • the resist composition includes a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II), and includes a resin whose main chain is cleaved by exposure to light.
  • X represents a halogen atom.
  • the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, but a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom is preferable in terms of the effects of the present invention. , or more preferably an iodine atom, and even more preferably a chlorine atom.
  • Y represents a group represented by formula (Y-1) or a group represented by formula (Y-2).
  • formula (Y-1) and formula (Y-2) the wavy line portion represents the bonding position.
  • Y in formula (I) is a group represented by formula (Y-1)
  • Y in formula (I) is a group represented by formula (Y-2)
  • R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group represented by R 2 is not particularly limited, but includes, for example, an alkyl group that may have a substituent, a monovalent aromatic group that may have a substituent, or , an aralkyl group which may have a substituent, and the like. Substituents that each of the alkyl group, monovalent aromatic group, and aralkyl group may have are not particularly limited, but include a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, an amide group, and a thiol group. At least one group selected from the group (hereinafter also referred to as functional group B) is included. That is, the monovalent organic group represented by R 2 may be a monovalent organic group containing the functional group B.
  • the above amino group is a functional group represented by -NH 2 , -NHR 5 or -N(R 5 ) 2 , where R 5 represents a monovalent organic group.
  • R 5 represents a monovalent organic group.
  • Examples of the monovalent organic group represented by R 5 include the groups exemplified in the monovalent organic group represented by R 2 above.
  • the thiol group is a functional group represented by -SH.
  • the monovalent organic group represented by R 2 is an alkyl group that may have a substituent, or a monovalent organic group that may have a substituent, since the effect of the present invention is more excellent.
  • Aromatic groups are preferred.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic; for example, a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as n-hexyl groups, monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, norbornyl groups, tetracyclodecanyl groups, tetracyclododecanyl groups, and Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as adamantyl groups. Among these, a linear alkyl group is preferred as the alkyl group.
  • the number of carbon atoms in the linear alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • the alkyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the terminal of the alkyl group.
  • the substituents that the alkyl group may have are as described above.
  • the monovalent aromatic group is not particularly limited, and may be either an aryl group or a heteroaryl group.
  • the monovalent aromatic group may be either monocyclic or polycyclic, but the number of ring member atoms is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 10.
  • the monovalent aromatic group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and still more preferably a phenyl group.
  • the phenyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the para position of the phenyl group.
  • the substituents that the monovalent aromatic group may have are as described above.
  • R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group represented by R 3 and R 4 is not particularly limited, but includes, for example, an alkyl group that may have a substituent, and a monovalent aromatic group that may have a substituent. or an aralkyl group which may have a substituent. Substituents that each of the alkyl group, monovalent aromatic group, and aralkyl group may have include, but are not particularly limited to, functional group B. That is, the monovalent organic groups represented by R 3 and R 4 may each independently be a monovalent organic group containing the functional group B.
  • the monovalent organic group represented by R 3 and R 4 is preferably an alkyl group which may have a substituent, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic; for example, a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as n-hexyl groups, monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, norbornyl groups, tetracyclodecanyl groups, tetracyclododecanyl groups, and Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as adamantyl groups.
  • a linear alkyl group is preferred as the alkyl group.
  • the number of carbon atoms in the linear alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • the alkyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the terminal of the alkyl group.
  • the substituents that the alkyl group may have are as described above.
  • the content of the repeating unit represented by formula (I) is preferably 20 to 80 mol%, and 30 to 70 mol%, based on the total repeating units in the resin (C). % is more preferable.
  • R 1 represents an alkyl group which may have a substituent
  • Ar represents a monovalent aromatic group which may have a substituent
  • the alkyl group represented by R 1 may be linear, branched, or cyclic, such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as t-butyl group and n-hexyl group, monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, and norbornyl group, tetracyclodecanyl group, and tetracyclodecanyl group.
  • Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as a cyclododecanyl group and an adamantyl group.
  • the alkyl group is preferably a linear alkyl group, more preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably a linear alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.
  • the substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but includes functional group B.
  • the monovalent aromatic group represented by Ar is not particularly limited, and may be either an aryl group or a heteroaryl group.
  • the monovalent aromatic group may be monocyclic or polycyclic, but the number of ring member atoms is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 10.
  • the monovalent aromatic group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and still more preferably a phenyl group.
  • the phenyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the para position of the phenyl group.
  • the substituents that the monovalent aromatic group may have are as described above.
  • the substituent that the monovalent aromatic group may have is not particularly limited, but includes functional group B.
  • the number of substituents is not particularly limited, but is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.
  • the content of the repeating unit represented by formula (II) is preferably 20 to 80 mol%, and 30 to 70 mol%, based on the total repeating units in the resin (C). % is more preferable.
  • the total content of repeating units represented by formula (I) and repeating units represented by formula (II) is preferably 80 to 100 mol%, and 90 to 100 mol%, based on all repeating units in resin (C). 100 mol% is more preferable, and even more preferably 95 to 100 mol%.
  • the resin (C) may contain other repeating units that do not correspond to either the repeating unit represented by formula (I) or the repeating unit represented by formula (II).
  • the resin (C) is different from either the repeating unit represented by formula (I) or the repeating unit represented by formula (II), and has a repeating unit having a functional group B (hereinafter simply "functional group (also referred to as "B-containing unit").
  • the resin (C) has a functional group B, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the embodiment in which the resin (C) has a functional group B is not particularly limited, and for example, the embodiment in which the resin (C) contains a repeating unit represented by the formula (I) having a functional group B; Examples include an embodiment in which the resin (C) contains a repeating unit represented by formula (II) having B, and an embodiment in which the resin (C) contains a functional group B-containing unit.
  • the repeating unit represented by formula (I) having functional group B for example, Y is a group represented by formula (Y-1), and R 2 is a monovalent organic group containing functional group B.
  • Examples of the repeating unit represented by formula (II) having functional group B include a repeating unit represented by formula (II) in which Ar is a monovalent aromatic group having functional group B.
  • the total content of repeating units having a functional group B that is different from any of the repeating units represented by the formula (II) and the repeating units represented by formula (II) is 5 to 60 mol% with respect to all repeating units in the resin (C). is preferable, and 10 to 60 mol% is more preferable.
  • the content of repeating units is calculated as 0.
  • Resin (C) contains repeating units represented by formula (I) other than repeating units represented by formula (I) having functional group B (in other words, repeating units represented by formula (I) having no functional group B). repeating units represented by formula (II) other than the repeating units represented by formula (II) having functional group B (in other words, repeating units having functional group B). (repeating unit represented by formula (II)).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (C) is 15,000 or more, preferably 20,000 or more, and more preferably 30,000 or more, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 200,000 or less, more preferably 150,000 or less.
  • the polydispersity of the resin (C) is not particularly limited, but it is preferably 2.5 or less, more preferably 2.0 or less, and even more preferably 1.7 or less in terms of the effects of the present invention.
  • the lower limit is not particularly limited, and examples include 1.0 or more.
  • the content of the resin (C) is not particularly limited, but it is preferably 40 to 99% by mass, more preferably 60 to 97% by mass, based on the total solid content of the resist composition, since the effect of the present invention is more excellent. , 65 to 97% by mass is more preferable.
  • the resist composition may contain only one type of resin (C), or may contain two or more types. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition contains a compound (specific photoacid generator) having two or more ion pairs that decomposes upon exposure to light.
  • the above ion pair is composed of a cation site, which is a positively charged atomic group whose total valence is W, and an anion site, which is a negatively charged atomic group whose total valence is W. be done.
  • the ion pair is composed of a cation site and an anion site that have the same absolute value of valence.
  • the ion pair may have a salt structure or a structure in which a cation site and an anion site are covalently linked (so-called betaine structure).
  • the cation site is a positively charged atomic group with a valence of 1, and the anion site is a negatively charged atomic group with a valence of 1.
  • the specific photoacid generator is a compound that has an ion pair consisting of a cationic part that has absorbency to actinic rays or radiation and an anionic part that can form a protonated structure when irradiated with actinic rays or radiation.
  • the cation site is preferably a sulfonium cation or iodonium cation, and the anion site is preferably a site that exhibits non-nucleophilicity.
  • the number of ion pairs that the specific photoacid generator has is 2 or more, and in terms of the effect of the present invention being more excellent, it is preferably 10 or less, more preferably 6 or less, even more preferably 4 or less, and 3 or less. The following are particularly preferred.
  • Examples of the specific photoacid generator include compounds represented by formulas (EX1) to (EX3).
  • X E1 represents a single bond or a monovalent linking group.
  • L E1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • m E1 represents an integer from 2 to 4.
  • a E1 ⁇ represents an anionic moiety.
  • M E1 + represents a cation.
  • a plurality of L E1 , A E1 ⁇ , and M E1 + may be the same or different.
  • a E1 ⁇ and M E1 + constitute an ion pair (salt structure).
  • X E1 represents a single bond
  • m E1 represents 2. That is, when X E1 represents a single bond, the above formula (EX1) is represented by the following formula.
  • the m E1- valent linking group represented by X E1 is not particularly limited, but examples include linking groups represented by (EX1-a1) to (EX1-a3) below.
  • * represents the bonding position with L E1 specified in the above formula (EX1).
  • X E11 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group is not particularly limited, but includes an alkylene group, an arylene group, -CO-, -NR N -, -O-, -S-, or a combination of two or more thereof.
  • RN represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the above-mentioned substituent is not particularly limited, but is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched).
  • Examples of the above-mentioned combined groups include -CO-O-, -CO-NR N -, -CO-alkylene group-, -O-alkylene group-, and -CO-O-alkylene group-.
  • the alkylene group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4.
  • the alkylene group and the arylene group may further have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, but includes, for example, a fluorine atom. Note that when the alkylene group contains a fluorine atom as a substituent, it may be a perfluoroalkylene group.
  • R N represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the above-mentioned substituent is not particularly limited, but is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched).
  • X E12 represents a trivalent linking group.
  • the trivalent linking group is not particularly limited, but includes a nitrogen atom, a phosphorus atom, a trivalent aliphatic hydrocarbon group, and a trivalent aromatic group.
  • the trivalent aliphatic hydrocarbon group is a group formed by removing three hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon.
  • a trivalent aromatic group is a group formed by removing three hydrogen atoms from an aromatic compound.
  • the trivalent aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the aliphatic hydrocarbon constituting the trivalent aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the trivalent aromatic group is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 12.
  • Examples of the aromatic ring constituting the trivalent aromatic group include aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles.
  • X E13 represents a tetravalent linking group.
  • the tetravalent linking group is not particularly limited, but includes carbon atoms, silicon atoms, tetravalent hydrocarbon groups, and tetravalent aromatic groups.
  • the tetravalent aliphatic hydrocarbon group is a group formed by removing four hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon.
  • a tetravalent aromatic group is a group formed by removing four hydrogen atoms from an aromatic compound.
  • the number of carbon atoms in the tetravalent aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 4.
  • the aliphatic hydrocarbon constituting the tetravalent aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the tetravalent aromatic group is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 12.
  • Examples of the aromatic ring constituting the tetravalent aromatic group include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocycle.
  • the divalent linking group represented by L E1 is not particularly limited, but includes the groups exemplified as the divalent linking group represented by X E11 .
  • a E1 - is not particularly limited, and examples include anion moieties represented by formulas (EX1-b1) to (EX1-b11). * represents the bonding position with L E1 .
  • R A1 represents an organic group.
  • R A1 is preferably an alkyl group that may have a substituent or an aryl group that may have a substituent.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10.
  • the substituent that the alkyl group may have is preferably a cycloalkyl group, a fluorine atom, or a cyano group.
  • the alkyl group may be a perfluoroalkyl group.
  • one or more -CH 2 - may be substituted with a carbonyl group.
  • the above aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 12.
  • the above aryl group is preferably a phenyl group.
  • the substituent that the aryl group may have is preferably an alkyl group, a fluorine atom, or a cyano group.
  • a perfluoroalkyl group is preferable, and a perfluoromethyl group is more preferable.
  • R A1 in formula (EX1-b5) preferably represents a perfluoroalkyl group.
  • the perfluoroalkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • R A2 in formula (EX1-b8) represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group is not particularly limited, but, for example, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched) is preferable.
  • R A3 in formula (EX1-b11) represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group is not particularly limited, but, for example, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched) is preferable.
  • a E1 - is an anionic moiety represented by the formula (EX1-b1), an anionic moiety represented by the formula (EX1-b2), an anionic moiety represented by the formula (EX1-b3), or An anion site represented by the formula (EX1-b11) is preferred, and an anion site represented by the formula (EX1-b1) or an anion site represented by the formula (EX1-b2) is more preferred.
  • M E1 + is preferably an organic cation represented by the formula (ZaI) or (ZaII) because the effects of the present invention are more excellent.
  • R 201 to R 203 each independently represent an organic group.
  • the number of carbon atoms in the organic group represented by R 201 to R 203 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20.
  • two of the organic groups represented by R 201 to R 203 may be combined to form a ring structure, and within the formed ring there may be an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group. May contain.
  • examples of the group formed by bonding two of the organic groups represented by R 201 to R 203 include an alkylene group (e.g., butylene group and pentylene group), and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 - is mentioned.
  • R 204 and R 205 each independently represent a monovalent aromatic group that may have a substituent or an alkyl group that may have a substituent; A monovalent aromatic group is preferable in that the effect is more excellent.
  • Examples of the monovalent aromatic group for R 204 and R 205 include an aryl group and a heteroaryl group.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • a heteroaryl group has a heteroatom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
  • Examples of the ring constituting the heteroaryl group include a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an indole ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
  • the alkyl group for R 204 and R 205 is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or pentyl group) or a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or norbornyl group).
  • the monovalent aromatic group and the alkyl group of R 204 and R 205 may further have other substituents, such as an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms). , a monovalent aromatic group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • the organic cation represented by the formula (ZaI) is a cation (ZaI-1), a cation (ZaI-2), or an organic cation represented by the formula (ZaI-3b) or the formula (ZaI-4b). Cations are preferred.
  • R 201 to R 203 represents a monovalent aromatic group which may have a substituent. All of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, or some of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, and the remainder may have a substituent. It may also be an alkyl group. Further, one of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, and the remaining two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and within the formed ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • the group formed by combining 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. and alkylene groups (eg, butylene group, pentylene group, or -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -).
  • examples of the monovalent aromatic group include an aryl group and a heteroaryl group.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • a heteroaryl group has a heteroatom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
  • examples of the ring constituting the heteroaryl group include a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an indole ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
  • the two or more monovalent aromatic groups may be the same or different. .
  • the alkyl group is preferably a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, Examples include methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, and cyclohexyl group.
  • the monovalent aromatic groups R 201 to R 203 and the substituents that the alkyl groups may have include, each independently, an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a monovalent aromatic group (eg, having 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (eg, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkylalkoxy group (eg, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • the above substituent may further have another substituent, for example, the above alkyl group may have a halogen atom as a substituent to become a halogenated alkyl group such as a trifluoromethyl group. .
  • Examples of the cation (ZaI-1) include triarylsulfonium cations, diarylalkylsulfonium cations, aryldialkylsulfonium cations, diarylcycloalkylsulfonium cations, and aryldicycloalkylsulfonium cations, but the effects of the present invention Triarylsulfonium cations are preferred in terms of their superiority.
  • each of R 201 to R 203 independently represents an organic group having no aromatic ring.
  • the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
  • the organic group having no aromatic ring represented by R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, an allyl group, or a vinyl group, and a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred is a linear or branched 2-oxoalkyl group.
  • the alkyl group includes, for example, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group), and a linear alkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
  • 10 branched alkyl groups, and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and norbornyl group).
  • the alkyl group represented by R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aromatic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, or a cycloalkyl group. Represents a carbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, an alkylthio group, or an arylthio group.
  • R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (such as a t-butyl group), a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • R x and R y each independently represent an alkyl group, a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
  • R 1c to R 5c , R 5c and R 6c, R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring.
  • the rings formed may each independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester group, or an amide bond.
  • Examples of the above-mentioned ring include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, and a polycyclic condensed ring formed by combining two or more of these rings.
  • the ring include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include alkylene groups such as a butylene group and a pentylene group.
  • the methylene group in this alkylene group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
  • the group formed by bonding R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group.
  • R13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group (it may be a cycloalkyl group itself, a cycloalkyl group ). These groups may have substituents.
  • R14 is a group having a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group (not a cycloalkyl group itself). (or a group partially containing a cycloalkyl group). These groups may have substituents. When a plurality of R 14s exist, each independently represents the above group such as a hydroxyl group. R 15 each independently represents an alkyl group or a naphthyl group. These groups may have substituents.
  • Two R 15s may be bonded to each other to form a ring.
  • the ring skeleton may contain a heteroatom such as an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • two R 15s are alkylene groups and are preferably bonded to each other to form a ring structure.
  • the alkyl group represented by R 15 may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10.
  • As the alkyl group a methyl group, ethyl group, n-butyl group, or t-butyl group is more preferable.
  • M E1 + Preferred embodiments of M E1 + are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • X E2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • L E2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • m E2 represents an integer from 2 to 4.
  • a E2 - represents an anion.
  • M E2 + represents a cation site.
  • a plurality of L E2 , A E2 ⁇ , and M E2 + may be the same or different.
  • M E2 + and A E2 - constitute an ion pair (salt structure).
  • X E2 represents a single bond
  • m E2 represents 2, similar to X E1 in the above formula (EX1).
  • Examples of the m E divalent linking group represented by X E2 include the same linking groups as the specific examples of the m E monovalent linking group represented by X E1 described above, and preferred embodiments are also the same. Further, the divalent linking group represented by L E2 includes, for example, the same linking group as the divalent linking group represented by L E1 described above, and preferred embodiments are also the same.
  • a E2 - includes, for example, an organic anion having an anion moiety represented by the above formulas (EX1-b1) to (EX1-b11), and among them, the effect of the present invention is In terms of superiority, organic anions represented by formulas (EX1-a1) to (EX1-a4) are preferred.
  • R 51 represents a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group represented by R 51 includes a hetero atom (hetero atoms include, for example, a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. -O-, -S-, -SO 2 -, -NR A -, -CO-, or a combination of two or more of these in the form of a linking group).
  • hetero atoms include, for example, a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. -O-, -S-, -SO 2 -, -NR A -, -CO-, or a combination of two or more of these in the form of a linking group.
  • Examples include hydrocarbon groups formed by removing one hydrogen atom from hydrogen, and preferred are linear or branched aliphatic hydrocarbon groups, alicyclic groups, aromatic hydrocarbon groups, or heterocyclic groups. .
  • the monovalent organic group represented by R 51 is preferably an alkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 4.
  • R A represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, for example, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched) is preferable.
  • the above-mentioned linear or branched aliphatic hydrocarbon group, alicyclic group, aromatic hydrocarbon group, and heterocyclic group may further have a substituent.
  • substituents examples include an alkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group.
  • Z 2c represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and which may contain a heteroatom.
  • heteroatoms include nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms.
  • the hetero atom may be contained in the form of a linking group such as -O-, -S-, -SO 2 -, -NR A -, -CO-, or a combination of two or more thereof.
  • R A represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, for example, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched) is preferable.
  • the hydrocarbon group is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic group.
  • the above-mentioned linear or branched aliphatic hydrocarbon group, alicyclic group, aromatic hydrocarbon group, and heterocyclic group may further have a substituent.
  • the substituent include an alkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and optionally containing a hetero atom represented by Z 2c is preferably, for example, a group having a norbornyl group which may have a substituent.
  • the carbon atom forming the norbornyl group may be a carbonyl carbon.
  • R 52 represents a monovalent organic group.
  • Examples of the monovalent organic group represented by R 52 include those similar to the monovalent organic group represented by R 51 described above.
  • Y 3 represents an alkylene group, an arylene group, or a carbonyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group represented by Y 3 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the arylene group represented by Y 3 is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 10.
  • the alkylene group and arylene group represented by Y 3 may further have a substituent.
  • substituents examples include a fluorine atom and a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • Rf represents a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
  • the hydrocarbon group containing a fluorine atom represented by Rf is preferably a fluorinated alkyl group.
  • R 53 represents a monovalent substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, an alkoxy group, and a fluorine atom.
  • p represents an integer from 0 to 5. p is preferably 0 to 3, more preferably 0.
  • M E2 + is preferably a cation moiety represented by formula (EX2-b1) or formula (EX2-b2), since the effects of the present invention are more excellent. * represents the bonding position.
  • R 301 and R 302 each independently represent an organic group.
  • the number of carbon atoms in R 301 and R 302 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20. Furthermore, R 301 and R 302 may be combined to form a ring structure.
  • R 301 and R 302 may each independently combine with L E2 to form a ring structure.
  • the ring structure formed may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group in the ring, and examples of the group newly formed in the ring structure include an alkylene group ( Examples include butylene group and pentylene group), and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -.
  • R 301 and R 302 are preferably a monovalent aromatic group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and even more preferably a phenyl group. Note that the monovalent aromatic group represented by R 301 and R 302 may further have a substituent.
  • substituents examples include alkyl groups (for example, carbon atoms 1 to 15), aryl groups (for example, carbon atoms 6 to 14), alkoxy groups (for example, carbon atoms 1 to 15), and cycloalkylalkoxy groups (for example, carbon atoms 1 to 15). ), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • the above-mentioned substituent may further have a substituent, if possible.
  • the above-mentioned alkyl group may have a halogen atom as a substituent, thereby becoming a halogenated alkyl group.
  • R 303 represents a monovalent aromatic group or an alkyl group.
  • the monovalent aromatic group represented by R 303 includes an aryl group and a heteroaryl group.
  • As the aryl group a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.
  • a heteroaryl group has a heteroatom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Examples of the ring constituting the heteroaryl group include a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an indole ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
  • the alkyl group represented by R 303 includes a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or pentyl group) or a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or norbornyl group).
  • a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms for example, a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or pentyl group
  • a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or norbornyl group.
  • the monovalent aromatic group and alkyl group represented by R 303 may have a substituent.
  • substituents that the monovalent aromatic group and alkyl group of R 303 may have include a linear or branched alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group ( Examples include carbon atoms (3 to 15), aryl groups (eg, carbon atoms 6 to 15), alkoxy groups (eg, carbon atoms 1 to 15), halogen atoms, hydroxyl groups, and phenylthio groups.
  • XE3 represents a single bond or a mE3 -valent linking group.
  • L E3 represents a single bond or a divalent linking group.
  • m E3 represents an integer from 2 to 4.
  • Q E1 represents an organic group including a structure in which a cationic site and an anionic site are connected by a covalent bond. A plurality of L E3 and Q E1 may be the same or different. Further, when X E3 represents a single bond, m E3 represents 2, similar to X E1 in the above formula (EX1).
  • Examples of the mE3-valent linking group represented by XE3 include the same linking groups as the specific examples of the mE1 -valent linking group represented by XE1 described above, and preferred embodiments are also the same.
  • the divalent linking group represented by L E3 includes, for example, the same linking group as the divalent linking group represented by L E1 described above, and preferred embodiments are also the same.
  • Q E1 is an organic group represented by formula (EX3-1) or formula (EX3-2). * represents the bonding position with L E3 specified in formula (EX3).
  • L E4 represents a single bond or a divalent linking group.
  • a E3 - represents an anionic moiety.
  • M E3 + represents a cation site.
  • L E5 represents a single bond or a divalent linking group.
  • a E4 - represents an anionic moiety.
  • M E4 + represents a cation site.
  • Examples of the divalent linking group represented by L E4 and L E5 include the same linking groups as the divalent linking group represented by L E1 described above, and preferred embodiments are also the same.
  • a E3 - is not particularly limited, and examples thereof include anion moieties represented by formulas (EX3-a1) to (EX3-a19). * represents the bonding position.
  • M E3 + includes, for example, the same cation moieties as the above-mentioned M E2 + , and preferred embodiments are also the same.
  • L E4 represents a divalent linking group
  • M E3 + represents a cation site represented by formula (EX2-b1)
  • R 301 and R 302 in the cation site each independently represent L It may be combined with E4 to form a ring structure.
  • preferred is a form in which L E4 is an arylene group and R 301 and R 302 are aryl groups, since the effects of the present invention are more excellent.
  • a form in which R 301 and R 302 are combined to form a ring structure is also preferable.
  • a E4 - includes, for example, the same anion moiety as A E1 - described above, and preferred embodiments are also the same.
  • M E4 + is preferably a cation moiety represented by formula (EX3-b1) or formula (EX3-b2), since the effects of the present invention are more excellent. * represents the bonding position.
  • R 401 represents an organic group.
  • the number of carbon atoms in the organic group represented by R 401 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20.
  • R 401 include an alkyl group and an aryl group, with an aryl group being preferred, a phenyl group or a naphthyl group being more preferred, and a phenyl group being even more preferred. Note that the aryl group represented by R 401 may further have a substituent.
  • the above-mentioned substituents include, each independently, a linear or branched alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, having 3 to 15 carbon atoms), and an aryl group (for example, having 6 to 14 carbon atoms). ), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkylalkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • the above substituent may further have a substituent if possible.
  • the above alkyl group has a halogen atom as a substituent to become a halogenated alkyl group such as a trifluoromethyl group. Good too.
  • Q E1 is represented by the formula (EX3-2), in (EX3-2), M E4 + is a cation moiety represented by the formula (EX2-b1), and further L E5 is
  • R 301 represents a divalent linking group and L E3 represents a divalent linking group, the effects of the present invention are more excellent, and R 301 is an aryl group, and L E3 and L E5 are arylene groups. It is preferable that
  • the content of the specific photoacid generator in the resist composition is preferably 0.1 to 40.0% by mass, more preferably 0.1 to 35.0% by mass, based on the total solid content of the composition. More preferably 3.0 to 35.0% by mass.
  • the content of the specific photoacid generator in the resist composition is not particularly limited, and is often 0.01 to 1.00 mmol/g based on the total solid content of the composition, so that the effects of the present invention are more excellent. In this respect, 0.05 to 0.50 mmol/g is preferable.
  • the resist composition may contain only one type of specific photoacid generator, or may contain two or more types of specific photoacid generators. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the ratio of the number of moles of the specific photoacid generator to the number of moles of the functional group B ((number of moles of functional group B)/(number of moles of the specific photoacid generator)) is 1 or more. It is preferable that there be. That is, it is preferable that the number of moles of the functional group B is larger than the number of moles of the specific photoacid generator, or that the number of moles of the specific photoacid generator and the number of moles of the functional group B are the same.
  • the resist composition may further contain a solvent.
  • the solvents include (M1) propylene glycol monoalkyl ether carboxylate (such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)), and (M2) propylene glycol monoalkyl ether (propylene glycol monomethyl ether (PGME) or propylene glycol monoethyl ether).
  • this solvent may further contain components other than components (M1) and (M2).
  • the solvent preferably contains component (M1). It is more preferable that the solvent consists essentially of component (M1) only, or is a mixed solvent of component (M1) and other components. In the latter case, it is more preferable that the solvent contains both component (M1) and component (M2).
  • the mass ratio (M1/M2) of component (M1) and component (M2) is preferably "100/0" to "0/100", more preferably “100/0” to "15/85", and " The range is more preferably 100/0 to 40/60, and particularly preferably 100/0 to 60/40.
  • the solvent may further contain components other than components (M1) and (M2).
  • the content of components other than components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30% by mass based on the total amount of the solvent.
  • the content of the solvent in the resist composition is preferably determined so that the solid content concentration is 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 20% by mass.
  • the resist composition may further contain a compound having one ion pair that decomposes upon exposure.
  • the definition of ion pair is as described above.
  • the cationic part represents a positively charged atomic group with a valence of 1
  • the anionic part represents a negatively charged atomic group with a valence of 1.
  • Examples of the compound having one ion pair that decomposes upon exposure include a compound represented by formula (EX4).
  • the compound represented by formula (EX4) is an onium salt consisting of a cation Z + and an anion A ⁇ .
  • Formula (EX4) Z + A - Z + represents a cation.
  • the cation represented by Z + is not particularly limited, but an organic cation is preferable, and an organic cation represented by the formula (ZaI) or (ZaII) exemplified above for M E1 + is more preferable.
  • a ⁇ represents an anion.
  • the anion represented by A - is not particularly limited, but includes organic anions and inorganic anions. Examples of the organic anion include organic anions represented by formulas (EX1-a1) to (EX1-a4) exemplified by A E2 - mentioned above.
  • Inorganic anions include hydroxide ions and halide ions.
  • the amount of the compound having one ion pair that decomposes upon exposure to light is 0.01 to 100% based on the total solid content of the resist composition. It is preferably 10% by weight, more preferably 0.01 to 6% by weight.
  • the resist composition may contain only one kind of compound having one ion pair that decomposes upon exposure to light, or may contain two or more kinds of compounds. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition may further contain a surfactant.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant.
  • Examples of the fluorine-based and/or silicon-based surfactants include the surfactants disclosed in paragraphs [0218] and [0219] of International Publication No. 2018/193954.
  • the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition.
  • the resist composition may contain only one type of surfactant, or may contain two or more types of surfactants. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition may further contain a dissolution-inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and/or a compound that promotes solubility in a developer.
  • Step 1 Forming a resist film on a substrate using a resist composition
  • Step 2 Exposing the resist film to light
  • Step 3 Developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent , Step of Obtaining a Resist Pattern
  • Step 1 is a step of forming a resist film on a substrate using a resist composition.
  • the definition of the resist composition is as described above.
  • Examples of methods for forming a resist film on a substrate using a resist composition include a method of applying a resist composition onto a substrate. Note that it is preferable to filter the resist composition as necessary before coating.
  • the pore size of the filter is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and even more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • the resist composition can be applied by any suitable application method, such as a spinner or coater, onto a substrate (eg, silicon, silicon dioxide coated) such as those used in the manufacture of integrated circuit devices.
  • the coating method is preferably spin coating using a spinner.
  • the rotation speed during spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm.
  • the substrate may be dried to form a resist film. Note that, if necessary, various base films (inorganic film, organic film, antireflection film) may be formed under the resist film.
  • a silicon wafer in the case of a semiconductor wafer, can be used as the material constituting the substrate to be processed and its outermost layer, and examples of the material forming the outermost layer include Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, Examples include WSi, BPSG (Boro-Phospho. Silicate Glass), SOG (Spin On Glass), and organic antireflection films.
  • drying method examples include a method of drying by heating. Heating can be carried out using a means provided in an ordinary exposure machine and/or developing machine, or may be carried out using a hot plate or the like.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, even more preferably 60 to 600 seconds.
  • the resist film can be formed by prebaking, for example, at 60 to 150° C. for 1 to 20 minutes, preferably at 80 to 120° C. for 1 to 10 minutes.
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 10 to 120 nm from the standpoint of forming a fine resist pattern with higher precision. Among these, in the case of EUV exposure, the thickness of the resist film is more preferably 10 to 65 nm, and even more preferably 15 to 50 nm.
  • a top coat may be formed on the upper layer of the resist film using a top coat composition.
  • the top coat composition does not mix with the resist film and can be uniformly applied to the upper layer of the resist film.
  • the thickness of the top coat is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, and even more preferably 40 to 80 nm.
  • the top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method. Can be formed.
  • Specific examples of basic compounds that may be included in the top coat include basic compounds that may be included in the resist composition.
  • the top coat contains a compound containing at least one group or bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl group, and an ester group.
  • Step 2 is a step of exposing the resist film.
  • the exposure method include a method of irradiating the formed resist film with actinic rays or radiation through a predetermined mask.
  • Actinic light or radiation includes infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams, preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 Deep ultraviolet light with a wavelength of ⁇ 200 nm, specifically KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 excimer laser (157 nm), EUV (13 nm), X-rays, and electron beams. .
  • post-exposure heat treatment also referred to as post-exposure bake
  • the post-exposure heat treatment accelerates the reaction in the exposed area, resulting in better sensitivity and resist pattern shape.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, and even more preferably 30 to 120 seconds. Heating can be carried out using means provided in a normal exposure machine and/or developing machine, and may be carried out using a hot plate or the like. This step is also called post-exposure bake.
  • Step 3 is a step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent to obtain a resist pattern.
  • Development methods include, for example, a method in which the substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and the substrate is left still for a certain period of time for development (paddle method). ), a method of spraying the developer onto the substrate surface (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle at a constant speed onto the rotating substrate (dynamic dispensing method). can be mentioned. Furthermore, after the step of developing, a step of stopping the development may be carried out while substituting another solvent.
  • the development time is not particularly limited as long as the resin in the unexposed areas is sufficiently dissolved, and is preferably 10 to 300 seconds, more preferably 20 to 120 seconds.
  • the temperature of the developer is preferably 0 to 50°C, more preferably 15 to 35°C.
  • the organic solvent contained in the developer is preferably at least one selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents.
  • ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methylnaphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, butane
  • Examples include butyl acid, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate.
  • the alcohol solvent amide solvent, ether solvent, and hydrocarbon solvent
  • the solvents disclosed in paragraphs [0715] to [0718] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167 are used. can.
  • a plurality of the above-mentioned solvents may be mixed together, or may be mixed with a solvent other than the above-mentioned ones or water.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, even more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially free of water.
  • the content of the organic solvent in the developer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, even more preferably 90 to 100% by mass, and even more preferably 95 to 100% by mass, based on the total amount of the developer. is particularly preferred.
  • the developer contains a first organic solvent and a second organic solvent, and the boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, and It is more preferable that the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • the said boiling point means the boiling point under 1 atmosphere (760 mmHg).
  • the content ratio of the first organic solvent and the second organic solvent in the developer is not particularly limited, the effect of the present invention is better when the content ratio of the second organic solvent to the content of the first organic solvent is
  • the mass ratio is preferably 1 to 50, more preferably 3 to 20.
  • the ketone solvent or the ester solvent is preferable, the ester solvent is more preferable, and butyl acetate or isoamyl butyrate is more preferable, since the effect of the present invention is more excellent.
  • the first organic solvent is not particularly limited, but an organic solvent having a ClogP value of 3.00 or more is preferable, and a hydrocarbon solvent is more preferable.
  • the resist pattern forming method preferably includes, after step 3, step 4 of cleaning the resist pattern using a rinsing liquid containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid contains an organic solvent.
  • the organic solvent contained in the rinsing liquid is preferably at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents.
  • Examples of the hydrocarbon solvent, ketone solvent, ester solvent, alcohol solvent, amide solvent, and ether solvent include those described for the developer containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid contains a first organic solvent and a second organic solvent, and the boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, and It is more preferable that the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • the said boiling point means the boiling point under 1 atmosphere (760 mmHg).
  • the content ratio of the first organic solvent and the second organic solvent in the rinsing liquid is not particularly limited, the effect of the present invention is better when the content ratio of the second organic solvent to the content of the first organic solvent
  • the mass ratio is preferably 1 to 50, more preferably 3 to 20.
  • the second organic solvent in the rinsing liquid the ketone solvent or the ester solvent is preferable, the ester solvent is more preferable, and butyl acetate or isoamyl butyrate is more preferable, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the first organic solvent is not particularly limited, but an organic solvent having a ClogP value of 3.00 or more is preferable, and a hydrocarbon solvent is more preferable.
  • the method of the rinsing process is not particularly limited, and examples include a method in which the rinsing liquid is continuously discharged onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and a method in which the substrate is immersed in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time. (dip method), and a method of spraying a rinsing liquid onto the substrate surface (spray method).
  • the resist pattern forming method of the present invention may include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. In this step, the developer and rinse solution remaining between the resist patterns and inside the resist patterns due to baking are removed. This step also has the effect of smoothing the resist pattern and improving surface roughness of the resist pattern.
  • the heating step after the rinsing step is preferably carried out at 40 to 250° C. (preferably 90 to 200° C.) for 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the etching process may be performed on the substrate, which is the object to be etched, using the formed resist pattern as a mask. That is, a pattern may be formed on the substrate by processing the substrate (or the lower layer film and the substrate) using the resist pattern formed in step 3 as an etching mask.
  • the method for processing the substrate (or the lower layer film and the substrate) is not particularly limited, the substrate (or the lower layer film and the substrate) can be processed by dry etching the substrate (or the lower layer film and the substrate) using the resist pattern formed in step 3 as a mask. A method of forming a pattern is preferred.
  • the dry etching is preferably oxygen plasma etching.
  • the developing it is preferable that at least one of the liquid and the rinsing liquid contains two or more kinds of organic solvents. Note that as the two or more organic solvents contained in the developer and the rinse solution, a combination of the above-mentioned first organic solvent and second organic solvent is preferred.
  • the various materials used in the resist composition and the resist pattern forming method of the present invention do not contain impurities such as metals. Preferably, it does not contain.
  • the content of impurities contained in these materials is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppt or less, even more preferably 100 mass ppt or less, particularly preferably 10 mass ppt or less, and most preferably 1 mass ppt or less.
  • examples of metal impurities include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, W, Zn, etc. are mentioned.
  • Examples of methods for removing impurities such as metals from various materials include filtration using a filter. Details of filtration using a filter are described in paragraph [0321] of International Publication No. 2020/004306.
  • methods for reducing impurities such as metals contained in various materials include, for example, selecting raw materials with low metal content as raw materials constituting various materials, and filtering raw materials constituting various materials. and a method in which distillation is carried out under conditions where contamination is suppressed as much as possible by lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark).
  • impurities may be removed using an adsorbent, or a combination of filter filtration and an adsorbent may be used.
  • adsorbent known adsorbents can be used, such as inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
  • inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite
  • organic adsorbents such as activated carbon.
  • metal impurities have been sufficiently removed from the manufacturing equipment can be confirmed by measuring the content of metal components contained in the cleaning liquid used to clean the manufacturing equipment.
  • the content of metal components contained in the cleaning solution after use is preferably 100 parts per trillion or less, more preferably 10 parts per trillion or less, and even more preferably 1 parts per trillion or less.
  • a method for improving surface roughness of the resist pattern may be applied to the resist pattern formed by the method of the present invention.
  • Examples of a method for improving surface roughness of a resist pattern include a method of treating a resist pattern with plasma of a gas containing hydrogen, which is disclosed in International Publication No. 2014/002808.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468, US Patent Application Publication No. 2010/0020297, Japanese Patent Application Publication No. 2008-83384, and Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 "EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement" Examples include known methods such as:
  • the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described resist pattern forming method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
  • the electronic device of the present invention is preferably installed in electrical and electronic equipment (home appliances, office automation (OA), media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
  • Resins P-2 to P-12 were synthesized according to the synthesis method of resin P-1 (Synthesis Example 1) described below or a known method.
  • Table 1 shows the composition ratio, weight average molecular weight (Mw 0 ), number average molecular weight (Mn 0 ), and polydispersity (Mw 0 /Mn 0 ) of each repeating unit in the resin.
  • the weight average molecular weight (Mw 0 ), number average molecular weight (Mn 0 ), and polydispersity (Mw 0 /Mn 0 ) of the resins P-1 to P-12 were measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) device (Tosoh).
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • the reaction solution was allowed to cool, it was added dropwise to a methanol:water mixture over 20 minutes. Next, the powder precipitated by the dropping was collected by filtration and dried to obtain resin P-1 (40.1 g).
  • the composition ratio (molar ratio) of the repeating units determined by NMR (nuclear magnetic resonance) method was 50/50.
  • the weight average molecular weight of the obtained resin P-1 was 16,000 in terms of standard polystyrene, and the polydispersity (Mw 0 /Mn 0 ) was 2.1.
  • SL-1 Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • PGME Propylene glycol monomethyl ether
  • SL-3 Cyclohexanone
  • SL-4 ⁇ -butyrolactone
  • SL-5 Ethyl lactate
  • SL-6 Diacetone alcohol
  • a silicon wafer having a resist film obtained by the above procedure was subjected to pattern irradiation using an EUV scanner NXE3300 manufactured by ASML (NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination).
  • an EUV scanner NXE3300 manufactured by ASML NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination.
  • a mask with a line size of 20 nm and a line:space ratio of 1:1 was used.
  • Optimal exposure amount Using a length-measuring scanning electron microscope (SEM: CG-4100, manufactured by Hitachi High-Technology), measure the line width of the line and space pattern while changing the exposure dose, and the line width becomes 20 nm. The actual exposure amount was determined, and this was defined as the optimum exposure amount (mJ/cm 2 ).
  • the resin (C) contained at least one member selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, an amide group, and a thiol group. It can be seen that when the etching target is included, the pattern transferability and the LWR performance of the pattern formed by etching the etched object are more excellent.
  • Example 2 From a comparison between Example 2 and Examples 3 and 4, when the weight average molecular weight (Mw 0 ) of the resin (C) is 20,000 or more (more preferably 30,000 or more), pattern transferability and coverage are improved. It can be seen that the LWR performance of the pattern formed by etching is better.
  • Mw 0 weight average molecular weight of the resin (C)
  • Example 4 From a comparison between Example 4 and Examples 5 and 6, it was found that when the polydispersity (Mw 0 /Mn 0 ) of the resin (C) immediately after synthesis is 2.0 or less (more preferably 1.7 or less) It can be seen that the pattern transferability and the LWR performance of the pattern formed by etching the etched object are better when the etching target is etched.
  • Example 2 From a comparison between Example 2 and Examples 7 and 8, it was found that when the content of the specific photoacid generator was 0.05 to 0.50 mmol/g based on the total solid content of the resist composition, pattern transfer It can be seen that the LWR performance of the pattern formed by etching the surface and the etched object is better.
  • Example 6 shows that when the developer or rinse solution contains two or more types of organic solvents, the LWR performance of the pattern formed by etching the object to be etched is more excellent.
  • Example 9 From a comparison between Example 9 and Example 10, it was found that the developing solution or the rinsing solution contains a first organic solvent and a second organic solvent, the boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, and the first organic solvent It can be seen that when the ClogP value of the second organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent, the LWR performance of the pattern formed by etching the object to be etched is better.

Abstract

本発明は、レジストパターンを形成してエッチングマスクとして用い、被エッチング物をエッチングしてパターンを形成する際、パターン転写性に優れ、被エッチング物をエッチングして形成されたパターンのLWR性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供する。本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物を含み、上記樹脂の重量平均分子量が15000以上である。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法及び電子デバイスに関する。
 KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したレジストパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂が有するアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる等して現像液に対する溶解性を変化させる。その後、例えば塩基性水溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のレジストパターンを得る。
 半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。また、昨今では、極紫外線(EUV光: Extreme Ultraviolet)及び電子線(EB:Electron Beam)を光源としたレジストパターン形成方法も検討されつつある。
 このような現状のもと、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として、種々の構成が提案されている。
 例えば、特許文献1では、超微細なレジストパターン(例えば、40nm以下)の形成において、解像性に極めて優れるレジストパターンを形成できるポジ型レジスト組成物として「(A)特定光酸発生剤、及び、(B)上記特定光酸発生剤におけるイオン性基と相互作用する相互作用性基を有する繰り返し単位(b1)を有し、X線、電子線、又は極紫外線の照射により主鎖が分解する樹脂を含有するポジ型レジスト組成物」を開示している。
国際公開第2021-153466号
 本発明者らは、特許文献1に記載のレジスト組成物より形成されるレジストパターンをエッチングマスクとして用い、被エッチング物をエッチングしてパターンを形成する際、パターン転写性と、被エッチング物をエッチングして形成されたパターンのLWR(Line Width Roughness)性能との両立の点で、更に改善の余地があることを知見した。
 ここでパターン転写性とは、レジストパターンにおける線幅と被エッチング物をエッチングして形成されたパターンにおける線幅とを比較した際の線幅の差に関連する指標であり、パターン転写性に優れるとは、上記差が小さいことを意味する。
 そこで、本発明は、レジストパターンを形成してエッチングマスクとして用い、被エッチング物をエッチングしてパターンを形成する際、パターン転写性に優れ、被エッチング物をエッチングして形成されたパターンのLWR性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
 また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスを提供することを課題とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、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〕 後述する式(I)で表される繰り返し単位、及び、後述する式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、
 露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物を含み、
 上記樹脂の重量平均分子量が15000以上である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔2〕 上記樹脂が、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、アミド基、及び、チオール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、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔3〕 上記樹脂の重量平均分子量が20000以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔4〕 上記樹脂の重量平均分子量が30000以上である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔5〕 上記樹脂の多分散度が2.0以下である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔6〕 上記樹脂の多分散度が1.7以下である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔7〕 上記露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物の含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.05~0.50mmol/gである、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔8〕 〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
 〔9〕 〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程1と、
 上記レジスト膜を露光する工程2と、
 有機溶剤を含む現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像して、レジストパターンを得る工程3と、を有する、レジストパターン形成方法。
 〔10〕 上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記レジストパターンを洗浄する工程4を更に有する、〔9〕に記載のレジストパターン形成方法。
 〔11〕 上記レジストパターン形成方法が、上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記レジストパターンを洗浄する工程4を有していない場合、上記現像液が2種以上の有機溶剤を含み、
 上記レジストパターン形成方法が、上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記レジストパターンを洗浄する工程4を有する場合、上記現像液及び上記リンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含む、〔9〕に記載のレジストパターン形成方法。
 〔12〕 上記2種以上の有機溶剤が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、
 上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、
 上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きい、〔11〕に記載のレジストパターン形成方法。
 〔13〕 〔9〕~〔12〕のいずれか1つに記載のレジストパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
 〔14〕 〔13〕に記載の電子デバイスの製造方法により製造された、電子デバイス。
 本発明によれば、レジストパターンを形成してエッチングマスクとして用い、被エッチング物をエッチングしてパターンを形成する際、パターン転写性に優れ、被エッチング物をエッチングして形成されたパターンのLWR性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスを提供できる。
 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。
 本明細書における「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。
 本明細書における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光: Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
 本明細書における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、及びX線等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
 本明細書において、「~」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用いられる。
 本明細書において表記される二価の基の結合方向は、特に断らない限り限定されない。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。
 本明細書における「ppm」は、「parts-per-million(10-6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10-9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10-12)」を意味する。
 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)、及び多分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
 ClogP値は、Daylight Chemical Information System, Inc.から入手できるプログラム「CLOGP」で計算された値である。このプログラムは、Hansch, Leoのフラグメントアプローチ(下記文献参照)により算出される「計算logP」の値を提供する。フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、化学構造を部分構造(フラグメント)に分割し、そのフラグメントに対して割り当てられたlogP寄与分を合計して化合物のlogP値を推算している。その詳細は以下の文献に記載されている。本明細書では、プログラムCLOGP v4.82により計算したClogP値を用いる。
 A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A.J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
 logPは、分配係数P(Partition Coefficient)の常用対数を意味し、ある有機化合物が油(一般的には1-オクタノール)と水の2相系の平衡でどのように分配されるかを定量的な数値として表す物性値であり、以下の式で示される。
  logP=log(Coil/Cwater)
 式中、Coilは油相中の化合物のモル濃度を、Cwaterは水相中の化合物のモル濃度を表す。
 logPの値が0をはさんでプラスに大きくなると油溶性が増し、マイナスで絶対値が大きくなると水溶性が増し、有機化合物の水溶性と負の相関があり、有機化合物の親疎水性を見積るパラメータとして広く利用されている。
 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、レジスト膜を形成する成分を意図し、溶剤は含まれない。また、レジスト膜を形成する成分であれば、その性状が液体状であっても、固形分とみなす。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)は、後述する式(I)で表される繰り返し単位、及び、後述する式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂(以下、「樹脂(C)」ともいう。)と、露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物(以下、「特定光酸発生剤」ともいう。)を含み、上記樹脂の重量平均分子量が15000以上である。
 上記構成のレジスト組成物を用いた場合、本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者らは、以下のように推測している。
 上記レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する際、樹脂(C)において式(I)で表される繰り返し単位中のYで表される極性基と、特定光酸発生剤中のイオン対とが静電相互作用によって会合状態を形成し、結果として有機系現像液、又は、エッチング処理への耐性が高いレジスト膜が得られる。
 ここで、上記特定光酸発生剤はイオン対を2個以上含むため、上記極性基と多点で相互作用できる。よって、重量平均分子量が15000以上と高分子量である樹脂(C)が、上述の通り多点で疑似架橋することで、分子量が疑似的に更に大きい会合体を形成していると推察している。結果として、レジスト膜は有機系現像液、又は、エッチング処理への耐性がなお一層優れるものとなり、優れたパターン転写性の効果が得られたものと考えられる。
 また、上記樹脂(C)は露光により主鎖が切断されることで、低分子量化して現像液に対する溶解性が増大する。すなわち、未露光部と露光部との間に、現像液に対する溶解速度の差(いわゆる溶解コントラスト)が生じる。更に、上記Yで表される極性基と特定光酸発生剤中のイオン対との会合状態は、露光により解除されるため、上記溶解コントラストはなお一層大きくなる。したがって、本発明のレジスト組成物はLWR性能にも優れるものと考えられる。
 以下、パターン転写性がより優れること、及び、被エッチング物をエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れること、の少なくとも1つ以上の効果が得られることを、本発明の効果がより優れるともいう。
 以下、本発明のレジスト組成物が含む成分について説明する。
〔露光により主鎖が切断される樹脂〕
 レジスト組成物は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂を含む。
 式(I)中、Xはハロゲン原子を表す。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が、本発明の効果がより優れる点で、塩素原子、臭素原子、又は、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、又は、ヨウ素原子がより好ましく、塩素原子が更に好ましい。
 式(I)中、Yは、式(Y-1)で表される基、又は、式(Y-2)で表される基を表す。式(Y-1)中、及び、式(Y-2)中、波線部は結合位置を表す。
 なお、式(I)中のYが式(Y-1)で表される基である場合、及び、式(I)中のYが式(Y-2)で表される基である場合は、それぞれ以下の繰り返し単位で表される。
 式(Y-1)中、Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。
 Rで表される1価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は、置換基を有していてもよいアラルキル基等が挙げられる。
 上記アルキル基、1価の芳香族基、及び、アラルキル基がそれぞれ有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、アミド基、及び、チオール基からなる群から選択される少なくとも1種の基(以下、官能基Bともいう。)が挙げられる。つまり、Rで表される1価の有機基は、官能基Bを含む1価の有機基であってもよい。
 上記アミノ基は、-NH、-NHR、又は、-N(Rで表される官能基であり、Rは1価の有機基を表す。Rで表される1価の有機基としては、上記Rで表される1価の有機基で例示した基が挙げられる。
 上記アミド基は、-C(=O)-NHR、又は、-NHC(=O)R(Rは、水素原子、又は、1価の有機基を表す。)で表される官能基である。
 上記チオール基は、-SHで表される官能基である。
 Rで表される1価の有機基としては、本発明の効果がより優れる点で、置換基を有していてもよいアルキル基、又は、置換基を有していてもよい1価の芳香族基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、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等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましい。上記直鎖状アルキル基の炭素数は1~20が好ましく、1~6がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。また、アルキル基が置換基を有する場合、アルキル基の末端に置換基を有するのが好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基は、上述した通りである。
 1価の芳香族基としては、特に限定されず、アリール基、又は、ヘテロアリール基のいずれであってもよい。
 1価の芳香族基は単環及び多環のいずれであってもよいが、環員原子の数は6~15が好ましく、6~10がより好ましい。
 なかでも、上記1価の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、又は、アントラセニル基が好ましく、フェニル基、又は、ナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
 上記フェニル基が置換基を有する場合、フェニル基のパラ位に置換基を有するのが好ましい。1価の芳香族基が有していてもよい置換基は、上述した通りである。
 式(Y-2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。
 R及びRで表される1価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は、置換基を有していてもよいアラルキル基等が挙げられる。
 上記アルキル基、1価の芳香族基、及び、アラルキル基がそれぞれ有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、官能基Bが挙げられる。つまり、R及びRで表される1価の有機基は、それぞれ独立に、官能基Bを含む1価の有機基であってもよい。
 なかでも、本発明の効果がより優れる点で、R及びRで表される1価の有機基としては、置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、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等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましい。上記直鎖状アルキル基の炭素数は1~20が好ましく、1~6がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。また、アルキル基が置換基を有する場合、アルキル基の末端に置換基を有するのが好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基は、上述した通りである。
 本発明の効果がより優れる点で、式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、20~80モル%が好ましく、30~70モル%がより好ましい。
 式(II)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表し、Arは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。
 Rで表されるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、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等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましく、炭素数1~5の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1又は2の直鎖状アルキル基が更に好ましい。
 上記アルキル基が有していてもよい置換基は、特に限定されないが、官能基Bが挙げられる。
 Arで表される1価の芳香族基としては、特に限定されず、アリール基、又は、ヘテロアリール基のいずれであってもよい。
 1価の芳香族基は、単環及び多環のいずれであってもよいが、環員原子の数は、6~15が好ましく、6~10がより好ましい。
 なかでも、上記1価の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、又は、アントラセニル基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
 上記フェニル基が置換基を有する場合、フェニル基のパラ位に置換基を有するのが好ましい。1価の芳香族基が有していてもよい置換基は、上述した通りである。
 上記1価の芳香族基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、官能基Bが挙げられる。1価の芳香族基が置換基を有する場合、置換基の数は特に限定されないが、1~4が好ましく、1~2がより好ましい。
 本発明の効果がより優れる点で、式(II)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、20~80モル%が好ましく、30~70モル%がより好ましい。
 式(I)で表される繰り返し単位及び式(II)で表される繰り返し単位の合計含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、80~100モル%が好ましく、90~100モル%がより好ましく、95~100モル%が更に好ましい。
 樹脂(C)は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれにも該当しない他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 例えば、樹脂(C)は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれとも異なり、官能基Bを有する繰り返し単位(以下、単に「官能基B含有単位」ともいう。)を有していてもよい。
 樹脂(C)は、本発明の効果がより優れる点で、官能基Bを有することが好ましい。
 樹脂(C)が官能基Bを有する態様は特に限定されず、例えば、樹脂(C)が官能基Bを有する式(I)で表される繰り返し単位を含む態様、樹脂(C)が官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位を含む態様、及び、樹脂(C)が官能基B含有単位を含む態様が挙げられる。
 官能基Bを有する式(I)で表される繰り返し単位としては、例えば、Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが官能基Bを含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位、Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが水素原子である式(I)で表される繰り返し単位、及び、Yが式(Y-2)で表される基である式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位としては、例えば、Arが官能基Bを有する1価の芳香族基である式(II)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 樹脂(C)中における、官能基Bを有する式(I)で表される繰り返し単位、官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位、及び、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれとも異なり、官能基Bを有する繰り返し単位の合計含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、5~60モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。
 なお、上記合計含有量を計算する際に、例えば、樹脂(C)が官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位を含まない場合、官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位の含有量は0として計算する。
 樹脂(C)は、官能基Bを有する式(I)で表される繰り返し単位以外の式(I)で表される繰り返し単位(言い換えれば、官能基Bを有さない式(I)で表される繰り返し単位)を含んでいてもよいし、官能基Bを有する式(II)で表される繰り返し単位以外の式(II)で表される繰り返し単位(言い換えれば、官能基Bを有さない式(II)で表される繰り返し単位)を含んでいてもよい。
 樹脂(C)の重量平均分子量(Mw)は15000以上であり、本発明の効果がより優れる点で、20000以上が好ましく、30000以上がより好ましい。上限は、特に限定されないが、200000以下が好ましく、150000以下がより好ましい。
 樹脂(C)の多分散度は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、2.5以下が好ましく、2.0以下がより好ましく、1.7以下が更に好ましい。下限は特に限定されず、1.0以上が挙げられる。
 樹脂(C)の含有量は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、レジスト組成物の全固形分に対して、40~99質量%が好ましく、60~97質量%がより好ましく、65~97質量%が更に好ましい。
 レジスト組成物は樹脂(C)を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
〔露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物〕
 レジスト組成物は、露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物(特定光酸発生剤)を含む。
 上記イオン対とは、価数の合計がWである正電荷を帯びた原子団であるカチオン部位と、価数の合計がWである負電荷を帯びた原子団であるアニオン部位と、から構成される。つまり、上記イオン対とは、価数の絶対値が同じとなるカチオン部位とアニオン部位とから構成されている。上記イオン対は、塩構造であってもよいし、カチオン部位とアニオン部位とが共有結合で連結した構造(いわゆるベタイン構造)であってもよい。
 特定光酸発生剤においては、カチオン部位は価数が1である正電荷を帯びた原子団であり、アニオン部位は価数が1である負電荷を帯びた原子団であるのが好ましい。
 特定光酸発生剤は、活性光線又は放射線に対する吸収性を有するカチオン部位と、活性光線又は放射線の照射を受けてプロトン付加構造を形成し得るアニオン部位とからなるイオン対を有する化合物であるのが好ましい。カチオン部位としては、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンが好ましく、アニオン部位としては、非求核性を示す部位が好ましい。
 特定光酸発生剤が有するイオン対の数は2個以上であり、本発明の効果がより優れる点で、10個以下が好ましく、6個以下がより好ましく、4個以下が更に好ましく、3個以下が特に好ましい。
 特定光酸発生剤としては、例えば、式(EX1)~式(EX3)で表される化合物が挙げられる。
<式(EX1)で表される化合物>
 式(EX1)中、XE1は、単結合、又はmE1価の連結基を表す。LE1は、単結合又は2価の連結基を表す。mE1は、2~4の整数を表す。AE1 は、アニオン部位を表す。ME1 は、カチオンを表す。複数存在するLE1、AE1 、及びME1 は、各々同一であっても異なっていてもよい。
 なお、AE1 とME1 とはイオン対(塩構造)を構成している。また、XE1が単結合を表す場合、mE1は2を表す。すなわち、XE1が単結合を表す場合、上記式(EX1)は下記式で表される。
 式(EX1)中、XE1で表されるmE1価の連結基は特に限定されないが、例えば、下記(EX1-a1)~(EX1-a3)で表される連結基が挙げられる。なお、下記(EX1-a1)~(EX1-a3)中、*は、上記式(EX1)中に明示されるLE1との結合位置を表す。
 上記(EX1-a1)中、XE11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特に限定されないが、アルキレン基、アリーレン基、-CO-、-NR-、-O-、-S-、又は、これらを2種以上組み合わせた基が挙げられる。Rは、水素原子又は置換基を表す。上記置換基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 上記組み合わせた基としては、例えば、-CO-O-、-CO-NR-、-CO-アルキレン基-、-O-アルキレン基-、及び、-CO-O-アルキレン基-等が挙げられる。
 上記アルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。アルキレン基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~4がより好ましい。
 上記アルキレン基及び上記アリーレン基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば、フッ素原子が挙げられる。なお、上記アルキレン基が置換基としてフッ素原子を含む場合、パーフルオロアルキレン基であってもよい。
 なお、上記Rは、水素原子又は置換基を表す。上記置換基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 上記(EX1-a2)中、XE12は、3価の連結基を表す。
 3価の連結基としては特に限定されないが、窒素原子、リン原子、3価の脂肪族炭化水素基、及び、3価の芳香族基が挙げられる。なお、3価の脂肪族炭化水素基は、脂肪族炭化水素から3個の水素原子を除いて形成される基である。また、3価の芳香族基は、芳香族化合物から3個の水素原子を除いて形成される基である。
 上記3価の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
 3価の脂肪族炭化水素基を構成する脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。
 上記3価の芳香族基の炭素数は、6~15が好ましく、6~12がより好ましい。
 3価の芳香族基を構成する芳香環としては、芳香族炭化水素環、及び、芳香族複素環が挙げられる。
 上記(EX1-a3)中、XE13は、4価の連結基を表す。
 4価の連結基としては特に限定されないが、炭素原子、ケイ素原子、4価の炭化水素基、及び、4価の芳香族基が挙げられる。なお、4価の脂肪族炭化水素基は、脂肪族炭化水素から4個の水素原子を除いて形成される基である。また、4価の芳香族基は、芳香族化合物から4個の水素原子を除いて形成される基である。
 上記4価の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
 4価の脂肪族炭化水素基を構成する脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。
 上記4価の芳香族基の炭素数は、6~15が好ましく、6~12がより好ましい。
 4価の芳香族基を構成する芳香環としては、芳香族炭化水素環、及び、芳香族複素環が挙げられる。
 式(EX1)中、LE1で表される2価の連結基としては特に限定されないが、XE11で表される2価の連結基で例示した基が挙げられる。
 式(EX1)中、AE1 は特に限定されないが、例えば、式(EX1-b1)~(EX1-b11)で表されるアニオン部位が挙げられる。*はLE1との結合位置を表す。
 式(EX1-b3)~式(EX1-b7)、及び、式(EX1-b9)中、RA1は、有機基を表す。
 RA1としては、置換基を有していてもよいアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基が好ましい。
 上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。
 上記アルキル基の炭素数は、1~15が好ましく、1~10がより好ましい。
 上記アルキル基が有してもよい置換基としては、シクロアルキル基、フッ素原子、又はシアノ基が好ましい。
 上記アルキル基がフッ素原子を置換基として有する場合、上記アルキル基は、パーフルオロアルキル基となっていてもよい。
 また、上記アルキル基は、1つ以上の-CH-がカルボニル基で置換されていてもよい。
 上記アリール基は、単環でも多環でもよい。
 上記アリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。
 上記アリール基は、フェニル基が好ましい。
 上記アリール基が有してもよい置換基としては、アルキル基、フッ素原子、又はシアノ基が好ましい。上記置換基としてのアルキル基の例としては、パーフルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロメチル基がより好ましい。
 式(EX1-b5)中のRA1は、パーフルオロアルキル基を表すのが好ましい。上記パーフルオロ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。
 式(EX1-b8)中のRA2は、水素原子、又は、1価の有機基を表す。1価の有機基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 式(EX1-b11)中のRA3は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基を表す。1価の有機基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 なかでも、AE1 としては、式(EX1-b1)で表されるアニオン部位、式(EX1-b2)で表されるアニオン部位、式(EX1-b3)で表されるアニオン部位、又は、式(EX1-b11)で表されるアニオン部位が好ましく、式(EX1-b1)で表されるアニオン部位、又は、式(EX1-b2)で表されるアニオン部位がより好ましい。
 式(EX1)中、ME1 としては、本発明の効果がより優れる点で、式(ZaI)、又は、(ZaII)で表される有機カチオンが好ましい。
 式(ZaI)中、R201~R203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201~R203で表される有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。また、R201~R203で表される有機基のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、形成される環内に酸素原子、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。上記環構造中で、R201~R203で表される有機基のうち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(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は置換基を有していてもよいアルキル基を表し、本発明の効果がより優れる点で、1価の芳香族基が好ましい。
 R204及びR205の1価の芳香族基としては、アリール基、及び、ヘテロアリール基が挙げられる。
 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。
 ヘテロアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等のヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基を構成する環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
 R204及びR205のアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基若しくは炭素数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の環状のアルキル基(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1価の芳香族基、及びアルキル基は、更に他の置換基を有していてもよく、他の置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、1価の芳香族基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基等が挙げられる。
 なかでも、式(ZaI)で表される有機カチオンとしては、カチオン(ZaI-1)、カチオン(ZaI-2)、又は、式(ZaI-3b)若しくは式(ZaI-4b)で表される有機カチオンが好ましい。
 まず、カチオン(ZaI-1)について説明する。
 カチオン(ZaI-1)において、R201~R203の少なくとも1つは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。R201~R203の全てが1価の芳香族基であってもよいし、R201~R203の一部が1価の芳香族基であり、残りが置換基を有していてもよいアルキル基であってもよい。
 また、R201~R203のうちの1つが1価の芳香族基であり、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、形成される環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、又は-CH-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。
 カチオン(ZaI-1)において、1価の芳香族基としては、アリール基、及び、ヘテロアリール基が挙げられる。
 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。
 ヘテロアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等のヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基を構成する環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
 カチオン(ZaI-1)において、R201~R203の2つ以上が1価の芳香族基である場合に、2つ以上ある1価の芳香族基は同一であっても異なっていてもよい。
 カチオン(ZaI-1)において、アルキル基としては、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の環状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
 R201~R203の1価の芳香族基、及び、アルキル基が有していてもよい置換基としては、それぞれ独立に、アルキル基(例えば炭素数1~15)、1価の芳香族基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基が挙げられる。
 上記置換基は、更に他の置換基を有していてもよく、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基などのハロゲン化アルキル基となっていてもよい。
 カチオン(ZaI-1)としては、例えば、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及び、アリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられるが、本発明の効果がより優れる点で、トリアリールスルホニウムカチオンが好ましい。
 次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
 カチオン(ZaI-2)において、R201~R203のいずれも、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表す。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香環も含む。
 R201~R203で表される芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、炭素数1~20が好ましい。
 R201~R203は、それぞれ独立に、アルキル基、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。
 カチオン(ZaI-2)において、アルキル基としては、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基(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)、炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基、及び、炭素数3~10の環状アルキル基(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で表されるアルキル基は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 次に、式(ZaI-3b)で表される有機カチオンについて説明する。
 式(ZaI-3b)中、R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、1価の芳香族基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(t-ブチル基等)、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、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、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ結合して環を形成してもよく、形成される環は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル基、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等が挙げられる。
 次に、式(ZaI-4b)で表される有機カチオンについて説明する。
 式(ZaI-4b)中、lは0~2の整数を表し、rは0~8の整数を表す。
 R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい。)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は、水酸基、直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい。)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合はそれぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
 R15は、それぞれ独立して、アルキル基、又はナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成するのが好ましい。
 式(ZaI-4b)中、R15で表されるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又はt-ブチル基等がより好ましい。
 以下にME1 の好適態様を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 その他、ME1 としては、特開2013-127526号公報の段落[0177]-[0188]、[0193]、[0197]に記載の内容も参酌でき、本内容は本明細書に組み込まれる。
<式(EX2)で表される化合物>
 式(EX2)中、XE2は、単結合、又はmE2価の連結基を表す。LE2は、単結合又は2価の連結基を表す。mE2は、2~4の整数を表す。AE2 は、アニオンを表す。ME2 は、カチオン部位を表す。複数存在するLE2、AE2 、及びME2 は、各々同一であっても異なっていてもよい。
 なお、ME2 とAE2 とはイオン対(塩構造)を構成している。また、上述した式(EX1)におけるXE1と同様に、XE2が単結合を表す場合、mE2は2を表す。
 XE2で表されるmE2価の連結基としては、例えば、上述のXE1で表されるmE1価の連結基の具体例と同様の連結基が挙げられ、好適態様も同様である。また、LE2で表される2価の連結基としては、例えば、上述のLE1で表される2価の連結基と同様の連結基が挙げられ、好適態様も同様である。
 式(EX2)中、AE2 としては、例えば、上述の式(EX1-b1)~(EX1-b11)で表されるアニオン部位を有する有機アニオンが挙げられ、なかでも、本発明の効果がより優れる点で、式(EX1-a1)~(EX1-a4)で表される有機アニオンが好ましい。
 式(EX2-a1)中、R51は、1価の有機基を表す。
 R51で表される1価の有機基としては、具体的には、ヘテロ原子(ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子が挙げられる。また、ヘテロ原子は、例えば、-O-、-S-、-SO-、-NR-、-CO-、又はこれらを2種以上組み合わせた連結基の形態で含まれていてもよい。)を含んでいてもよい炭化水素から水素原子を1つ除いて形成される炭化水素基が挙げられ、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環基、芳香族炭化水素基、又は、複素環基が好ましい。なかでも、R51で表される1価の有機基としては、アルキル基、フェニル基又はナフチル基が好ましい。上記アルキル基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
 なお、上記Rは、水素原子又は置換基を表す。置換基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 また、上述の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環基、芳香族炭化水素基、及び複素環基は、更に置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、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。
 式(EX2-a2)中、Z2cは、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30の1価の炭化水素基を表す。
 ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子が挙げられる。また、ヘテロ原子は、例えば、-O-、-S-、-SO-、-NR-、-CO-、又はこれらを2種以上組み合わせた連結基の形態で含まれていてもよい。なお、上記Rは、水素原子又は置換基を表す。置換基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい。)が好ましい。
 上記炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環基、芳香族炭化水素基、又は複素環基が好ましい。なお、上述の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環基、芳香族炭化水素基、及び複素環基は、更に置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、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。
 上記Z2cで表されるヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30の1価の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好ましい。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。
 式(EX2-a3)中、R52は、1価の有機基を表す。
 R52で表される1価の有機基としては、上述したR51で表される1価の有機基と同様のものが挙げられる。
 Yは、アルキレン基、アリーレン基、又はカルボニル基を表す。
 Yで表されるアルキレン基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましく、1~3が特に好ましい。
 Yで表されるアリーレン基の炭素数としては、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。
 Yで表されるアルキレン基、及びアリーレン基は更に置換基を有していてもよい。置換基としては、フッ素原子、及びフッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基等が挙げられる。
 Rfは、フッ素原子を含む炭化水素基を表す。
 Rfで表されるフッ素原子を含む炭化水素基としては、フッ素化アルキル基が好ましい。
 式(EX2-a4)中、R53は、1価の置換基を表す。置換基としては特に限定されず、例えば、アルキル基、アルコキシ基、及びフッ素原子等が挙げられる。
 pは、0~5の整数を表す。pとしては0~3が好ましく、0がより好ましい。
 その他、AE2 で表されるアニオンとしては、例えば、特開2013-127526号公報の段落[0215]-[0216]、[0220]、[0229]-[0230]に記載の内容も参酌でき、本内容は本明細書に組み込まれる。
 式(EX2)中、ME2 としては、本発明の効果がより優れる点で、式(EX2-b1)、又は、式(EX2-b2)で表されるカチオン部位が好ましい。*は、結合位置を表す。
 上記式(EX2-b1)中、R301及びR302は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R301及びR302の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。また、R301及びR302は結合して環構造を形成してもよい。上記式(EX2)中、LE2が2価の連結基を表す場合、R301及びR302は、それぞれ独立して、LE2と結合して環構造を形成してもよい。形成される環構造は、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く、環構造中に新たに形成される基としては、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。
 R301及びR302としては、1価の芳香族基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
 なお、R301及びR302で表される1価の芳香族基は、更に置換基を有していてもよい。上記置換基としては、アルキル基(例えば炭素数1~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基が挙げられる。なお、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、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有することで、ハロゲン化アルキル基等となっていてもよい。
 上記式(EX2)中、ME2 が式(EX2-b1)で表されるカチオン部位であり、且つ、LE2が2価の連結基を表す場合、本発明の効果がより優れる点で、R301及びR302がアリール基であり、且つ、LE2がアリーレン基である形態が好ましい。上記形態において、更に、R301及びR302が結合して環構造を形成している形態も好ましい。
 式(EX2-b2)中、R303は、1価の芳香族基、又はアルキル基を表す。
 R303で表される1価の芳香族基としては、アリール基、及びヘテロアリール基が挙げられる。
 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。
 ヘテロアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等のヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基を構成する環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
 R303で表される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の環状アルキル基(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。
 R303で表される1価の芳香族基、及びアルキル基は、置換基を有していてもよい。R303の1価の芳香族基、及びアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基等が挙げられる。
<式(EX3)で表される化合物>
 式(EX3)中、XE3は、単結合、又はmE3価の連結基を表す。LE3は、単結合又は2価の連結基を表す。mE3は、2~4の整数を表す。QE1は、カチオン部位とアニオン部位とが共有結合で連結してなる構造を含む有機基を表す。複数存在するLE3及びQE1は、各々同一であっても異なっていてもよい。また、上述した式(EX1)におけるXE1と同様に、XE3が単結合を表す場合、mE3は2を表す。
 XE3で表されるmE3価の連結基としては、例えば、上述のXE1で表されるmE1価の連結基の具体例と同様の連結基が挙げられ、好適態様も同様である。また、LE3で表される2価の連結基としては、例えば、上述のLE1で表される2価の連結基と同様の連結基が挙げられ、好適態様も同様である。
 QE1は、式(EX3-1)、又は、式(EX3-2)で表される有機基である。*は、式(EX3)中に明示されるLE3との結合位置を表す。
 式(EX3-1)中、LE4は、単結合又は2価の連結基を表す。AE3 は、アニオン部位を表す。ME3 は、カチオン部位を表す。
 式(EX3-2)中、LE5は、単結合又は2価の連結基を表す。AE4 は、アニオン部位を表す。ME4 は、カチオン部位を表す。
 LE4及びLE5で表される2価の連結基としては、例えば、上述のLE1で表される2価の連結基と同様の連結基が挙げられ、好適態様も同様である。
 式(EX3-1)中、AE3 は特に限定されないが、例えば、式(EX3-a1)~(EX3-a19)で表されるアニオン部位が挙げられる。*は、結合位置を表す。
 式(EX3-1)中、ME3 としては、例えば、上述のME2 と同様のカチオン部位が挙げられ、好適態様も同様である。なお、LE4が2価の連結基を表し、ME3 が式(EX2-b1)で表されるカチオン部位を表す場合、カチオン部位中のR301及びR302は、それぞれ独立して、LE4と結合して環構造を形成してもよい。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、LE4がアリーレン基であり、且つ、R301及びR302がアリール基である形態が好ましい。上記形態において、更に、R301及びR302が結合して環構造を形成している形態も好ましい。
 式(EX3-2)中、AE4 としては、例えば、上述のAE1 と同様のアニオン部位が挙げられ、好適態様も同様である。
 式(EX3-2)中、ME4 としては、本発明の効果がより優れる点で、式(EX3-b1)、又は、式(EX3-b2)で表されるカチオン部位が好ましい。*は、結合位置を表す。
 式(EX3-b1)中、R401は、有機基を表す。
 R401で表される有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。また、R401としては、アルキル基、及びアリール基が挙げられ、アリール基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。なお、R401で表されるアリール基は、更に置換基を有していてもよい。上記置換基としては、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基が挙げられる。なお、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、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基などのハロゲン化アルキル基となっていてもよい。
 上記式(EX3)中、QE1が式(EX3-2)で表され、(EX3-2)中、ME4 が式(EX2-b1)で表されるカチオン部位であり、更にLE5が2価の連結基を表し、且つ、LE3が2価の連結基を表す場合、本発明の効果がより優れる点で、R301がアリール基であり、且つ、LE3及びLE5がアリーレン基である形態が好ましい。
 以下、式(EX1)~式(EX3)で表される特定光酸発生剤の好適態様を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 レジスト組成物中の特定光酸発生剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~40.0質量%が好ましく、0.1~35.0質量%がより好ましく、3.0~35.0質量%が更に好ましい。
 レジスト組成物中の特定光酸発生剤の含有量は特に限定されず、組成物の全固形分に対して、0.01~1.00mmol/gの場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、0.05~0.50mmol/gが好ましい。
 レジスト組成物は特定光酸発生剤を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
 レジスト組成物中、特定光酸発生剤のモル数と、官能基Bのモル数との比((官能基Bのモル数)/(特定光酸発生剤のモル数))は、1以上であることが好ましい。すなわち、特定光酸発生剤のモル数よりも、官能基Bのモル数が大きい、又は、特定光酸発生剤のモル数と、官能基Bのモル数が同じであることが好ましい。
〔その他の任意成分〕
<溶剤>
 レジスト組成物は、溶剤を更に含んでいてもよい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(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)等)、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、又はプロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)等)、乳酸エステル(乳酸エチル等)、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(2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、又はシクロペンタノン等)、ラクトン(γ-ブチロラクトン等)、及びアルキレンカーボネート(プロピレンカーボネート等)からなる群から選択される少なくとも1つ、の少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。なお、この溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 溶剤は、成分(M1)を含むのが好ましい。溶剤は、実質的に成分(M1)のみからなるか、又は成分(M1)と他の成分との混合溶剤であるのがより好ましい。後者の場合、溶剤は、成分(M1)と成分(M2)との双方を含むのが更に好ましい。
 成分(M1)と成分(M2)との質量比(M1/M2)は、「100/0」~「0/100」が好ましく、「100/0」~「15/85」がより好ましく、「100/0」~「40/60」が更に好ましく、「100/0」~「60/40」が特に好ましい。
 上述した通り、溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。この場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
 レジスト組成物中の溶剤の含有量は、固形分濃度が0.5~30質量%となるように定めるのが好ましく、1~20質量%となるように定めるのがより好ましい。
<露光により分解するイオン対を1個有する化合物>
 レジスト組成物は、露光により分解するイオン対を1個有する化合物を更に含んでいてもよい。
 イオン対の定義は、上述した通りである。
 露光により分解するイオン対を1個有する化合物において、カチオン部位は価数が1である正電荷を帯びた原子団を表し、アニオン部位は価数が1である負電荷を帯びた原子団を表すのが好ましい。
 露光により分解するイオン対を1個有する化合物としては、式(EX4)で表される化合物が挙げられる。式(EX4)で表される化合物は、カチオンZとアニオンAとからなるオニウム塩である。
 式(EX4)  Z
 Zは、カチオンを表す。Zで表されるカチオンとしては、特に限定されないが、有機カチオンが好ましく、上述したME1 で例示した式(ZaI)、又は、(ZaII)で表される有機カチオンがより好ましい。
 Aは、アニオンを表す。Aで表されるアニオンとしては、特に限定されないが、有機アニオン及び無機アニオンが挙げられる。有機アニオンとしては、上述したAE2 で例示した式(EX1-a1)~(EX1-a4)で表される有機アニオンが挙げられる。無機アニオンとしては、水酸化物イオン、及び、ハライドイオンが挙げられる。
 レジスト組成物が露光により分解するイオン対を1個有する化合物を含む場合、露光により分解するイオン対を1個有する化合物の使用量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.01~6質量%がより好ましい。
 レジスト組成物は露光により分解するイオン対を1個有する化合物を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<界面活性剤>
 レジスト組成物は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。
 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2018/193954号公報の段落[0218]及び[0219]に開示された界面活性剤が挙げられる。
 レジスト組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001~2質量%が好ましく、0.0005~1質量%がより好ましい。
 レジスト組成物は界面活性剤を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
 レジスト組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物を更に含んでいてもよい。
[レジスト膜、レジストパターン形成方法]
 上記レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法の手順は特に限定されないが、以下の工程を有するのが好ましい。
工程1:レジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程
工程2:レジスト膜を露光する工程
工程3:有機溶剤を含む現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像して、レジストパターンを得る工程
 以下、上記それぞれの工程の手順について詳述する。
<工程1:レジスト膜形成工程>
 工程1は、レジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程である。
 レジスト組成物の定義は、上述の通りである。
 レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する方法としては、例えば、レジスト組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 なお、塗布前にレジスト組成物を必要に応じてフィルター濾過するのが好ましい。フィルターのポアサイズは、0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。また、フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製が好ましい。
 レジスト組成物は、集積回路素子の製造に用いられるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法は、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
 レジスト組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
 被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば、半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si、SiO、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG(Boro-Phospho. Silicate Glass)、SOG(Spin On Glass)、及び、有機反射防止膜等が挙げられる。
 乾燥方法としては、例えば、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて実施してもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。レジスト膜は、例えば、60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間プリベークして形成することができる。
 レジスト膜の膜厚は特に限定されないが、より高精度な微細レジストパターンを形成できる点から、10~120nmが好ましい。なかでも、EUV露光とする場合、レジスト膜の膜厚としては、10~65nmがより好ましく、15~50nmが更に好ましい。
 なお、レジスト膜の上層にトップコート組成物を用いてトップコートを形成してもよい。
 トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できるのが好ましい。
 トップコートの膜厚は、10~200nmが好ましく、20~100nmがより好ましく、40~80nmが更に好ましい。
 トップコートは、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落[0072]~[0082]の記載に基づいてトップコートを形成できる。
 例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成するのが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、レジスト組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
 また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル基、及びエステル基からなる群から選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むのも好ましい。
<工程2:露光工程>
 工程2は、レジスト膜を露光する工程である。
 露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
 活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、及び電子ビームが挙げられる。
 露光後、現像を行う前に露光後加熱処理(露光後ベークともいう。)を行うのが好ましい。露光後加熱処理により露光部の反応が促進され、感度及びレジストパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光機及び/又は現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。この工程は露光後ベークともいう。
<工程3:現像工程>
 工程3は、有機溶剤を含む現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像して、レジストパターンを得る工程である。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に限定はなく、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 現像液に含まれる有機溶剤としては、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から選択される少なくとも1種が好ましい。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及び、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。
 アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び、炭化水素系溶剤としては、例えば、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落[0715]~[0718]に開示された溶剤を使用できる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
 現像液中の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%が更に好ましく、95~100質量%が特に好ましい。
 本発明の効果がより優れる点で、現像液は第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含むことが好ましく、上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、且つ、上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きいことがより好ましい。なお、上記沸点は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 現像液中における第1有機溶剤と第2有機溶剤との含有量比は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、第1有機溶剤の含有量に対する第2有機溶剤の含有量の質量比が、1~50が好ましく、3~20がより好ましい。
 現像液中における、上記第2有機溶剤としては、本発明の効果がより優れる点で、上記ケトン系溶剤、又は上記エステル系溶剤が好ましく、エステル系溶剤がより好ましく、酢酸ブチル又は酪酸イソアミルが更に好ましい。また、上記第1有機溶剤としては、特に限定されないが、ClogP値が3.00以上の有機溶剤が好ましく、炭化水素系溶剤がより好ましい。
<工程4:リンス工程>
 上記レジストパターン形成方法は、工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いてレジストパターンを洗浄する工程4を含むのが好ましい。
 リンス液は、有機溶剤を含む。
 リンス液に含まれる有機溶剤としては、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から選択される少なくとも1種の有機溶剤が好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものが挙げられる。
 本発明の効果がより優れる点で、リンス液は第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含むことが好ましく、上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、且つ、上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きいことがより好ましい。なお、上記沸点は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 リンス液中における第1有機溶剤と第2有機溶剤との含有量比は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、第1有機溶剤の含有量に対する第2有機溶剤の含有量の質量比が、1~50が好ましく、3~20がより好ましい。
 リンス液中における、上記第2有機溶剤としては、本発明の効果がより優れる点で、上記ケトン系溶剤、又は上記エステル系溶剤が好ましく、エステル系溶剤がより好ましく、酢酸ブチル又は酪酸イソアミルが更に好ましい。また、上記第1有機溶剤としては、特に限定されないが、ClogP値が3.00以上の有機溶剤が好ましく、炭化水素系溶剤がより好ましい。
 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、本発明のレジスト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、ベークによりレジストパターン間及びレジスト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、レジストパターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、40~250℃(好ましくは90~200℃)で、10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行うことが好ましい。
 また、形成されたレジストパターンをマスクとして、被エッチング物である基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして、基板(又は、下層膜及び基板)を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
 基板(又は、下層膜及び基板)の加工方法は特に限定されないが、工程3で形成されたレジストパターンをマスクとして、基板(又は、下層膜及び基板)に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。ドライエッチングは、酸素プラズマエッチングが好ましい。
 なお、本発明の効果がより優れる点で、レジストパターン形成方法が工程4を有していない場合、現像液が2種以上の有機溶剤を含み、レジストパターン形成方法が工程4を有する場合、現像液及びリンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含むことが好ましい。
 なお、現像液及びリンス液に含まれる2種以上の有機溶剤としては、上述した第1有機溶剤及び第2有機溶剤の組み合わせが好ましい。
 レジスト組成物、及び本発明のレジストパターン形成方法において用いられる各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないのが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、100質量ppt以下が更に好ましく、10質量ppt以下が特に好ましく、1質量ppt以下が最も好ましい。ここで、金属不純物としては、例えば、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及びZn等が挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルターを用いた濾過の詳細は、国際公開第2020/004306号公報の段落[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等が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて用いてもよい。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。
 本発明の方法により形成されるレジストパターンに対して、レジストパターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。レジストパターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、国際公開第2014/002808号に開示された水素を含むガスのプラズマによってレジストパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004-235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、特開2008-83384号公報、及び、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法が挙げられる。
[電子デバイスの製造方法]
 また、本発明は、上記したレジストパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及びこの製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office Automation)、メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
 以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の各種成分]
 以下に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製に用いた各種成分、又は、評価に用いた材料を示す。
〔樹脂(C)〕
 以下に、表3に示される樹脂P-1~P-12の合成に用いたモノマーに由来する、繰り返し単位の構造を示す。
 樹脂P-2~P-12は、後述する樹脂P-1の合成方法(合成例1)、又は、既知の方法に準じて合成した。表1に、樹脂における各繰り返し単位の組成比、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び多分散度(Mw/Mn)を示す。
 なお、樹脂P-1~P-12の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び、多分散度(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によってポリスチレン換算値として測定した。また、樹脂P-1~P-12の組成比(モル%比)は、13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
<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。これに前述の樹脂P-1の各繰り返し単位に相当するモノマーを表1に記載の左から順に47.3g、49.5g、重合開始剤V-601(富士フイルム和光純薬社製、2.17g)をシクロヘキサノン105.0g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80℃で2時間反応させた。反応液を放冷した後、メタノール:水の混合液に20分かけて滴下した。次いで、滴下により析出した粉体をろ取して乾燥することで、樹脂P-1(40.1g)が得られた。NMR(核磁気共鳴)法から求めた繰り返し単位の組成比(モル比)は50/50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16,000、多分散度(Mw/Mn)は2.1であった。
〔特定光酸発生剤〕
 表3に示される特定光酸発生剤(D-1~D-7)の構造を以下に示す。
〔その他添加剤〕
 表3に示されるその他添加剤(E-1~E-2)の構造を以下に示す。
〔溶剤〕
 表3に示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: シクロヘキサノン
 SL-4: γ-ブチロラクトン
 SL-5: 乳酸エチル
 SL-6: ジアセトンアルコール
〔現像液・リンス液〕
 表4に示される現像液・リンス液を以下に示す。
 SD-1: 酢酸ブチル
 SD-2: 酪酸イソアミル:n-オクタン=90:10 (質量比)
 SD-3: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=90:10 (質量比)
 現像液、及び、リンス液として使用した有機溶剤の物性を表2に示す。なお、表2中の「沸点」は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 また、表2に示す、ClogP値は、上述したように、プログラムCLOGP v4.82により計算したClogP値を示す。
 下記表3に示す各種成分を混合した。次いで、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組成物を調製した。なお、各レジスト組成物の固形分濃度は、後述する表4に示す膜厚で塗布できるように適宜調整した。固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。得られたレジスト組成物を、実施例及び比較例で使用した。
 表3中の含有量(質量%)は、レジスト組成物中の全固形分に対する、各成分の含有量(質量%)を表す。
[レジストパターン形成及び評価]
〔EUV露光によるレジストパターン形成:実施例1~11、比較例1~3〕
 シリコンウエハ上に、30nmのアモルファスカーボン下層膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)処理にて成膜し、その上にBrewer Science社製スピンオングラス材料を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚10nmの中間層膜を形成した。その上に表3に示すレジスト組成物を塗布し、表4に記載の条件(膜厚及びPreBake)でレジスト膜を形成した。これにより、レジスト膜を有するシリコンウエハを形成した。
 上述の手順により得られたレジスト膜を有するシリコンウエハに対して、ASML社製EUVスキャナーNXE3300(NA0.33、σ0.9/0.7、ダイポール照明)を用いてパターン照射を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズが20nmであり且つライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。その後、記載がある場合に限り、表4に記載の条件でベーク(Post Exposure Bake;PEB)した後、表4に記載の現像液で30秒間パドルして現像し、記載がある場合に限り、1000rpmの回転数でウエハを回転させながら表4に記載のリンス液を10秒間かけ流してリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させることにより、ピッチ40nmのラインアンドスペースパターンを得た。
〔最適露光量〕
 測長走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100))を用いて、露光量を変化させながらラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、ライン幅が20nmとなる際の露光量を求め、これを最適露光量(mJ/cm)とした。
〔エッチング処理〕
 東京エレクトロン社製エッチング装置TactrasTMを用いて、上記最適露光量にて解像したラインアンドスペースのレジストパターンをマスクとして、中間層膜及び下層膜のエッチング処理を行った。エッチング処理の条件は下記に示す。この処理により、ラインアンドスペースパターンが転写されたアモルファスカーボン下層膜を得た。
中間層膜エッチング条件
エッチングガス:CF
圧力:20mTorr
印加パワー:100mW/cm
下層膜エッチング条件
エッチングガス:O
圧力:20mTorr
印加パワー:100mW/cm
〔エッチングバイアス評価(転写性評価)〕
 測長走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100)を用いて、上記エッチング処理で得られたアモルファスカーボン下層膜のラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、下記式を用い、エッチングバイアスを求めた。ここで、ライン幅は任意の10点を測定し、それらの算術平均値とした。エッチングバイアスが小さいほど、エッチング時のレジストパターンのライン幅変化が小さく、パターン転写性が優れることを示す。
式: エッチングバイアス (nm)=CD1-CD2
 ここで、CD1は現像後のレジストパターンのライン幅、CD2はエッチング後のアモルファスカーボンパターンのライン幅を表す。
〔エッチング後下層膜のラインウィズスラフネス評価(LWR評価)〕
 上記エッチング処理で得られたアモルファスカーボン下層膜のラインアンドスペースパターンの観測において、測長走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100)を用いてライン幅を任意の160点で観測し、その測定ばらつきの分布を評価した際の、3σの値(nm)をLWR(nm)として評価した。3σの値が小さいほどLWR性能に優れることを示す。
[結果]
 以上の評価結果を表4に示す。
 表4の結果から、本発明のレジスト組成物は、所望の効果を示すことが確認された。
 実施例1と、実施例2~6及び9~11との比較から、樹脂(C)が水酸基、アミノ基、カルボキシ基、アミド基、及び、チオール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する場合、パターン転写性及び被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。
 実施例2と、実施例3及び4との比較から、樹脂(C)の重量平均分子量(Mw)が20000以上である場合(より好ましくは、30000以上である場合)、パターン転写性及び被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。
 実施例4と、実施例5及び6との比較から、樹脂(C)の合成直後の多分散度(Mw/Mn)が2.0以下である場合(より好ましくは、1.7以下である場合)、パターン転写性及び被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。
 実施例2と、実施例7及び8との比較から、特定光酸発生剤の含有量が、レジスト組成物の全固形分に対し、0.05~0.50mmol/gである場合、パターン転写性及び被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。
 実施例6と実施例9の比較から、現像液又はリンス液が2種以上の有機溶剤を含む場合、被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。
 実施例9と実施例10の比較から、現像液又はリンス液が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、第1有機溶剤の沸点が第2有機溶剤の沸点よりも高く、第1有機溶剤のClogP値が第2有機溶剤のClogP値よりも大きい場合、被エッチングをエッチングして形成されるパターンのLWR性能がより優れることが分かる。

Claims (14)

  1.  式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、
     露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物を含み、
     前記樹脂の重量平均分子量が15000以上である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
     式(I)中、
     Xは、ハロゲン原子を表す。
     Yは、式(Y-1)で表される基、又は、式(Y-2)で表される基を表す。
     式(II)中、
     Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
     Arは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。
     式(Y-1)中、
     Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。波線部は、結合位置を表す。
     式(Y-2)中、
     R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。波線部は、結合位置を表す。
  2.  前記樹脂が、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、アミド基、及び、チオール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、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  3.  前記樹脂の重量平均分子量が20000以上である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  4.  前記樹脂の重量平均分子量が30000以上である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5.  前記樹脂の多分散度が2.0以下である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6.  前記樹脂の多分散度が1.7以下である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7.  前記露光により分解するイオン対を2個以上有する化合物の含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.05~0.50mmol/gである、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
  9.  請求項1~7のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程1と、
     前記レジスト膜を露光する工程2と、
     有機溶剤を含む現像液を用いて、前記露光されたレジスト膜を現像して、レジストパターンを得る工程3と、を有する、レジストパターン形成方法。
  10.  前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記レジストパターンを洗浄する工程4を更に有する、請求項9に記載のレジストパターン形成方法。
  11.  前記レジストパターン形成方法が、前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記レジストパターンを洗浄する工程4を有していない場合、前記現像液が2種以上の有機溶剤を含み、
     前記レジストパターン形成方法が、前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記レジストパターンを洗浄する工程4を有する場合、前記現像液及び前記リンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含む、請求項9に記載のレジストパターン形成方法。
  12.  前記2種以上の有機溶剤が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、
     前記第1有機溶剤の沸点が前記第2有機溶剤の沸点よりも高く、
     前記第1有機溶剤のClogP値が前記第2有機溶剤のClogP値よりも大きい、請求項11に記載のレジストパターン形成方法。
  13.  請求項9に記載のレジストパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
  14.  請求項13に記載の電子デバイスの製造方法により製造された、電子デバイス。
PCT/JP2023/010043 2022-03-25 2023-03-15 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス WO2023182094A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-050471 2022-03-25
JP2022050471 2022-03-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023182094A1 true WO2023182094A1 (ja) 2023-09-28

Family

ID=88101476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/010043 WO2023182094A1 (ja) 2022-03-25 2023-03-15 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202349116A (ja)
WO (1) WO2023182094A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013228681A (ja) * 2012-03-29 2013-11-07 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びにそれを用いた感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法
WO2019045107A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 富士フイルム株式会社 反転パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2020013111A1 (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 富士フイルム株式会社 薬液、薬液収容体
WO2020040034A1 (ja) * 2018-08-20 2020-02-27 富士フイルム株式会社 薬液収容体
WO2021153466A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2023286763A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2023286764A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜
WO2023286736A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、電子デバイスの製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013228681A (ja) * 2012-03-29 2013-11-07 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びにそれを用いた感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法
WO2019045107A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 富士フイルム株式会社 反転パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2020013111A1 (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 富士フイルム株式会社 薬液、薬液収容体
WO2020040034A1 (ja) * 2018-08-20 2020-02-27 富士フイルム株式会社 薬液収容体
WO2021153466A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2023286763A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2023286764A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜
WO2023286736A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、電子デバイスの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202349116A (zh) 2023-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI804590B (zh) Euv光用負型感光性組成物、圖案形成方法、電子元件的製造方法
WO2016208300A1 (ja) パターン形成方法、積層体、及び、有機溶剤現像用レジスト組成物
JP6025600B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法
JP6818600B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
JP6780092B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
US6146793A (en) Radiation sensitive terpolymer, photoresist compositions thereof and 193 nm bilayer systems
TWI756463B (zh) 感光性樹脂組成物、抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法
JP6336136B2 (ja) 感放射線性又は感活性光線性組成物、並びに、それを用いた膜、マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
TW201435507A (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、使用該組成物的抗蝕劑膜、圖案形成方法、電子元件的製造方法及電子元件
TW201940970A (zh) 感光性樹脂組成物及其製造方法、抗蝕劑膜、圖案形成方法以及電子器件的製造方法
WO2019187632A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及びポリエステル
WO2023182094A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
WO2023182093A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
JPWO2020129476A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2023182040A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
WO2019111665A1 (ja) レジストパターン形成方法及びレジスト膜形成用組成物
WO2024062934A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2024048463A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2024034438A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2023181950A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
TW202347030A (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、光阻膜、圖案形成方法、電子器件的製造方法
WO2022024928A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2023106171A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法
WO2023157712A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、重合体
WO2024024692A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23774691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1