WO2024080200A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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

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WO2024080200A1
WO2024080200A1 PCT/JP2023/036196 JP2023036196W WO2024080200A1 WO 2024080200 A1 WO2024080200 A1 WO 2024080200A1 JP 2023036196 W JP2023036196 W JP 2023036196W WO 2024080200 A1 WO2024080200 A1 WO 2024080200A1
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group
sensitive
radiation
resin
formula
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PCT/JP2023/036196
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孝太郎 高橋
悠花 上農
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富士フイルム株式会社
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    • 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
    • C08F220/24Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
    • 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
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • 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- or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray- or radiation-sensitive film, a pattern formation method, and a method for manufacturing an electronic device. More specifically, the present invention relates to an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray- or radiation-sensitive film, a pattern formation method, and a method for manufacturing an electronic device that can be suitably used in ultra-microlithography processes applicable to the manufacturing process of ultra-LSI (Large Scale Integration) and high-capacity microchips, the mold creation process for nanoimprinting, and the manufacturing process of high-density information recording media, as well as other photofabrication processes.
  • ultra-microlithography processes applicable to the manufacturing process of ultra-LSI (Large Scale Integration) and high-capacity microchips, the mold creation process for nanoimprinting, and the manufacturing process of high-density information recording media, as well as other photofabrication processes.
  • Patent Documents 1 to 3 describe resist compositions that contain an acid-decomposable resin, an acid generator, an acid diffusion control agent, an additive polymer, etc.
  • the present invention aims to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition with excellent resolution, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method for manufacturing an electronic device.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising: a resin (A) containing an acid-decomposable group and a phenolic hydroxyl group; a resin (B) not containing an acid-decomposable group; an acid generator (C); and an acid diffusion controller (D),
  • the resin (B) contains a repeating unit (b1) having a hydrophilic group and a fluorine atom, the hydrophilic group and the fluorine atom in the repeating unit (b1) are covalently bonded to the main chain of the resin (B) or to a side chain covalently bonded to the main chain of the resin (B),
  • the resin (B) is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that does not contain an ammonium salt structure.
  • Rp 1 to Rp 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • Lp 1 represents a linking group.
  • Rh 1 represents a hydrophilic group.
  • n1 and n2 each independently represent an integer of 1 or more. When multiple Rh 1s are present, the multiple Rh 1s may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 and Lp 1 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 respectively have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1).
  • Lp 2 represents a linking group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group and an arylene group.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more.
  • the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1), respectively.
  • Arp represents an arylene group.
  • Lp 3 represents a single bond or a linking group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, -O- and -CO-.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more. When a plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 are present, the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 , Arp and Lp 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 respectively have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1).
  • ALp represents at least one linking group selected from the group consisting of an alkylene group and a cycloalkylene group.
  • Lp 4 represents at least one linking group selected from the group consisting of an arylene group, -O- and -CO-, or a single bond.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more. When there are a plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 , the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [9], wherein the resin (A) contains at least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by the following formula (S1) and a repeating unit represented by the following formula (S2):
  • Ra 1 to Ra 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • La 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ra 4 to Ra 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, or an alkenyl group. Two of Ra 4 to Ra 6 may be bonded to each other to form a ring.
  • Ra 0 represents a substituent. When multiple Ra 0s are present, the multiple Ra 0s may be the same or different.
  • Ra 1 to Ra 3 Two of Ra 1 to Ra 3 , La 1 , and Ra 0 may be bonded to each other to form a ring.
  • na represents an integer of 0 to 4.
  • ma represents an integer of 0 to 2.
  • Ra 7 to Ra 9 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • La 2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ara represents an aromatic ring group.
  • Ra 10 to Ra 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, or an alkenyl group. At least two of Ra 10 to Ra 12 may be bonded to each other to form a ring. At least one of Ra 9 to Ra 12 may be bonded to Ara.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [10], wherein the resin (A) contains a repeating unit represented by the following formula (S3):
  • R 101 , R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
  • R 102 may be bonded to Ar A to form a ring, in which case R 102 represents a single bond or an alkylene group.
  • L A represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ar A represents an aromatic ring group.
  • k represents an integer of 1 to 5.
  • the present invention can provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition having excellent resolution, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method for manufacturing an electronic device.
  • actinic rays or “radiation” refers to, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV: Extreme Ultraviolet), X-rays, soft X-rays, and electron beams (EB: Electron Beam).
  • light means actinic rays or radiation.
  • exposure includes not only exposure to the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by an excimer laser, extreme ultraviolet light, X-rays, EUV, and the like, but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams.
  • the use of "to” means that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
  • (meth)acrylate refers to at least one of acrylate and methacrylate.
  • (meth)acrylic acid refers to at least one of acrylic acid and methacrylic acid.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersity (also called molecular weight distribution) (Mw/Mn) of the resin are defined as polystyrene equivalent values measured using a Gel Permeation Chromatography (GPC) device (Tosoh Corporation's HLC-8120GPC) (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L, column: Tosoh Corporation's TSK gel Multipore HXL-M, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: differential refractive index detector).
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • the notation of groups (atomic groups) that does not indicate whether they are substituted or unsubstituted includes groups that have a substituent as well as groups that have no substituent.
  • alkyl group includes not only alkyl groups that have no substituent (unsubstituted alkyl groups) but also alkyl groups that have a substituent (substituted alkyl groups).
  • organic group in the present specification refers to a group that contains at least one carbon atom. Unless otherwise specified, the substituent is preferably a monovalent substituent. Examples of the substituent include a monovalent nonmetallic atomic group other than a hydrogen atom, and can be selected from the following substituents T.
  • substituent T examples include halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom; alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, and a tert-butoxy group; a cycloalkyloxy group; an aryloxy group such as a phenoxy group and a p-tolyloxy group; an alkoxycarbonyl group such as a methoxycarbonyl group and a butoxycarbonyl group; a cycloalkyloxycarbonyl group; an aryloxycarbonyl group such as a phenoxycarbonyl group; an acyloxy group such as an acetoxy group, a propionyloxy group, and a benzoyloxy group; an acetyl group, a benzoyl group, an isobutyryl group, Examples of the substituent T include acyl groups
  • examples of the substituent T also include groups having one or more substituents selected from the above-mentioned substituents as the further substituents (for example, monoalkylamino groups, dialkylamino groups, arylamino groups, trifluoromethyl groups, etc.).
  • the bonding direction of the divalent groups is not limited unless otherwise specified.
  • Y when Y is -COO- in a compound represented by the formula "X-Y-Z", Y may be -CO-O- or -O-CO-.
  • the above compound may be "X-CO-O-Z" or "X-O-CO-Z”.
  • the acid dissociation constant (pKa) refers to the pKa in an aqueous solution, and specifically, it is a value calculated based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values using the following software package 1. All pKa values described in this specification are values calculated using this software package.
  • Software package 1 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs).
  • pKa can also be obtained by molecular orbital calculation.
  • a specific example of this method is a method of calculating H + dissociation free energy in an aqueous solution based on a thermodynamic cycle.
  • the H + dissociation free energy can be calculated, for example, by DFT (density functional theory), but various other methods have been reported in literature, and the calculation method is not limited to this.
  • DFT density functional theory
  • Gaussian16 is an example.
  • pKa refers to a value calculated based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values using the software package 1, as described above. However, when pKa cannot be calculated by this method, a value obtained by Gaussian 16 based on DFT (density functional theory) is adopted. In this specification, pKa refers to "pKa in an aqueous solution” as described above, but when the pKa in an aqueous solution cannot be calculated, “pKa in a dimethyl sulfoxide (DMSO) solution” will be adopted.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • solids refers to components that form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, and does not include solvents.
  • any component that forms an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film is considered to be a solid even if it is in liquid form.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) containing an acid-decomposable group and a phenolic hydroxyl group, a resin (B) not containing an acid-decomposable group, an acid generator (C) and an acid diffusion controller (D), in which the resin (B) contains a repeating unit (b1) having a hydrophilic group and a fluorine atom, and the hydrophilic group and the fluorine atom in the repeating unit (b1) are bonded to the main chain of the resin (B) via a covalent bond or are bonded to a side chain covalently bonded to the main chain of the resin (B), and the resin (B) does not contain an ammonium salt structure.
  • the composition of the present invention is typically a resist composition, and may be a positive resist composition or a negative resist composition.
  • the composition of the present invention may be a resist composition for alkali development or a resist composition for organic solvent development.
  • the composition of the present invention may be a chemically amplified resist composition or a non-chemically amplified resist composition.
  • the composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
  • the composition of the present invention can be used to form an actinic ray- or radiation-sensitive film.
  • the actinic ray- or radiation-sensitive film formed using the composition of the present invention is typically a resist film.
  • the resin (A) contained in the composition of the present invention is a resin containing an acid-decomposable group and a phenolic hydroxyl group.
  • Resin (A) is an acid-decomposable resin.
  • the resin (A) preferably contains a repeating unit having an acid-decomposable group and a repeating unit having a phenolic hydroxyl group.
  • the repeating unit having an acid-decomposable group and the repeating unit having a phenolic hydroxyl group are preferably different from each other.
  • An acid-decomposable group is a group that decomposes under the action of an acid and has an increased polarity, typically a group that decomposes under the action of an acid to generate a polar group.
  • the acid-decomposable group preferably has a structure in which the polar group is protected by a group that is eliminated under the action of an acid (a leaving group).
  • the polarity of the resin (A) increases under the action of an acid, increasing its solubility in an alkaline developer and decreasing its solubility in an organic solvent.
  • the acid-decomposable group is preferably a group that is decomposed by the action of an acid to generate a polar group.
  • the polar group is preferably an alkali-soluble group, and examples thereof include acidic groups such as a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a phosphate group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group, an (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)imide group, a bis(alkylcarbonyl)methylene group, a bis(alkylcarbonyl)imide group, a bis(alkylsulfonyl)methylene group, a bis(alkylsulfonyl)imide group, a tris(alkylcarbonyl)methylene group, and
  • Examples of the leaving group which is eliminated by the action of an acid include groups represented by the formulae (Y1) to (Y4).
  • Formula (Y1) -C(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 )
  • Formula (Y3) -C(R 36 )(R 37 )(OR 38 )
  • Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group (linear or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an aryl group (monocyclic or polycyclic), an aralkyl group (linear or branched), or an alkenyl group (linear or branched).
  • Rx 1 to Rx 3 are alkyl groups (linear or branched)
  • Rx 1 to Rx 3 each independently represent a linear or branched alkyl group, and it is more preferable that Rx 1 to Rx 3 each independently represent a linear alkyl group.
  • Two of Rx 1 to Rx 3 may be bonded to each other to form a ring (which may be either a monocyclic ring or a polycyclic ring).
  • the alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
  • the cycloalkyl groups of Rx 1 to Rx 3 are preferably monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • the aryl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
  • the aralkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a group in which one hydrogen atom in the alkyl group of Rx 1 to Rx 3 described above is substituted with an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (preferably a phenyl group), and examples thereof include a benzyl group.
  • the alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
  • the ring formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is preferably a cycloalkyl group.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group, and more preferably a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms.
  • cycloalkyl group formed by combining two of Rx1 to Rx3 for example, one of the methylene groups constituting the ring may be replaced with a heteroatom such as an oxygen atom, a group having a heteroatom such as a carbonyl group, or a vinylidene group.
  • one or more of the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
  • Rx1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx2 and Rx3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group.
  • R 36 to R 38 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 37 and R 38 may be bonded to each other to form a ring.
  • the monovalent organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
  • R 36 is a hydrogen atom.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may contain a heteroatom such as an oxygen atom and/or a group having a heteroatom such as a carbonyl group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may have one or more methylene groups replaced with a heteroatom such as an oxygen atom and/or a group having a heteroatom such as a carbonyl group.
  • R 38 may be bonded to another substituent in the main chain of the repeating unit to form a ring.
  • the group formed by bonding R 38 to another substituent in the main chain of the repeating unit is preferably an alkylene group such as a methylene group.
  • Ar represents an aromatic ring group.
  • Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • Rn and Ar may be bonded to each other to form a non-aromatic ring.
  • Ar is more preferably an aryl group.
  • the resin (A) preferably contains at least one repeating unit selected from the group consisting of repeating units represented by the following formula (S1) and repeating units represented by the following formula (S2).
  • the repeating units represented by the following formula (S1) and repeating units represented by the following formula (S2) are preferably repeating units having an acid-decomposable group.
  • Ra 1 to Ra 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • La 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ra 4 to Ra 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, or an alkenyl group. Two of Ra 4 to Ra 6 may be bonded to each other to form a ring.
  • Ra 0 represents a substituent. When multiple Ra 0s are present, the multiple Ra 0s may be the same or different.
  • Ra 1 to Ra 3 Two of Ra 1 to Ra 3 , La 1 , and Ra 0 may be bonded to each other to form a ring.
  • na represents an integer of 0 to 4.
  • ma represents an integer of 0 to 2.
  • Ra 7 to Ra 9 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • La 2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ara represents an aromatic ring group.
  • Ra 10 to Ra 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, or an alkenyl group. At least two of Ra 10 to Ra 12 may be bonded to each other to form a ring. At least one of Ra 9 to Ra 12 may be bonded to Ara.
  • Ra 1 to Ra 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • the alkyl groups of Ra 1 to Ra 3 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group of Ra 1 to Ra 3 is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • the cycloalkyl group of Ra 1 to Ra 3 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group.
  • the halogen atom for Ra 1 to Ra 3 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom or an iodine atom is preferable.
  • the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group of Ra 1 to Ra 3 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • La 1 in formula (S1) represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include a carbonyl group (-CO-), -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, an amide group (-CONR-), a sulfonamide group (-SO 2 NR-), an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group, and a linking group in which a plurality of these groups are linked together.
  • Each of the R groups represents a hydrogen atom or an organic group, and the organic group is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a combination thereof.
  • La1 is preferably a single bond or —COO—, and more preferably a single bond.
  • Ra 4 to Ra 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, or an alkenyl group.
  • the alkyl groups of Ra 4 to Ra 6 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 6.
  • the methylene group contained in the alkyl groups of Ra 4 to Ra 6 may be substituted with at least one of -CO- and -O-.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group of Ra 4 to Ra 6 is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • the cycloalkyl group of Ra 4 to Ra 6 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group.
  • the number of carbon atoms in the aryl group of Ra 4 to Ra 6 is not particularly limited, but is preferably from 6 to 20, and more preferably from 6 to 10.
  • the aryl group of Ra 4 to Ra 6 is most preferably a phenyl group.
  • the aralkyl group of Ra 4 to Ra 6 is preferably a group in which one hydrogen atom in the alkyl group of the above-mentioned Ra 4 to Ra 6 is substituted with an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (preferably a phenyl group), and examples thereof include a benzyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkenyl group of Ra 4 to Ra 6 is not particularly limited, but is preferably from 2 to 5, and more preferably from 2 to 4.
  • the alkenyl group of Ra 4 to Ra 6 is preferably a vinyl group.
  • the aromatic heterocyclic group of Ra 4 to Ra 6 preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of a sulfur atom, a nitrogen atom, and an oxygen atom.
  • the number of heteroatoms contained in the aromatic heterocyclic group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but is preferably 2 to 20, more preferably 3 to 15.
  • the aromatic heterocyclic group may be a monocyclic or polycyclic ring.
  • Examples of the aromatic heterocyclic group of Ra 4 to Ra 6 include a thienyl group, a furanyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a benzofuranyl group, a pyrrole group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyridyl group, an isothiazolyl group, and a thiadiazolyl group.
  • Two of Ra 4 to Ra 6 may be bonded to each other to form a ring.
  • a cycloalkyl group is preferable.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group is preferable, and a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • one of the methylene groups constituting the ring may be replaced with a heteroatom such as an oxygen atom, a group containing a heteroatom such as a carbonyl group, or a vinylidene group.
  • one or more of the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
  • -C(Ra 4 )(Ra 5 )(Ra 6 ) is preferably a leaving group, and -COO-C(Ra 4 )(Ra 5 )(Ra 6 ) is preferably such that -C(Ra 4 )(Ra 5 )(Ra 6 ) is eliminated by the action of an acid to generate a carboxyl group.
  • Ra 0 represents a substituent.
  • Ra 0 preferably represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a halogen atom, a hydroxy group, a carboxy group, or a cyano group.
  • the alkyl group of Ra 0 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group of Ra 0 is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • cycloalkyl groups of Ra 1 to Ra 3 monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferred.
  • the halogen atom for Ra 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom or an iodine atom is preferable.
  • the alkyl group contained in the alkoxy group of Ra 0 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the alkyl group that can be contained in the acyloxy group of Ra 0 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group that can be contained in the acyloxy group of Ra 0 is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aryl group that can be contained in the acyloxy group of Ra 0 is not particularly limited, but is preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 10.
  • the aryl group that can be contained in the acyloxy group of Ra 0 is most preferably a phenyl group.
  • the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group of Ra 0 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aryl group of Ra 0 is not particularly limited, but is preferably from 6 to 20, and more preferably from 6 to 10.
  • the aryl group of Ra 0 is most preferably a phenyl group.
  • the aralkyl group for Ra 0 is preferably a group in which one hydrogen atom in the alkyl group for Ra 0 is substituted with an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (preferably a phenyl group), and examples thereof include a benzyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkenyl group of Ra 0 is not particularly limited, but is preferably from 2 to 5, and more preferably from 2 to 4.
  • the alkenyl group of Ra 0 is preferably a vinyl group.
  • the aromatic heterocyclic group of Ra 0 preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of a sulfur atom, a nitrogen atom, and an oxygen atom.
  • the number of heteroatoms contained in the aromatic heterocyclic group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but is preferably 2 to 20, more preferably 3 to 15.
  • the aromatic heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the aromatic heterocyclic group of Ra 0 include a thienyl group, a furanyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a benzofuranyl group, a pyrrole group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyridyl group, an isothiazolyl group, and a thiadiazolyl group.
  • na represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.
  • ma represents an integer from 0 to 2, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
  • the aromatic ring in formula (S1) is benzene when ma is 0, naphthalene when ma is 1, and anthracene when ma is 2.
  • repeating unit represented by formula (S1) are shown below, but are not limited to these.
  • Ra 7 to Ra 9 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • the explanation, specific examples, and preferred ranges for Ra 7 to Ra 9 are the same as the explanation, specific examples, and preferred ranges for Ra 1 to Ra 3 in formula (S1) described above.
  • La2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the description, specific examples, and preferred ranges of La2 are the same as the description, specific examples, and preferred ranges of La1 in formula (S1).
  • Ara represents an aromatic ring group.
  • the aromatic ring group of Ara is preferably an arylene group, more preferably an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, even more preferably an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably a phenylene group or naphthylene group, and most preferably a phenylene group.
  • Ra 10 to Ra 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic group, an aralkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, or an alkenyl group.
  • the alkyl groups of Ra 10 to Ra 12 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group of Ra 10 to Ra 12 is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • cycloalkyl group of Ra 10 to Ra 12 monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferred.
  • the alkyl group contained in the alkoxy group of Ra 10 to Ra 12 may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms of the cycloalkyl group contained in the cycloalkyloxy group of Ra 10 to Ra 12 is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, more preferably 5 to 15.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group
  • a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferred.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aryl group of Ra 10 to Ra 12 is not particularly limited, but is preferably from 6 to 20, and more preferably from 6 to 10.
  • the aryl group of Ra 10 to Ra 12 is most preferably a phenyl group.
  • the aralkyl groups of Ra 10 to Ra 12 are preferably groups in which one hydrogen atom in the alkyl groups of Ra 10 to Ra 12 described above is substituted with an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (preferably a phenyl group), and examples thereof include a benzyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkenyl group of Ra 10 to Ra 12 is not particularly limited, but is preferably from 2 to 5, and more preferably from 2 to 4.
  • the alkenyl group of Ra 10 to Ra 12 is preferably a vinyl group.
  • the aromatic heterocyclic groups of Ra 10 to Ra 12 preferably contain at least one heteroatom selected from the group consisting of a sulfur atom, a nitrogen atom, and an oxygen atom.
  • the number of heteroatoms contained in the aromatic heterocyclic group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • the number of carbon atoms in the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but is preferably 2 to 20, more preferably 3 to 15.
  • the aromatic heterocyclic group may be a monocyclic or polycyclic ring.
  • Examples of the aromatic heterocyclic groups of Ra 10 to Ra 12 include a thienyl group, a furanyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a benzofuranyl group, a pyrrole group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyridyl group, an isothiazolyl group, and a thiadiazolyl group.
  • Ra 10 to Ra 12 may be bonded to each other to form a ring.
  • a cycloalkyl group is preferable.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group is preferable, and a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • one of the methylene groups constituting the ring may be replaced with a heteroatom such as an oxygen atom, a group containing a heteroatom such as a carbonyl group, or a vinylidene group.
  • one or more of the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
  • Ra 10 to Ra 12 is an alkoxy group, and it is more preferable that one of Ra 10 to Ra 12 is an alkoxy group and the other two are a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • -C(Ra 10 )(Ra 11 )(Ra 12 ) is preferably a leaving group
  • -O-C(Ra 10 )(Ra 11 )(Ra 12 ) is preferably such that -C(Ra 10 )(Ra 11 )(Ra 12 ) is eliminated by the action of an acid to generate a hydroxy group (this hydroxy group is a phenolic hydroxyl group since it is bonded to Ara).
  • repeating unit represented by formula (S2) are shown below, but are not limited to these.
  • the content of repeating units having an acid-decomposable group in resin (A) is not particularly limited, but is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 15 mol% or more, based on the total repeating units in resin (A).
  • the content of repeating units having an acid-decomposable group is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and even more preferably 50 mol% or less, based on the total repeating units in resin (A).
  • the repeating unit having an acid-decomposable group contained in resin (A) may be of one type or of two or more types.
  • resin (A) contains two or more types of repeating units having an acid-decomposable group, it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (A) preferably contains a repeating unit having a phenolic hydroxyl group.
  • the repeating unit having a phenolic hydroxyl group is preferably a repeating unit represented by the following formula (S3).
  • R 101 , R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
  • R 102 may be bonded to Ar A to form a ring, in which case R 102 represents a single bond or an alkylene group.
  • L A represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ar A represents an aromatic ring group.
  • k represents an integer of 1 to 5.
  • R 101 , R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • the explanation, specific examples and preferred ranges of R 101 , R 102 and R 103 are the same as the explanation, specific examples and preferred ranges of Ra 1 to Ra 3 in formula (S1) described above.
  • Ar A in formula (S3) represents an aromatic ring group, more specifically, an aromatic ring group having a valence of (k+1).
  • the divalent aromatic ring group is preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, or an anthracenylene group, or a divalent aromatic ring group containing a heterocycle, such as a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a benzothiophene ring, a benzofuran ring, a benzopyrrole ring, a triazine ring, an imidazole ring, a benzimidazole ring, a triazole ring, a thiadiazole ring, or a thiazole ring.
  • the aromatic ring group may have a substituent.
  • Specific examples of the (k+1)-valent aromatic ring group when k is an integer of 2 or more include groups obtained by removing any (k-1) hydrogen atoms from the above-mentioned specific examples of the divalent aromatic ring group.
  • the (k+1)-valent aromatic ring group may further have a substituent.
  • the substituent that the (k+1)-valent aromatic ring group may have is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, hexyl, 2-ethylhexyl, octyl, and dodecyl groups; alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, hydroxyethoxy, propoxy, hydroxypropoxy, and butoxy groups; and aryl groups such as phenyl groups.
  • Ar A preferably represents an aromatic ring group having 6 to 18 carbon atoms, and more preferably represents a benzene ring group, a naphthalene ring group or a biphenylene ring group.
  • L A represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group represented by L A is not particularly limited, and examples thereof include -COO-, -CONR 104 -, an alkylene group, or a group formed by combining two or more of these groups, where R 104 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkylene group is not particularly limited, but is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexylene group, or an octylene group.
  • R 104 represents an alkyl group
  • examples of the alkyl group include alkyl groups having 20 or less carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, and a dodecyl group, and an alkyl group having 8 or less carbon atoms is preferable.
  • the repeating unit represented by formula (S3) preferably has a hydroxystyrene structure, that is, Ar A preferably represents a benzene ring group.
  • k preferably represents an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1. It is particularly preferred that Ar 2 A is a benzene ring group, k is 1, and OH is in the para position of L 2 A.
  • the content of repeating units having a phenolic hydroxyl group in resin (A) is not particularly limited, but is preferably 20 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, and even more preferably 40 mol% or more, based on the total repeating units in resin (A).
  • the content of repeating units having a phenolic hydroxyl group is preferably 90 mol% or less, more preferably 85 mol% or less, and even more preferably 80 mol% or less, based on the total repeating units in resin (A).
  • Resin (A) may contain one type of repeating unit having a phenolic hydroxyl group, or two or more types. When resin (A) contains two or more types of repeating units having a phenolic hydroxyl group, it is preferable that the total content of these units is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (A) may contain other repeating units.
  • Resin (A) may have, as a repeating unit other than the above, a repeating unit having a group that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (preferably electron beams or extreme ultraviolet rays) (hereinafter also referred to as a "photoacid generating group").
  • a repeating unit having a photoacid generating group is a repeating unit represented by the following formula (S4).
  • R 41 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • L 41 represents a single bond or a divalent linking group.
  • L 42 represents a divalent linking group.
  • R 40 represents a structural portion that is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid in a side chain.
  • L 41 represents a single bond or a divalent linking group, and preferably represents a single bond or an ester bond (—COO—).
  • L 42 is preferably at least one linking group selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, -O-, -CO-, -S-, -SO-, -SO 2 -, and -NR-, where R represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an organic group having 1 to 10 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group).
  • the alkylene group may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10.
  • the cycloalkylene group may be a monocyclic cycloalkylene group or a polycyclic cycloalkylene group.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkylene group is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • the number of carbon atoms in the arylene group is not particularly limited, but is preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 10.
  • the alkylene group, the cycloalkylene group and the arylene group may have a substituent, and examples of the substituent include the above-mentioned substituent T.
  • R 40 is preferably a group represented by the following formula (S4-1).
  • Q 1 ⁇ represents an acid residue
  • M 2 + represents a cation
  • * represents the bonding position with L 41 .
  • the acid residue is a group formed by dissociating a proton from an acid.
  • Q ⁇ is preferably a carboxylate anion group (COO ⁇ ), a sulfonate anion group (SO 3 ⁇ ), or a sulfonamide group (represented by N ⁇ —SO 2 R N1 , where R N1 represents an organic group, including an organic group having 1 to 10 carbon atoms, and preferably an alkyl group, a fluoroalkyl group, or an aryl group), and more preferably a sulfonate anion group.
  • R N1 represents an organic group, including an organic group having 1 to 10 carbon atoms, and preferably an alkyl group, a fluoroalkyl group, or an aryl group
  • M + represents an organic group, including an organic group having 1 to 10 carbon atoms,
  • repeating units having a photoacid generating group examples include the repeating units described in paragraphs [0094] to [0105] of JP2014-041327A and the repeating unit described in paragraph [0094] of WO2018/193954.
  • the content of the repeating unit having a photoacid generating group is preferably 1 mol% or more, and more preferably 5 mol% or more, based on the total repeating units in resin (A). Furthermore, the content of the repeating unit having a photoacid generating group is preferably 40 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less, based on the total repeating units in resin (A).
  • the repeating unit having a photoacid generating group may be one type or two or more types.
  • resin (A) contains two or more types of repeating units having a photoacid generating group it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (A) may contain a repeating unit represented by the following formula (V-1) or (V-2).
  • the repeating unit represented by the following formula (V-1) and the repeating unit represented by the following formula (V-2) are preferably different from the repeating unit having an acid-decomposable group and the repeating unit having a phenolic hydroxyl group described above.
  • R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a halogen atom, an ester group (-OCOR or -COOR:
  • R is an alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a carboxy group.
  • the alkyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • n 3 represents an integer of 0 to 6.
  • n 4 represents an integer of 0 to 4.
  • X 4 is a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. Examples of the repeating unit represented by formula (V-1) or (V-2) include the repeating units described in paragraph [0100] of WO 2018/193954.
  • the content of repeating units represented by formula (V-1) or (V-2) is preferably 1 mol% or more, and more preferably 5 mol% or more, based on the total repeating units in resin (A).
  • the content of repeating units represented by formula (V-1) or (V-2) is preferably 40 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less, based on the total repeating units in resin (A).
  • the repeating unit represented by formula (V-1) or (V-2) may be one type or two or more types.
  • resin (A) contains two or more types of repeating units represented by formula (V-1) or (V-2) it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (A) may contain repeating units other than the repeating units described above.
  • repeating units the contents of [0112] to [0134] and [0144] to [0172] of WO 2022/024928 are incorporated by reference.
  • the resin (A) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (A), as calculated as polystyrene by the GPC method, is preferably 30,000 or less, more preferably 1,000 to 30,000, even more preferably 3,000 to 30,000, and particularly preferably 5,000 to 15,000.
  • the dispersity (molecular weight distribution, Mw/Mn) of the resin (A) is preferably from 1 to 5, more preferably from 1 to 3, even more preferably from 1.2 to 3.0, and particularly preferably from 1.2 to 2.0. The smaller the dispersity, the better the resolution and resist shape, and furthermore, the smoother the side walls of the resist pattern are, and the better the roughness.
  • the content of the resin (A) in the composition of the present invention is preferably from 40.0 to 99.9 mass %, more preferably from 60.0 to 90.0 mass %, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • Resin (A) may be used alone or in combination of two or more. When two or more resins (A) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (B) contained in the composition of the present invention will be described.
  • the resin (B) does not contain an acid-decomposable group.
  • the acid-decomposable group is as described above.
  • Resin (B) does not contain an ammonium salt structure.
  • An ammonium salt structure is a structure that contains an ammonium cation and an anion, and is typically a group represented by the following formula (Am1).
  • Resin (B) does not contain a group represented by the following formula (Am1).
  • R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom or an organic group
  • An 1 represents an anion
  • * represents a bonding position
  • Resin (B) contains a repeating unit (b1) having a hydrophilic group and a fluorine atom.
  • the hydrophilic group and the fluorine atom in the repeating unit (b1) are covalently bonded to the main chain of resin (B) or to a side chain that is covalently bonded to the main chain of resin (B).
  • the "main chain” refers to the relatively longest bonded chain in the resin molecule, and the "side chain” refers to the other bonded chains.
  • the hydrophilic group is preferably a group having a dissociable proton.
  • hydrophilic groups include hydroxyl, carboxyl, sulfonic acid, sulfonimide, phosphoric acid, aromatic thiol, nitrate, sulfonamide, alkylsulfonylmethylene, alkylcarbonylmethylene, alkylsulfonylimide, alkylcarbonylimide, bis(alkylcarbonyl)methylene, bis(alkylcarbonyl)imide, bis(alkylsulfonyl)methylene, bis(alkylsulfonyl)imide, tris(alkylcarbonyl)methylene, and tris(alkylsulfonyl)methylene, polyoxyethylene, and the like.
  • hydroxy, carboxyl, sulfonic acid, sulfonimide, phosphoric acid, aromatic thiol, nitrate or sulfonamide is preferred, hydroxyl, carboxyl, sulfonic acid, sulfonimide or phosphoric acid is more preferred, and hydroxyl or carboxy is even more preferred.
  • a phenolic hydroxyl group (a hydroxyl group bonded to an aromatic ring) is particularly preferred.
  • the repeating unit (b1) of the resin (B) is preferably a repeating unit represented by the following formula (T1):
  • Rp 1 to Rp 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • Lp 1 represents a linking group.
  • Rh 1 represents a hydrophilic group.
  • n1 and n2 each independently represent an integer of 1 or more. When multiple Rh 1s are present, the multiple Rh 1s may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 and Lp 1 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 in formula (T1) are the same as those for Ra 1 to Ra 3 in formula (S1) above.
  • the linking group represented by Lp1 in formula (T1) is not particularly limited, but is preferably at least one linking group selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, -O-, -CO-, -S-, -SO-, -SO 2 -, and -NR-, where R represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an organic group having 1 to 10 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group).
  • the alkylene group may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • the cycloalkylene group may be a monocyclic cycloalkylene group or a polycyclic cycloalkylene group.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkylene group is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • the number of carbon atoms in the arylene group is not particularly limited, but is preferably from 6 to 20, and more preferably from 6 to 10.
  • the arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group, and more preferably a phenylene group.
  • the alkylene group, cycloalkylene group and arylene group may further have a substituent other than a hydrophilic group and a fluorine atom.
  • n1 represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 5, and more preferably an integer of 1 to 3.
  • n2 represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 30, and more preferably an integer of 3 to 20.
  • the repeating unit represented by formula (T1) is preferably a repeating unit represented by any of the following formulas (T2) to (T4).
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 respectively have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1).
  • Lp 2 represents a linking group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group and an arylene group.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more.
  • the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1), respectively.
  • Arp represents an arylene group.
  • Lp 3 represents a single bond or a linking group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, -O- and -CO-.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more. When a plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 are present, the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 , Arp and Lp 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 respectively have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 and Rh 1 in formula (T1).
  • ALp represents at least one linking group selected from the group consisting of an alkylene group and a cycloalkylene group.
  • Lp 4 represents at least one linking group selected from the group consisting of an arylene group, -O- and -CO-, or a single bond.
  • Rf 1 and Rf 2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more. When there are a plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 , the plurality of Rh 1 , Rf 1 and Rf 2 may be the same or different.
  • Two of Rp 1 to Rp 3 , ALp and Lp 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rf1 and Rf2 each independently represent a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
  • the fluorinated alkyl group may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the fluorinated alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • the fluorinated alkyl group is preferably a perfluoroalkyl group such as a trifluoromethyl group.
  • n3 represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 5, and even more preferably an integer of 1 to 3.
  • alkylene group and cycloalkylene group represented by ALp in formula (T4) are the same as those described above in the case where Lp1 in formula (T1) is an alkylene group and a cycloalkylene group, respectively.
  • the explanation, specific examples and preferred ranges for the arylene group represented by Lp 4 in formula (T4) are the same as those described above in the case where Lp 1 in formula (T1) is an arylene group.
  • the content of repeating unit (b1) in resin (B) is not particularly limited, but is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and even more preferably 30 mol% or more, based on the total repeating units in resin (B).
  • the content of repeating unit (b1) is preferably 90 mol% or less, more preferably 85 mol% or less, and even more preferably 80 mol% or less, based on the total repeating units in resin (B).
  • Resin (B) may contain one type of repeating unit (b1), or two or more types. When resin (B) contains two or more types of repeating units (b1), it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (B) may contain, in addition to the repeating unit (b1), a repeating unit other than the repeating unit (b1).
  • the repeating unit other than the repeating unit (b1) is preferably a repeating unit having at least one of a fluorine atom, a silicon atom, and a hydrocarbon group having at least 5 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group having at least 5 carbon atoms is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably a branched alkyl group or a cycloalkyl group.
  • repeating units other than repeating unit (b1) are preferably repeating units represented by the following formula (T5).
  • Rp 1 to Rp 3 respectively have the same meaning as Rp 1 to Rp 3 in formula (T1).
  • Lp 5 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Rk 1 to Rk 3 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a group containing a silicon atom. At least two of Rk 1 to Rk 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rp 1 to Rp 3 are the same as those for Rp 1 to Rp 3 in the above formula (T1).
  • Lp5 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include a carbonyl group (-CO-), -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, an amino group (-NR-), an amide group (-CONR-), a sulfonamide group (-SO 2 NR-), an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group, an arylene group, and a linking group in which a plurality of these groups are linked together.
  • Each of the R groups represents a hydrogen atom or an organic group, and the organic group is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a combination thereof.
  • Lp5 is preferably a single bond.
  • Rk 1 to Rk 3 represent an alkyl group, it is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl group may have a substituent, and the substituent is preferably a fluorine atom.
  • the alkyl group may be linear or branched, but when it is an alkyl group having no substituent, it is preferably an alkyl group having 3 or more carbon atoms, more preferably a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms.
  • the alkyl group is a fluorinated alkyl group, it is preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Rk1 to Rk3 each represent a cycloalkyl group
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • the cycloalkyl group may be a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group.
  • Rk 1 to Rk 3 each represent an alkenyl group, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is more preferable.
  • Rk 1 to Rk 3 represent an aryl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
  • At least two of Rk 1 to Rk 3 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a cycloalkane structure (for example, an adamantane structure) and a lactone structure.
  • resin (B) does not contain an acid-decomposable group
  • all of Rk1 to Rk3 do not represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.
  • the remaining one does not represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.
  • the content of repeating units other than repeating unit (b1) is preferably 1 mol% or more, and more preferably 5 mol% or more, based on the total repeating units in resin (B).
  • the content of repeating units other than repeating unit (b1) is preferably 40 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less, based on the total repeating units in resin (B).
  • the repeating unit other than repeating unit (b1) may be one type or two or more types.
  • the total content thereof is within the above-mentioned preferred content range.
  • the resin (B) has no alkali-decomposable group.
  • the alkali-decomposable group is a group that is decomposed by the action of an alkali developer and has an increased solubility in the alkali developer.
  • the alkali-decomposable group is typically a group represented by X in the partial structure represented by the following formula (KA-1) or (KB-1).
  • X in formula (KA-1) or (KB-1) represents a carboxylate group: -COO-, an acid anhydride group: -C(O)OC(O)-, an acid imide group: -NHCONH-, a carboxylate thioester group: -COS-, a carbonate group: -OC(O)O-, a sulfate group: -OSO 2 O-, or a sulfonate group: -SO 2 O-.
  • Y1 and Y2 each independently represent an electron-withdrawing group.
  • the partial structure represented by formula (KA-1) is a structure that forms a ring structure together with the group represented by X.
  • A-1 An example of the partial structure represented by formula (KA-1) is a lactone ring structure. Specific examples of lactone ring structures are shown below.
  • Y1 and Y2 each independently represent an electron-withdrawing group.
  • the electron-withdrawing group may be a group represented by the following formula (EW):
  • EW represents the bonding position with X.
  • n ew is the number of repetitions of the linking group represented by -C(R ew1 )(R ew2 )-, and represents 0 or 1.
  • n ew is 0, it represents a single bond, indicating that Y ew1 is directly bonded.
  • Y ew1 represents a halogen atom, a cyano group, a nitrile group, a nitro group, a halo(cyclo)alkyl group or a haloaryl group represented by -C(R f1 )(R f2 )-R f3 , an oxy group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a sulfinyl group, or a combination thereof.
  • halo(cyclo)alkyl group refers to an alkyl group or a cycloalkyl group that is at least partially halogenated
  • haloaryl group refers to an aryl group that is at least partially halogenated
  • R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group.
  • R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group, and R f2 and R f3 may be linked together to form a ring.
  • R ew1 and R ew2 each independently represent a hydrogen atom or any substituent, such as a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. At least two of R ew1 , R ew2 , and Y ew1 may be linked together to form a ring.
  • n represents an integer of 1 or more.
  • p i represents the ClogP of each repeating unit contained in resin (B)
  • m i represents the molar fraction of each repeating unit (the molar ratio of each repeating unit to all repeating units in resin (B), expressed in mol %).
  • ClogP is a value obtained by calculating the common logarithm logP of the partition coefficient P between 1-octanol and water.
  • Known methods and software can be used for calculating ClogP, but unless otherwise specified, the present invention uses the ClogP program incorporated in Cambridge Soft's ChemBioDraw Ultra 12.0.
  • the ClogP of each repeating unit is the ClogP of the monomer corresponding to that repeating unit, and for monomers having dissociable protons, the ClogP is calculated for the structure in which the proton is dissociated.
  • P B is 0 or less, the resin (B) is easily dissolved, the generation of residues is suppressed, and the pattern shape is easily made rectangular, which is preferable.
  • P B is more preferably ⁇ 1 or less, and further preferably ⁇ 2 or less.
  • the distance Ra between the Hansen solubility parameter of the resin (B) and the Hansen solubility parameter of air is preferably 35 MPa or less 0.5 .
  • the Hansen solubility parameter (HSP) is composed of three components: a dispersion force term ⁇ d, a dipole-dipole force term ⁇ p, and a hydrogen bonding force term ⁇ h.
  • the Hansen solubility parameter (HSP 1 ) of resin (B) i.e., the values of ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , and ⁇ h 1
  • HSPiP 4th edition 4.1.07
  • the Hansen solubility parameter (HSP 2 ) of air (that is, the values of ⁇ d 2 , ⁇ p 2 , and ⁇ h 2 ) is calculated by taking a weighted average of the HSPs of nitrogen and oxygen described in the HSPiP manual (ver. 4 e-Book Chapter 19).
  • the distance Ra between HSP 1 and HSP 2 is calculated by the following formula (2).
  • ⁇ d 1 represents the dispersion force term ⁇ d of resin (B)
  • ⁇ d 2 represents the dispersion force term ⁇ d of air
  • ⁇ p 1 represents the dipole force term ⁇ p of resin (B)
  • ⁇ p 2 represents the dipole force term ⁇ p of air
  • ⁇ h 1 represents the hydrogen bonding force term ⁇ h of resin (B)
  • ⁇ h 2 represents the hydrogen bonding force term ⁇ h of air.
  • ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , and ⁇ h 1 are the sums of the dispersion term ⁇ d, dipole term ⁇ p, and hydrogen bond term ⁇ h of each repeating unit contained in resin (B) multiplied by the molar fraction of each repeating unit.
  • the ⁇ d, ⁇ p, and ⁇ h of each repeating unit are the ⁇ d, ⁇ p, and ⁇ h of the monomer corresponding to each repeating unit, and in the case of a monomer having a dissociable proton, ⁇ d, ⁇ p, and ⁇ h are calculated for a structure in which the proton is not dissociated.
  • Ra 35 MPa 0.5 or less
  • the affinity with the resin (A) decreases, so that the resolution is further improved.
  • Ra is more preferably 33 MPa 0.5 or less, and further preferably 30 MPa 0.5 or less.
  • F B the sum of the values obtained by dividing the number of fluorine atoms in each repeating unit contained in resin (B) by the number of all atoms and multiplying the result by the molar fraction of each repeating unit (also referred to as "F B ") is 10 mol % or more.
  • F B is calculated for the monomer corresponding to each repeating unit. In the case of a monomer having a dissociable proton, F B is calculated for the structure in which the proton is not dissociated.
  • F 2 B can be calculated by the following formula (3): where n is an integer of 1 or more.
  • f i represents the number of fluorine atoms in each repeating unit contained in resin (B) divided by the total number of atoms
  • m i represents the molar fraction of each repeating unit (the molar ratio of each repeating unit to all repeating units in resin (B), expressed in mol %).
  • F B is 10 mol% or more
  • the resin (B) is easily dissolved, the generation of residues is suppressed, and the pattern shape is easily rectangular, which is preferable.
  • the affinity with the resin (A) is reduced, which further improves the resolution, which is preferable.
  • F B is more preferably 15 mol% or more, and even more preferably 25 mol% or more.
  • the above P B , Ra and F B can be adjusted by changing the types of the repeating unit (b1) and the repeating units other than the repeating unit (b1) and the contents thereof.
  • the resin (B) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (B), as calculated as polystyrene by the GPC method, is preferably 30,000 or less, more preferably 1,000 to 30,000, even more preferably 3,000 to 30,000, and particularly preferably 5,000 to 15,000.
  • the dispersity (molecular weight distribution, Mw/Mn) of the resin (B) is preferably from 1 to 5, more preferably from 1 to 3, even more preferably from 1.2 to 3.0, and particularly preferably from 1.2 to 2.0.
  • the content of the resin (B) is preferably from 0.01 to 30.0 mass %, more preferably from 0.1 to 20.0 mass %, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • Resin (B) may be used alone or in combination of two or more. When two or more resins (B) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the acid generator (C) contained in the composition of the present invention will now be described.
  • the acid generator (C) is preferably a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (a photoacid generator).
  • the pKa of the acid generated from the acid generator (C) (generated acid) is 1.0 or less, preferably from ⁇ 5.0 to 1.0, and more preferably from ⁇ 3.0 to 1.0.
  • the acid generator (C) may be in the form of a low molecular weight compound, or may be in the form of being incorporated into a part of a polymer (e.g., resin (A)).
  • the form of a low molecular weight compound and the form of being incorporated into a part of a polymer may be used in combination.
  • the acid generator (C) is in the form of a low molecular weight compound
  • the molecular weight of the acid generator (C) is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1000 or less. There is no particular lower limit to the molecular weight of the acid generator (C), but it is preferably 100 or more.
  • the acid generator (C) is in a form in which it is incorporated into a part of a polymer, it may be incorporated into a part of the resin (A) or into a resin different from the resin (A).
  • Examples of the acid generator (C) include compounds (onium salts) represented by "M + X - ", and are preferably compounds that generate an organic acid upon exposure.
  • Examples of the organic acid include sulfonic acids (aliphatic sulfonic acids, aromatic sulfonic acids, camphorsulfonic acids, etc.), carboxylic acids (aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, aralkyl carboxylic acids, etc.), carbonylsulfonylimide acids, bis(alkylsulfonyl)imide acids, and tris(alkylsulfonyl)methide acids.
  • M + represents a cation.
  • the cation may be one type or two or more types.
  • M + preferably represents an organic cation, and the organic cation is not particularly limited.
  • the organic cation is preferably a sulfonium cation, an iodonium cation, or an ammonium cation.
  • the organic cation is more preferably a cation represented by formula (ZaI) or a cation represented by formula (ZaII).
  • R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
  • the number of carbon atoms in the organic group represented by R 201 , R 202 , and R 203 is preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 20. Any two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • Examples of the group formed by bonding any two of R 201 to R 203 include an alkylene group (e.g., a butylene group and a pentylene group) and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -.
  • alkylene group e.g., a butylene group and a pentylene group
  • the organic group of R 201 , R 202 , and R 203 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.
  • the alkyl group may be either linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
  • monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group
  • polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferred.
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, further preferably a phenyl group or naphthyl group, and particularly preferably a phenyl group.
  • the heteroaryl group is preferably a heteroaryl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the heteroaryl group preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Examples of the heteroaryl group include groups obtained by removing any one hydrogen atom from pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, benzothiophene, etc.
  • R 204 and R 205 each independently represent an aryl group, a heteroaryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • the aryl group for R 204 and R 205 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group or naphthyl group, and even more preferably a phenyl group.
  • the heteroaryl group of R 204 and R 205 is preferably a heteroaryl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the heteroaryl group preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
  • heteroaryl group examples include groups obtained by removing any one hydrogen atom from pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, benzothiophene, etc.
  • the alkyl group and cycloalkyl group of R 204 and R 205 are preferably a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a pentyl group), or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group).
  • the aryl group, heteroaryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may each independently have a substituent.
  • substituents that the aryl group, heteroaryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may have include an alkyl group (e.g., having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (e.g., having 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (e.g., having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxy group, and a phenylthio group. It is also preferable that the substituents of R 204 and R 205 each independently form an acid-decomposable group by any combination of the substituents.
  • X - represents an anion.
  • the anion may be one type or two or more types.
  • X - is preferably an organic anion.
  • the organic anion is not particularly limited, and examples thereof include monovalent or divalent or higher organic anions.
  • an anion having a significantly low ability to cause a nucleophilic reaction is preferable, and a non-nucleophilic anion is more preferable.
  • non-nucleophilic anion examples include sulfonate anion (aliphatic sulfonate anion, aromatic sulfonate anion, camphorsulfonate anion, etc.), carboxylate anion (aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion, aralkyl carboxylate anion, etc.), sulfonylimide anion, bis(alkylsulfonyl)imide anion, and tris(alkylsulfonyl)methide anion.
  • sulfonate anion aliphatic sulfonate anion, aromatic sulfonate anion, camphorsulfonate anion, etc.
  • carboxylate anion aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion, aralkyl carboxylate anion, etc.
  • sulfonylimide anion bis(alkylsulfonyl)imide anion
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and the aliphatic carboxylate anion may be a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms.
  • the alkyl group may be, for example, a fluoroalkyl group (which may have a substituent other than a fluorine atom, or may be a perfluoroalkyl group).
  • the aryl group in the aromatic sulfonate anion and aromatic carboxylate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group listed above may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, but examples include a nitro group, a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, an alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably having 2 to 7 carbon atoms), an alkylthio group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), an alkylsulfonyl group (preferably having 1 to 15 carbon
  • the aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, and a naphthylbutyl group.
  • sulfonylimide anion is the saccharin anion.
  • the alkyl group in the bis(alkylsulfonyl)imide anion and the tris(alkylsulfonyl)methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • substituent on these alkyl groups include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkyloxysulfonyl group, an aryloxysulfonyl group, and a cycloalkylaryloxysulfonyl group, and a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
  • the alkyl groups in the bis(alkylsulfonyl)imide anion may be bonded to each other to form a ring structure, which increases the acid strength.
  • non-nucleophilic anions include, for example, phosphorus fluorides (eg, PF 6 ⁇ ), boron fluorides (eg, BF 4 ⁇ ), and antimony fluorides (eg, SbF 6 ⁇ ).
  • Preferred non-nucleophilic anions are aliphatic sulfonate anions in which at least the ⁇ -position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, aromatic sulfonate anions substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, bis(alkylsulfonyl)imide anions in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom, or tris(alkylsulfonyl)methide anions in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom.
  • perfluoroaliphatic sulfonate anions preferably having 4 to 8 carbon atoms
  • benzenesulfonate anions having fluorine atoms are more preferable
  • nonafluorobutanesulfonate anions, perfluorooctanesulfonate anions, pentafluorobenzenesulfonate anions, or 3,5-bis(trifluoromethyl)benzenesulfonate anions are even more preferable.
  • an anion represented by the following formula (AN1) is also preferred.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, but is preferably a group that is not an electron-withdrawing group.
  • Examples of the group that is not an electron-withdrawing group include a hydrocarbon group, a hydroxyl group, an oxyhydrocarbon group, an oxycarbonylhydrocarbon group, an amino group, a hydrocarbon-substituted amino group, and a hydrocarbon-substituted amide group.
  • the groups which are not electron-withdrawing groups are preferably each independently -R', -OH, -OR', -OCOR', -NH 2 , -NR' 2 , -NHR' or -NHCOR', where R' is a monovalent hydrocarbon group.
  • L represents a divalent linking group.
  • each L may be the same or different.
  • the divalent linking group include -O-CO-O-, -COO-, -CONH-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, alkylene groups (preferably having 1 to 6 carbon atoms), cycloalkylene groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms), alkenylene groups (preferably having 2 to 6 carbon atoms), and divalent linking groups combining a plurality of these.
  • the divalent linking group is preferably -O-CO-O-, -COO-, -CONH-, -CO-, -O-, -SO 2 -, -O-CO-O-alkylene group-, -COO-alkylene group-, or -CONH-alkylene group-, and more preferably -O-CO-O-, -O-CO-O-alkylene group-, -COO-, -CONH-, -SO 2 -, or -COO-alkylene group-.
  • R3 represents an organic group.
  • the organic group is not particularly limited as long as it has one or more carbon atoms, and may be a linear group (e.g., a linear alkyl group), a branched group (e.g., a branched alkyl group such as a t-butyl group), or a cyclic group.
  • the organic group may or may not have a substituent.
  • the organic group may or may not have a heteroatom (such as an oxygen atom, a sulfur atom, and/or a nitrogen atom).
  • R3 is preferably an organic group having a cyclic structure.
  • the cyclic structure may be a monocyclic or polycyclic ring and may have a substituent.
  • the ring in the organic group having a cyclic structure is preferably directly bonded to L in formula (AN1).
  • the organic group having a cyclic structure may or may not have a heteroatom (such as an oxygen atom, a sulfur atom, and/or a nitrogen atom), for example.
  • the heteroatom may substitute for one or more of the carbon atoms forming the cyclic structure.
  • the organic group having a cyclic structure is preferably, for example, a hydrocarbon group having a cyclic structure, a lactone ring group, or a sultone ring group, and among these, the organic group having a cyclic structure is preferably a hydrocarbon group having a cyclic structure.
  • the cyclic hydrocarbon group is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, which may have a substituent.
  • the cycloalkyl group may be a monocyclic group (such as a cyclohexyl group) or a polycyclic group (such as an adamantyl group), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
  • the non-nucleophilic anion may be a benzenesulfonate anion, and is preferably a benzenesulfonate anion substituted with a branched alkyl group or a cycloalkyl group.
  • an anion represented by the following formula (AN2) is also preferred.
  • o represents an integer from 1 to 3.
  • p represents an integer from 0 to 10.
  • q represents an integer from 0 to 10.
  • Xf represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, or an organic group having no fluorine atom.
  • the number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a fluorine atom or CF3 , and further preferably both Xf are fluorine atoms.
  • R4 and R5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. When a plurality of R4s and R5s are present, R4s and R5s may be the same or different.
  • the alkyl group represented by R4 and R5 preferably has 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group may have a substituent.
  • R4 and R5 are preferably a hydrogen atom.
  • L represents a divalent linking group.
  • the description, specific examples, and preferred range of L are the same as those of L in formula (AN1).
  • W represents an organic group, preferably an organic group containing a cyclic structure, and more preferably a cyclic organic group.
  • the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
  • the alicyclic group may be a monocyclic or polycyclic.
  • the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • polycyclic alicyclic group examples include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic, and examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group.
  • the heterocyclic group may be a single ring or a polycyclic ring. In particular, when the heterocyclic group is a polycyclic ring, the diffusion of the acid can be further suppressed.
  • the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity.
  • heterocyclic rings having aromaticity examples include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • heterocyclic rings not having aromaticity examples include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • the heterocyclic ring in the heterocyclic group is preferably a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group (which may be either linear or branched, and preferably has 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (which may be either monocyclic, polycyclic, or spirocyclic, and preferably has 3 to 20 carbon atoms), an aryl group (which preferably has 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonate ester group.
  • the carbon that constitutes the cyclic organic group (the carbon that contributes to the ring formation) may be a carbonyl carbon.
  • an aromatic sulfonate anion represented by the following formula (AN3) is also preferred.
  • Ar represents an aryl group (such as a phenyl group) and may further have a substituent other than the sulfonate anion and the -(D-B) group.
  • substituent that may further be had include a fluorine atom and a hydroxyl group.
  • n represents an integer of 0 or more. n is preferably 1 to 4, more preferably 2 or 3, and even more preferably 3.
  • D represents a single bond or a divalent linking group.
  • divalent linking groups include ether groups, thioether groups, carbonyl groups, sulfoxide groups, sulfone groups, sulfonate ester groups, ester groups, and groups consisting of combinations of two or more of these.
  • B represents a hydrocarbon group.
  • B is preferably an aliphatic hydrocarbon group, and more preferably an isopropyl group, a cyclohexyl group, or an aryl group which may further have a substituent (such as a tricyclohexylphenyl group).
  • the non-nucleophilic anion is also preferably a disulfonamide anion.
  • An example of a disulfonamide anion is an anion represented by N ⁇ (SO 2 —R q ) 2 .
  • R q represents an alkyl group which may have a substituent, preferably a fluoroalkyl group, more preferably a perfluoroalkyl group.
  • Two R q may be bonded to each other to form a ring.
  • the group formed by bonding two R q to each other is preferably an alkylene group which may have a substituent, preferably a fluoroalkylene group, more preferably a perfluoroalkylene group.
  • the number of carbon atoms of the alkylene group is preferably 2 to 4.
  • the acid generator (C) may be at least one selected from the group consisting of compounds (I) to (II).
  • Compound (I) is a compound having one or more structural moieties X and one or more structural moieties Y, which generates an acid containing a first acidic moiety derived from the structural moiety X and a second acidic moiety derived from the structural moiety Y when irradiated with actinic rays or radiation:
  • Structural moiety X a structural moiety consisting of an anionic moiety A 1 - and a cationic moiety M 1 + , which forms a first acidic moiety represented by HA 1 when irradiated with actinic rays or radiation.
  • Structural moiety Y a structural moiety consisting of an anionic moiety A 2 - and a cationic moiety M 2 + , which forms a second acidic moiety represented by HA 2 when irradiated with actinic rays or radiation.
  • the compound (I) satisfies the following condition I.
  • Compound PI which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X and the cationic moiety M 2 + in the structural moiety Y in compound (I) with H + , has an acid dissociation constant a1 derived from the acidic moiety represented by HA 1 , which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X with H + , and an acid dissociation constant a2 derived from the acidic moiety represented by HA 2 , which is obtained by replacing the cationic moiety M 2 + in the structural moiety Y with H + , and the acid dissociation constant a2 is greater than the acid dissociation constant a1.
  • At least one acid dissociation constant a1 is 1.0 or less.
  • the acid dissociation constant a2 may be 1.0 or less or may be greater than 1.0.
  • compound (I) is, for example, a compound that generates an acid having one of the first acidic site derived from the structural moiety X and one of the second acidic site derived from the structural moiety Y
  • compound PI corresponds to a "compound having HA 1 and HA 2.
  • the acid dissociation constant a1 and the acid dissociation constant a2 of compound PI are calculated as follows: when compound PI becomes a "compound having A 1 - and HA 2 ", the pKa is the acid dissociation constant a1; and when the "compound having A 1 - and HA 2 " becomes a "compound having A 1 - and A 2 - ", the pKa is the acid dissociation constant a2.
  • compound (I) is, for example, a compound that generates an acid having two of the first acidic sites derived from the structural moiety X and one of the second acidic sites derived from the structural moiety Y
  • compound PI corresponds to a "compound having two HA 1 's and one HA 2.
  • the acid dissociation constant of the compound PI is determined, the acid dissociation constant when the compound PI becomes "a compound having one A 1 - , one HA 1 and one HA 2 " and the acid dissociation constant when the "compound having one A 1 - , one HA 1 and one HA 2 " becomes "a compound having two A 1 - and one HA 2 " correspond to the above-mentioned acid dissociation constant a1.
  • the acid dissociation constant when the "compound having two A 1 - and one HA 2 " becomes "a compound having two A 1 - and A 2 - " corresponds to the acid dissociation constant a2. That is, in the case of the compound PI, when the compound has a plurality of acid dissociation constants derived from the acidic site represented by HA 1 obtained by replacing the cationic site M 1 + in the structural site X with H + , the value of the acid dissociation constant a2 is larger than the largest value of the plurality of acid dissociation constants a1.
  • the acid dissociation constant a1 and the acid dissociation constant a2 are determined by the above-mentioned method for measuring an acid dissociation constant.
  • the compound PI corresponds to an acid generated when compound (I) is irradiated with actinic rays or radiation.
  • the structural moieties X may be the same or different from each other.
  • the two or more A 1 ⁇ and the two or more M 1 + may be the same or different from each other.
  • a 1 - and A 2 - , as well as M 1 + and M 2 + may be the same or different, but it is preferable that A 1 - and A 2 - are different.
  • the difference (absolute value) between the acid dissociation constant a1 (the maximum value when there are multiple acid dissociation constants a1) and the acid dissociation constant a2 is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and even more preferably 1.0 or more.
  • the upper limit of the difference (absolute value) between the acid dissociation constant a1 (the maximum value when there are multiple acid dissociation constants a1) and the acid dissociation constant a2 is not particularly limited, but is, for example, 16 or less.
  • the acid dissociation constant a2 is preferably 20 or less, and more preferably 15 or less.
  • the lower limit of the acid dissociation constant a2 is preferably -4 or more.
  • the cationic moiety M 1 + and the cationic moiety M 2 + are structural moieties containing a positively charged atom or atomic group, and examples thereof include cations having a monovalent charge. Examples of the cations include the cations represented by M + described above.
  • Compound (II) is a compound having two or more of the above structural moieties X and one or more of the following structural moieties Z, and is a compound that generates an acid containing two or more of the first acidic moieties derived from the structural moiety X and the structural moiety Z when irradiated with actinic rays or radiation.
  • Structural moiety Z a non-ionic moiety capable of neutralizing an acid
  • compound PII which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X in compound (II) with H +
  • the preferred range of the acid dissociation constant a1 derived from the acidic moiety represented by HA 1 which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X with H +
  • At least one acid dissociation constant a1 is 1.0 or less.
  • compound (II) is, for example, a compound that generates an acid having two of the first acidic sites derived from the structural site X and the structural site Z
  • compound PII corresponds to a "compound having two HA 1s ".
  • the acid dissociation constant when compound PII becomes a "compound having one A 1 - and one HA 1 " and the acid dissociation constant when the "compound having one A 1 - and one HA 1 " becomes a "compound having two A 1 -s " correspond to the acid dissociation constant a1.
  • the acid dissociation constant a1 can be determined by the above-mentioned method for measuring an acid dissociation constant.
  • the compound PII corresponds to an acid generated when compound (II) is irradiated with actinic rays or radiation.
  • the two or more structural moieties X may be the same or different, and the two or more A 1 ⁇ and the two or more M 1 + may be the same or different.
  • the nonionic moiety capable of neutralizing an acid in the structural moiety Z is not particularly limited, and is preferably, for example, a moiety containing a group capable of electrostatically interacting with a proton, or a functional group having an electron.
  • groups capable of electrostatically interacting with protons or functional groups having electrons include functional groups having a macrocyclic structure such as cyclic polyethers, or functional groups having a nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ -conjugation.
  • the nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ -conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure shown in the following formula:
  • Examples of partial structures of functional groups having groups or electrons that can electrostatically interact with protons include crown ether structures, azacrown ether structures, primary to tertiary amine structures, pyridine structures, imidazole structures, and pyrazine structures, with primary to tertiary amine structures being preferred.
  • the content of the acid generator (C) in the composition of the present invention is preferably 0.5 mass% or more, more preferably 1.0 mass% or more, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • the content of the acid generator (C) is preferably 50.0 mass% or less, more preferably 30.0 mass% or less, and even more preferably 25.0 mass% or less, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • the acid generator (C) may be used alone or in combination of two or more. When two or more acid generators (C) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned suitable content range.
  • the total amount (T C ) of the acid generator (C) is preferably 0.40 mmol/g or more and 1.50 mmol/g or less, more preferably 0.40 mmol/g or more and 1.50 mmol/g or less, more preferably 0.50 mmol/g or more and 1.50 mmol/g or less, and even more preferably 0.60 mmol/g or more and 1.50 mmol/g or less, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • T C (mmol/g) is the total substance amount (mmol) of the acid generator (C) contained in 1 g of the total solid content of the composition of the present invention.
  • the value obtained by multiplying the amount of substance of the resin by the molar fraction of the repeating unit having a photoacid generating group is included in the amount of substance of the acid generator (C).
  • the acid diffusion controller (D) contained in the composition of the present invention will now be described.
  • the acid diffusion controller (D) can act as a quencher that traps the acid generated from a photoacid generator (e.g., the acid generator (C)) upon exposure and suppresses the reaction of the acid-decomposable resin in the unexposed area caused by excess generated acid.
  • the type of the acid diffusion controller (D) is not particularly limited, and examples thereof include a basic compound (DA), a low molecular weight compound (DB) having a nitrogen atom and a group that is eliminated by the action of an acid, and a compound (DC) whose acid diffusion control ability is reduced or lost by irradiation with actinic rays or radiation.
  • Examples of the compound (DC) include an onium salt compound (DD) of an acid that is weaker than the acid generated from a photoacid generator (e.g., acid generator (C)), and a basic compound (DE) whose basicity is reduced or lost by irradiation with actinic rays or radiation.
  • Specific examples of the basic compound (DA) include those described in paragraphs [0132] to [0136] of WO 2020/066824.
  • Specific examples of the basic compound (DE) whose basicity is reduced or eliminated by irradiation with actinic rays or radiation include those described in paragraphs [0137] to [0155] of WO 2020/066824 and those described in paragraph [0164] of WO 2020/066824.
  • DB low molecular weight compound having a nitrogen atom and a group that is eliminated by the action of an acid
  • DD onium salt compound that is a weak acid relative to the photoacid generator
  • the pKa of the acid generated from the acid diffusion controller (D) is preferably greater than 1.0.
  • the pKa of the acid generated from the acid diffusion controller (D) is designated as pKa(D) and the pKa of the acid generated from the acid generator (C) is designated as pKa(C)
  • pKa(D)-pKa(C) is preferably 1.0 or more, more preferably 2.0 or more, and even more preferably 3.0 or more.
  • the acid diffusion controller (D) is preferably an ionic compound comprising an anion and a cation.
  • Examples of the cation include the same cations as those described above for M + .
  • the anion is preferably at least one selected from the group consisting of an anion represented by the following formula (Dn-1), an anion having a group represented by the following formula (Dn-2), an anion having a group represented by the following formula (Dn-3), an anion having a group represented by the following formula (Dn-4), and an anion having a group represented by the following formula (Dn-5).
  • Ar d1 represents an aromatic group.
  • R d1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Ar d1 is preferably an aryl group, more preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and most preferably a phenyl group.
  • the monovalent organic group of R d1 is, for example, an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms), or an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms).
  • the acid diffusion controller (D) is also preferably a compound containing a functional group having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ conjugation.
  • the nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ conjugation is as described above.
  • Examples of functional groups having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ conjugation include primary to tertiary amine structures, pyridine structures, imidazole structures, pyrazine structures, etc.
  • the content of the acid diffusion controller (D) in the composition of the present invention is preferably from 0.1 to 30.0 mass %, more preferably from 1.0 to 25.0 mass %, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • the acid diffusion controller (D) may be used alone or in combination of two or more. When two or more acid diffusion controllers (D) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • Qp which is the value obtained by dividing the total substance amount of the acid diffusion controller (D) contained in the composition of the present invention by the total substance amount of the cations contained in the composition of the present invention, is preferably 0.40 or more and 1.00 or less.
  • M D the total amount (moles) of the acid diffusion controller (D) contained in the composition of the present invention
  • M CA the total amount of the cations contained in the composition of the present invention
  • the total amount of the acid generator (C) is 0.40 mmol/g or more and 1.50 mmol/g or less relative to the total solid content of the composition of the present invention, and that Qp is 0.40 or more and 1.00 or less.
  • Qp is more preferably 0.45 or more and 0.90 or less, and even more preferably 0.50 or more and 0.80 or less.
  • the mass-based content ratio WB (mass%) of the resin (B) contained in the composition of the present invention divided by Qp, WB /Qp, is preferably less than 20 mass%, more preferably 15 mass% or less, and particularly preferably 10 mass% or less.
  • the composition of the present invention may further comprise a hydrophobic resin, which is different from resin (A) and resin (B).
  • the hydrophobic resin is preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike a surfactant, it does not necessarily have to have a hydrophilic group in the molecule, and does not necessarily have to contribute to uniform mixing of polar and non-polar substances.
  • the effects of adding a hydrophobic resin include control of the static and dynamic contact angle of water on the resist film surface, and suppression of outgassing.
  • the hydrophobic resin preferably has at least one of fluorine atoms, silicon atoms, and CH3 partial structures contained in the side chain portion of the resin, more preferably has at least two of them.
  • the hydrophobic resin preferably has a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms. These groups may be present in the main chain of the resin or may be substituted on the side chain. Examples of hydrophobic resins include the compounds described in paragraphs [0275] to [0279] of WO 2020/004306.
  • the content of the hydrophobic resin is preferably from 0.01 to 20.0 mass %, more preferably from 0.1 to 15.0 mass %, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • the hydrophobic resin may be used alone or in combination of two or more. When two or more hydrophobic resins are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the composition of the present invention may contain a surfactant.
  • a surfactant When the composition contains a surfactant, a pattern having better adhesion and fewer development defects can be formed.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant. Examples of fluorine-based and/or silicone-based surfactants include the surfactants disclosed in paragraphs [0218] and [0219] of WO 2018/193954.
  • the content of the surfactant is preferably from 0.0001 to 2.0 mass%, more preferably from 0.0005 to 1.0 mass%, and still more preferably from 0.1 to 1.0 mass%, based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • the surfactant may be used alone or in combination of two or more. When two or more surfactants are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the composition of the present invention preferably contains a solvent.
  • the solvent preferably contains (M1) propylene glycol monoalkyl ether carboxylate and (M2) at least one selected from the group consisting of propylene glycol monoalkyl ether, lactate ester, acetate ester, alkoxypropionate ester, linear ketone, cyclic ketone, lactone, and alkylene carbonate.
  • the solvent may further contain components other than the components (M1) and (M2).
  • the combination of the above-mentioned solvent and the above-mentioned resin is preferable from the viewpoint of improving the coatability of the composition of the present invention and reducing the number of development defects of the pattern.
  • the above-mentioned solvent has a good balance of the solubility, boiling point, and viscosity of the above-mentioned resin, so that it is possible to suppress unevenness in the thickness of the resist film and the occurrence of precipitates during spin coating. Details of the components (M1) and (M2) are described in paragraphs [0218] to [0226] of WO 2020/004306, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the solvent further contains components other than components (M1) and (M2)
  • the content of the components other than components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30 mass % based on the total amount of the solvent.
  • the content of the solvent in the composition of the present invention is preferably determined so that the solids concentration is 0.5 to 30 mass %, and more preferably 1 to 20 mass %. This further improves the applicability of the composition of the present invention.
  • composition of the present invention 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 (e.g., a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, or an alicyclic or aliphatic compound containing a carboxy group).
  • a dissolution inhibiting compound e.g., a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, or an alicyclic or aliphatic compound containing a carboxy group.
  • dissolution-blocking compound is a compound with a molecular weight of 3000 or less that decomposes under the action of acid and reduces its solubility in an organic developer.
  • composition of the present invention is particularly suitable for use as a photosensitive composition for EB exposure or EUV exposure.
  • the present invention also relates to an actinic ray- or radiation-sensitive film formed from the composition of the present invention.
  • the actinic ray- or radiation-sensitive film of the present invention is preferably a resist film.
  • the procedure of the pattern formation method using the composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the method includes a resist film formation step (step 1) of forming a resist film using the composition of the present invention, an exposure step (step 2) of exposing the resist film to light, and a development step (step 3) of developing the exposed resist film using a developer. The procedures for each step are described in detail below.
  • Step 1 is a step of forming a resist film using the composition of the present invention. It is preferable to form a resist film on a substrate using the composition of the present invention.
  • An example of a method for forming a resist film on a substrate using the composition of the present invention is a method in which the composition of the present invention is applied onto a substrate. It is preferable to filter the composition of the present invention before application, if necessary.
  • 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 composition of the present invention can be applied by a suitable application method such as a spinner or coater onto a substrate (e.g., silicon, silicon dioxide-coated) such as those used in the manufacture of integrated circuit elements.
  • a suitable application method such as a spinner or coater onto a substrate (e.g., silicon, silicon dioxide-coated) such as those used in the manufacture of integrated circuit elements.
  • the application method is preferably spin coating using a spinner.
  • the rotation speed when spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm (rotations per minute).
  • the substrate may be dried to form a resist film. If necessary, various undercoats (inorganic films, organic films, anti-reflective films) may be formed under the resist film.
  • the drying method may be, for example, a method of drying by heating. Heating can be performed by a means provided in a normal exposure machine and/or a developing machine, and may also be performed using a hot plate or the like.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, and even more preferably 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, and even more preferably 60 to 600 seconds.
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 10 to 120 nm, since it allows for the formation of fine patterns with higher accuracy.
  • the thickness of the resist film is more preferably 10 to 65 nm, and even more preferably 15 to 50 nm.
  • the thickness of the resist film is more preferably 10 to 120 nm, and even more preferably 15 to 90 nm.
  • a top coat may be formed on the resist film using a top coat composition. It is preferable that 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 top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method. For example, a top coat can be formed based on the description in paragraphs [0072] to [0082] of JP2014-059543A. For example, it is preferable to form a top coat containing a basic compound such as that described in JP 2013-61648 A on the resist film. Specific examples of the basic compound that the top coat may contain include the basic compounds that may be contained in the composition of the present invention.
  • 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 bond, and an ester bond.
  • Step 2 is a step of exposing the resist film to light.
  • the exposure method may be a method in which the formed resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask.
  • the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams, preferably having a wavelength of 250 nm or less, more preferably having a wavelength of 220 nm or less, and particularly preferably having a wavelength of 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 excimer laser (157 nm), EUV (13.5 nm), X-rays, and electron beams.
  • the heating temperature is preferably from 80 to 150°C, more preferably from 80 to 140°C, and even more preferably from 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably from 10 to 1,000 seconds, more preferably from 10 to 180 seconds, and even more preferably from 30 to 120 seconds. Heating can be carried out by a 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 with a developer to form a pattern.
  • the developer may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer).
  • Examples of the developing method include a method of immersing a substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), a method of piling up the developing solution on the substrate surface by surface tension and leaving it to stand for a certain period of time to develop (paddle method), a method of spraying the developing solution on the substrate surface (spray method), and a method of continuously discharging the developing solution while scanning a developing solution discharge nozzle at a constant speed onto a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispense method).
  • dip method dip method
  • spray method a method of spraying the developing solution on the substrate surface
  • dynamic dispense method a method of continuously discharging the developing solution while scanning a developing solution discharge nozzle at a constant speed onto a substrate rotating at a constant speed
  • the development time is not particularly limited as long as the resin in the unexposed area is sufficiently dissolved, and is preferably from 10 to 300 seconds, more preferably from 20 to 120 seconds.
  • the temperature of the developer is preferably from 0 to 50°C, and more preferably from 15 to 35°C.
  • the alkaline developer is preferably an aqueous alkaline solution containing an alkali.
  • aqueous alkaline solution containing an quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide, an inorganic alkali, a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, an alcohol amine, or a cyclic amine.
  • the alkaline developer is preferably an aqueous solution of a quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • Appropriate amounts of alcohols, surfactants, etc. may be added to the alkaline developer.
  • the alkaline concentration of the alkaline developer is preferably 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkaline developer is preferably 10.0 to 15.0.
  • the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents.
  • the above-mentioned solvents may be mixed in combination, or may be mixed with a solvent other than the above or with 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 organic developer is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, still more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and particularly preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the developer.
  • the above pattern formation method preferably includes, after step 3, a step of cleaning with a rinsing liquid.
  • the rinse liquid used in the rinse step following the step of developing with an alkaline developer is, for example, pure water, to which an appropriate amount of a surfactant may be added.
  • a suitable amount of a surfactant may be added to the rinse solution.
  • the rinse liquid used in the rinse step following the development step using an organic developer is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used. It is preferable to use a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents.
  • the method of the rinsing step is not particularly limited, and examples thereof include a method of continuously discharging a rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (spin coating method), a method of immersing a substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time (dip method), and a method of spraying the rinsing liquid onto the substrate surface (spray method).
  • the pattern forming method may also include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. This step removes the developer and rinsing solution remaining between the patterns and inside the pattern due to baking. This step also has the effect of annealing the resist pattern and improving the surface roughness of the pattern.
  • the heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 250°C (preferably 90 to 200°C) for usually 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the formed pattern may be used as a mask to perform an etching process on the substrate. That is, the pattern formed in step 3 may be used as a mask to process the substrate (or the underlayer film and the substrate) to form a pattern on the substrate.
  • the method for processing the substrate is not particularly limited, a method is preferred in which the substrate (or the underlayer film and the substrate) is dry-etched using the pattern formed in step 3 as a mask to form a pattern on the substrate.
  • the dry etching is preferably oxygen plasma etching.
  • the composition of the present invention and various materials used in the pattern formation method preferably do not contain impurities such as metals.
  • the content of impurities contained in these materials is preferably 1 mass ppm (parts per million) or less, more preferably 10 mass ppb (parts per billion) or less, even more preferably 100 mass ppt (parts per trillion) or less, particularly preferably 10 mass ppt or less, and most preferably 1 mass ppt or less.
  • impurities include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, W, and Zn.
  • Methods for reducing metal and other impurities contained in various materials include, for example, selecting raw materials with low metal content as the raw materials that make up the various materials, filtering the raw materials that make up the various materials, and performing distillation under conditions that minimize contamination as much as possible, such as lining the inside of the equipment with Teflon (registered trademark).
  • impurities may be removed using an adsorbent, or a combination of filtration and an adsorbent may be used.
  • adsorbent known adsorbents can be used, for example, 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.
  • the content of metal components contained in the cleaning solution after use is preferably 100 ppt by mass or less, more preferably 10 ppt by mass or less, and even more preferably 1 ppt by mass or less. There is no particular lower limit, and 0 ppt by mass or more is preferable.
  • An organic processing liquid such as a rinse liquid may contain a conductive compound to prevent breakdown of chemical liquid piping and various parts (filters, O-rings, tubes, etc.) due to static charging and subsequent static discharge.
  • the conductive compound is not particularly limited, but an example thereof is methanol.
  • the amount added is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining favorable development characteristics or rinsing characteristics, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. There is no particular lower limit, and 0.01% by mass or more is preferable.
  • the chemical liquid piping may be made of, for example, stainless steel (SUS), or various piping coated with antistatic polyethylene, polypropylene, or fluororesin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.).
  • the filter and O-ring may be made of antistatic polyethylene, polypropylene, or fluororesin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.).
  • the present specification also relates to a method for manufacturing an electronic device, including the above-mentioned pattern formation method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
  • Preferred embodiments of the electronic device of the present specification include those mounted in electric and electronic equipment (home appliances, OA (Office Automation), media-related equipment, optical equipment, communication equipment, and the like).
  • Resins (A) were used as A-1 to A-6.
  • the structural formulas, weight average molecular weights (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of A-1 to A-6 are shown below.
  • the content ratios of the following repeating units are molar ratios.
  • Mw and Mw/Mn were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (polystyrene equivalent).
  • the content of the repeating units was measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance). Since A-6 contains a repeating unit having a photoacid generating group, it also corresponds to acid generator (C). However, in Table 1 below, A-6 is listed only in the column for resin (A) and not in the column for acid generator (C).
  • B-1 to B-15 were used as resin (B).
  • BX-1 to B-X4 were used as resins other than resin (B).
  • BX-1 to B-X4 are also listed in the column for resin (B) in Table 1 below.
  • the structural formulas, weight average molecular weights (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of B-1 to B-15 and BX-1 to B-X4 are shown below.
  • the content ratios of the following repeating units are molar ratios.
  • Mw and Mw/Mn were measured by GPC (carrier: THF) (polystyrene equivalent).
  • the content of the repeating units was measured by 13 C-NMR.
  • the washed solid was then dried under reduced pressure to obtain 6.40 g of resin B-1.
  • the weight average molecular weight of the obtained resin B-1 was 6,300, and the composition ratio of repeating units derived from Bis-Cm/repeating units derived from HFI-MA was 70/30 (molar ratio).
  • C-1 to C-3 represented by the following structural formula were used.
  • C-1 to C-3 are photoacid generators.
  • the pKa of the acids (generated acids) generated from C-1 to C-3 upon irradiation with actinic rays or radiation is shown below.
  • pKa of the acid generated from C-1 -0.20
  • pKa of the acid generated from C-2 -0.20
  • pKa of the acid generated from C-3 -3.3
  • D-1 to D-4 represented by the following structural formulas were used.
  • D-1 to D-3 are compounds which generate an acid weaker than the acid generated from the acid generator (C) upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • the pKa of the acids generated from D-1 to D-3 (generated acids) and the conjugate acid of D-4 are shown below.
  • Table 2 below shows Qp, Tc , WB /Qp, Ra, Pb , and Fb .
  • Qp is the value obtained by dividing the total substance amount of the acid diffusion controller (D) contained in the resist composition by the total substance amount of the cations contained in the resist composition.
  • T C is the total substance amount (mmol) of the acid generator (C) per gram of the total solid content of the resist composition.
  • the unit of T C in Table 2 is "mmol/g".
  • W B /Qp is the value obtained by dividing the mass-based content W B (mass %) of the resin (B) contained in the resist composition by Qp.
  • the unit of W B /Qp in Table 2 is "mass %.”
  • Ra is the distance between the Hansen solubility parameter of resin (B) and the Hansen solubility parameter of air.
  • Ra is a value calculated by the above formula (2) using the Hansen solubility parameter (HSP 1 ) of resin (B) calculated by the Y-MB method using HSPiP (4th edition 4.1.07), which is HSP value calculation software, and the Hansen solubility parameter (HSP 2 ) of air (12.46, 0, 0) calculated by weighting the HSP of nitrogen and oxygen described in the HSPiP manual (ver.4 e-Book Chapter 19).
  • the unit of Ra in Table 2 is "MPa 0.5 ".
  • P B is the sum of the values obtained by multiplying the ClogP of each repeating unit contained in the resin (B) by the molar fraction of each repeating unit, and is determined by the method described above.
  • F B is the sum of the values obtained by dividing the number of fluorine atoms in each repeating unit contained in resin (B) by the number of all atoms and multiplying the result by the molar fraction of each repeating unit.
  • the unit of F B in Table 2 is "mol %".
  • Ra, P B and F B were not calculated for resin BX-4.
  • ⁇ Coating of resist composition The prepared resist composition was applied onto a 6-inch Si (silicon) wafer that had been previously treated with hexamethyldisilazane (HMDS) using a spin coater Mark 8 manufactured by Tokyo Electron, and then dried on a hot plate at 130° C. for 300 seconds to obtain a resist film with a thickness of 100 nm. It should be noted that the same results can be obtained even if the Si wafer is replaced with a chromium substrate.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • ⁇ Pattern formation method (1) EB exposure, alkaline development (positive)>
  • the wafer coated with the resist film obtained above was subjected to pattern irradiation using an electron beam lithography device (Advantest Corporation; F7000S, acceleration voltage 50 keV).
  • the wafer was heated on a hot plate at 100° C. for 60 seconds, immersed in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds, rinsed with water for 30 seconds, and dried.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • Table 2 below shows the resist compositions used in each example and comparative example, and the results of each example and comparative example.
  • the present invention can provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition having excellent resolution, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method for manufacturing an electronic device.

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Abstract

酸分解性基及びフェノール性水酸基を含む樹脂(A)、酸分解性基を含まない樹脂(B)、酸発生剤(C)及び酸拡散制御剤(D)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、樹脂(B)は、親水基及びフッ素原子を有する繰り返し単位(b1)を含み、繰り返し単位(b1)中の親水基及びフッ素原子は、樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合しているか、又は樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合している側鎖に共有結合で結合しており、樹脂(B)は、アンモニウム塩構造を含まない、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いた感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。より詳細には、本発明は、超LSI(Large Scale Integration)及び高容量マイクロチップの製造プロセス、ナノインプリント用モールド作成プロセス並びに高密度情報記録媒体の製造プロセス等に適用可能な超マイクロリソグラフィプロセス、並びにその他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いることができる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。
 従来、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)などの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、レジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域又はクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、更にKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られ、現在では193nm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、更に解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法の開発が進んでいる。
 また、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線(EB)、X線及び極紫外線(EUV)等を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。これに伴い、各種の活性光線又は放射線に有効に感応するレジスト組成物が開発されている。
 例えば、特許文献1~3には、酸分解性樹脂、酸発生剤、酸拡散制御剤、添加ポリマー等を含有するレジスト組成物が記載されている。
日本国特開2022-19584号公報 日本国特開2018-45152号公報 日本国特開2014-34638号公報
 昨今、レジスト組成物に求められる性能はますます高くなっている。特に、極微細なパターン(例えば、幅15nm以下のトレンチパターンなど)を形成する際の解像性を高めることが求められている。
 そこで、本発明は、解像性に優れる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成される感活性光線性又は感放射線性膜、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
[1]
 酸分解性基及びフェノール性水酸基を含む樹脂(A)、酸分解性基を含まない樹脂(B)、酸発生剤(C)及び酸拡散制御剤(D)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
 上記樹脂(B)は、親水基及びフッ素原子を有する繰り返し単位(b1)を含み、
 上記繰り返し単位(b1)中の上記親水基及び上記フッ素原子は、上記樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合しているか、又は上記樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合している側鎖に共有結合で結合しており、
 上記樹脂(B)は、アンモニウム塩構造を含まない、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[2]
 上記酸発生剤(C)の総量が、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0.40mmol/g以上1.50mmol/g以下である、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[3]
 上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる上記酸拡散制御剤(D)の総物質量を、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値であるQpが、0.40以上1.00以下である、[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(B)に含まれる各繰り返し単位のClogPに各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和が、0以下である、[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(B)のハンセン溶解度パラメーターと空気のハンセン溶解度パラメーターの間の距離Raが、35MPa0.5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(B)に含まれる各繰り返し単位中のフッ素原子の数を全ての原子の数で割った値に各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和が、10モル%以上である、[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]
 上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる上記樹脂(B)の質量基準の含有量比率Wを、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる上記酸拡散制御剤(D)の総物質量を上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値であるQpで割った値であるW/Qpが20質量%未満である、[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]
 上記繰り返し単位(b1)が、下記式(T1)で表される繰り返し単位である、[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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(T1)中、Rp~Rpは各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Lpは連結基を表す。Rhは親水基を表す。n1及びn2は各々独立に1以上の整数を表す。Rhが複数存在する場合、複数のRhは同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
[9]
 上記式(T1)で表される繰り返し単位が、下記式(T2)~(T4)のいずれかで表される繰り返し単位である、[8]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式(T2)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(T3)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Arpはアリーレン基を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、Arp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 式(T4)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。ALpはアルキレン基及びシクロアルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Lpはアリーレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、ALp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
[10]
 上記樹脂(A)が、下記式(S1)で表される繰り返し単位及び下記式(S2)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1つの繰り返し単位を含む、[1]~[9]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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(S1)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。Ra~Raのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。Raは置換基を表す。Raが複数存在する場合、複数のRaは同一でも異なっていてもよい。Ra~Ra、La及びRaのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。naは0~4の整数を表す。maは0~2の整数を表す。
 式(S2)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Araは芳香環基を表す。Ra10~Ra12は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基又はアルケニル基を表す。Ra10~Ra12のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Ra~Ra12のうち少なくとも1つがAraと結合してもよい。
[11]
 上記樹脂(A)が、下記式(S3)で表される繰り返し単位を含む、[1]~[10]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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式(S3)中、R101、R102及びR103は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R102はArと結合して環を形成してもよく、その場合のR102は単結合又はアルキレン基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。Arは芳香環基を表す。kは、1~5の整数を表す。
[12]
 [1]~[11]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感活性光線性又は感放射線性膜。
[13]
 [1]~[11]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レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
 上記レジスト膜を露光する露光工程と、
 露光された上記レジスト膜を現像液を用いて現像する現像工程とを含むパターン形成方法。
[14]
 [13]に記載のパターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法。
 本発明により、解像性に優れる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成される感活性光線性又は感放射線性膜、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することができる。
 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ことがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
 本明細書において、「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:Extreme Ultraviolet)、X線、軟X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。
 本明細書において、「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
 本明細書において、「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV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使用される。
 本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種を表す。また(メタ)アクリル酸はアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種を表す。
 本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー株式会社製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶剤:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー株式会社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、本発明の趣旨に反しない限り、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を含む基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 置換基としては、特に断らない限り、1価の置換基が好ましい。置換基の例としては水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げることができ、例えば、以下の置換基Tから選択できる。
(置換基T)
 置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;シクロアルキルオキシ基;フェノキシ基及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基及びブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;シクロアルキルオキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びメトキサリル基等のアシル基;スルファニル基;メチルスルファニル基及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基;アルケニル基;シクロアルキル基;アリール基;芳香族複素環式基;ヒドロキシ基;カルボキシル基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;カルバモイル基;等が挙げられる。また、これらの置換基が更に1個以上の置換基を有することができる場合は、その更なる置換基として上記した置換基から選択した置換基を1個以上有する基(例えば、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、トリフルオロメチル基など)も置換基Tの例に含まれる。
 本明細書において、表記される2価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる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。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。
 本明細書において、酸解離定数(pKa)とは、水溶液中でのpKaを表し、具体的には、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求められる値である。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
 ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
 また、pKaは、分子軌道計算法によっても求められる。この具体的な方法としては、熱力学サイクルに基づいて、水溶液中におけるH解離自由エネルギーを計算することで算出する手法が挙げられる。H解離自由エネルギーの計算方法については、例えばDFT(密度汎関数法)により計算することができるが、他にも様々な手法が文献等で報告されており、これに制限されるものではない。なお、DFTを実施できるソフトウェアは複数存在するが、例えば、Gaussian16が挙げられる。
 本明細書において、pKaとは、上述した通り、ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を計算により求められる値を指すが、この手法によりpKaが算出できない場合には、DFT(密度汎関数法)に基づいてGaussian16により得られる値を採用するものとする。
 本明細書において、pKaは、上述した通り「水溶液中でのpKa」を指すが、水溶液中でのpKaが算出できない場合には、「ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液中でのpKa」を採用するものとする。
 本明細書において、「固形分」とは、感活性光線性又は感放射線性膜を形成する成分を意味し、溶剤は含まれない。また、感活性光線性又は感放射線性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(「本発明の組成物」ともいう。)は、酸分解性基及びフェノール性水酸基を含む樹脂(A)、酸分解性基を含まない樹脂(B)、酸発生剤(C)及び酸拡散制御剤(D)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、樹脂(B)は、親水基及びフッ素原子を有する繰り返し単位(b1)を含み、繰り返し単位(b1)中の親水基及びフッ素原子は、樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合しているか、又は樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合している側鎖に共有結合で結合しており、樹脂(B)は、アンモニウム塩構造を含まない、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物である。
 本発明の組成物は、典型的にはレジスト組成物であり、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。本発明の組成物は、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。
 本発明の組成物は、化学増幅型のレジスト組成物であっても、非化学増幅型のレジスト組成物であってもよい。本発明の組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
 本発明の組成物を用いて感活性光線性又は感放射線性膜を形成することができる。本発明の組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜は、典型的にはレジスト膜である。
 以下、まず、本発明の組成物の各成分について詳述する。
[樹脂(A)]
 本発明の組成物に含まれる樹脂(A)は、酸分解性基及びフェノール性水酸基を含む樹脂である。
 樹脂(A)は、酸分解性樹脂であり、本発明の組成物を用いたパターン形成方法において、典型的には、現像液としてアルカリ現像液を採用した場合には、ポジ型パターンが好適に形成され、現像液として有機系現像液を採用した場合には、ネガ型パターンが好適に形成される。
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位と、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位とを含むことが好ましい。酸分解性基を有する繰り返し単位と、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位とは互いに異なる繰り返し単位であることが好ましい。
 酸分解性基は、酸の作用により分解し極性が増大する基であり、典型的には、酸の作用により分解して極性基を生じる基である。酸分解性基は、酸の作用により脱離する基(脱離基)で極性基が保護された構造を有することが好ましい。典型的には、樹脂(A)は、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する。
 酸分解性基は、酸の作用により分解して極性基を生じる基であることが好ましい。
 上記極性基としては、アルカリ可溶性基が好ましく、例えば、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、リン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基、並びにアルコール性水酸基等が挙げられる。
 酸の作用により脱離する脱離基としては、例えば、式(Y1)~(Y4)で表される基が挙げられる。
 式(Y1):-C(Rx)(Rx)(Rx
 式(Y2):-C(=O)OC(Rx)(Rx)(Rx
 式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38
 式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
 式(Y1)及び式(Y2)中、Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環若しくは多環)、アリール基(単環若しくは多環)、アラルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、又はアルケニル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)を表す。なお、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)である場合、Rx~Rxのうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。
 なかでも、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すことが好ましく、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状のアルキル基を表すことがより好ましい。
 Rx~Rxの2つが互いに結合して環(単環及び多環のいずれであってもよい)を形成してもよい。
 Rx~Rxのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等の炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等が挙げられる。
 Rx~Rxのアラルキル基としては、上述したRx~Rxのアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
 Rx~Rxのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(Y1)又は式(Y2)で表される基は、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
 式(Y3)中、R36~R38は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R37とR38とは、互いに結合して環を形成してもよい。1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基等が挙げられる。R36は水素原子であることも好ましい。
 なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、例えば、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
 また、R38は、繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基と互いに結合して、環を形成してもよい。R38と繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基とが互いに結合して形成する基は、メチレン基等のアルキレン基が好ましい。
 式(Y4)中、Arは、芳香環基を表す。Rnは、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。RnとArとは互いに結合して非芳香族環を形成してもよい。Arはより好ましくはアリール基である。
 樹脂(A)は、下記式(S1)で表される繰り返し単位及び下記式(S2)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1つの繰り返し単位を含むことが好ましい。下記式(S1)で表される繰り返し単位及び下記式(S2)で表される繰り返し単位は、酸分解性基を有する繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(S1)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。Ra~Raのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。Raは置換基を表す。Raが複数存在する場合、複数のRaは同一でも異なっていてもよい。Ra~Ra、La及びRaのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。naは0~4の整数を表す。maは0~2の整数を表す。
 式(S2)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Araは芳香環基を表す。Ra10~Ra12は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基又はアルケニル基を表す。Ra10~Ra12のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Ra~Ra12のうち少なくとも1つがAraと結合してもよい。
(式(S1)で表される繰り返し単位)
 式(S1)中のRa~Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アルコキシカルボニル基を表す。
 Ra~Raのアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Ra~Raのシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。Ra~Raのシクロアルキル基は、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Ra~Raのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましい。
 Ra~Raのアルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基は直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 式(S1)中のLa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、例えば、カルボニル基(-CO-)、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アミド基(-CONR-)、スルホンアミド基(-SONR-)、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及びこれらの複数が連結した連結基等が挙げられる。上記Rはそれぞれ水素原子又は有機基を表し、有機基としてはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びこれらの組み合わせが好ましい。
 Laは、単結合又は-COO-であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
 式(S1)中のRa~Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基、又は、アルケニル基を表す。
 Ra~Raのアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~6がより好ましい。Ra~Raのアルキル基に含まれるメチレン基は、-CO-及び-O-の少なくとも1つで置き換わっていてもよい。
 Ra~Raのシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。Ra~Raのシクロアルキル基は、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Ra~Raのアリール基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。Ra~Raのアリール基としては、フェニル基が最も好ましい。
 Ra~Raのアラルキル基としては、上述したRa~Raのアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
 Ra~Raのアルケニル基の炭素数は特に制限されないが、2~5が好ましく、2~4がより好ましい。Ra~Raのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Ra~Raの芳香族複素環式基は、硫黄原子、窒素原子及び酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含むことが好ましい。芳香族複素環式基に含まれるヘテロ原子の数は1~5個が好ましく、1~3個がより好ましい。芳香族複素環式基の炭素数は特に制限されないが、2~20が好ましく、3~15がより好ましい。芳香族複素環式基は単環でも多環でもよい。Ra~Raの芳香族複素環式基としては、例えば、チエニル基、フラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ピロール基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピリジル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基等が挙げられる。
 Ra~Raのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。Ra~Raのうち2つが結合して環を形成してなる基としては、シクロアルキル基が好ましい。上記シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(S1)中の-C(Ra)(Ra)(Ra)は脱離基であることが好ましく、-COO-C(Ra)(Ra)(Ra)は、酸の作用により-C(Ra)(Ra)(Ra)が脱離して、カルボキシル基を生じることが好ましい。
 式(S1)中のRaは置換基を表す。Raは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基又はシアノ基を表すことが好ましい。
 Raのアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Raのシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。Ra~Raのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Raのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましい。
 Raのアルコキシ基中に含まれるアルキル基は直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシ基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Raのアシルオキシ基中に含まれ得るアルキル基は直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。Raのアシルオキシ基中に含まれ得るアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Raのアシルオキシ基中に含まれ得るアリール基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。Raのアシルオキシ基中に含まれ得るアリール基としては、フェニル基が最も好ましい。
 Raのアルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基は直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Raのアリール基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。Raのアリール基としては、フェニル基が最も好ましい。
 Raのアラルキル基としては、上述したRaのアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
 Raのアルケニル基の炭素数は特に制限されないが、2~5が好ましく、2~4がより好ましい。Raのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Raの芳香族複素環式基は、硫黄原子、窒素原子及び酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含むことが好ましい。芳香族複素環式基に含まれるヘテロ原子の数は1~5個が好ましく、1~3個がより好ましい。芳香族複素環式基の炭素数は特に制限されないが、2~20が好ましく、3~15がより好ましい。芳香族複素環式基は単環でも多環でもよい。Raの芳香族複素環式基としては、例えば、チエニル基、フラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ピロール基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピリジル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基等が挙げられる。
 式(S1)中のnaは0~4の整数を表し、0~2の整数を表すことが好ましく、0又は1を表すことがより好ましく、0を表すことが更に好ましい。
 式(S1)中のmaは0~2の整数を表し、0又は1を表すことが好ましく、0を表すことがより好ましい。式(S1)中の芳香環は、maが0を表す場合はベンゼンになり、1を表す場合はナフタレンになり、2を表す場合はアントラセンになる。
 式(S1)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(S2)で表される繰り返し単位)
 式(S2)中のRa~Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アルコキシカルボニル基を表す。Ra~Raについての説明、具体例及び好ましい範囲は、前述した式(S1)中のRa~Raについての説明、具体例及び好ましい範囲と同じである。
 式(S2)中のLaは、単結合又は2価の連結基を表す。Laについての説明、具体例及び好ましい範囲は、前述した式(S1)中のLaについての説明、具体例及び好ましい範囲と同じである。
 式(S2)中のAraは、芳香環基を表す。Araの芳香環基は、アリーレン基であることが好ましく、炭素数6~20のアリーレン基であることがより好ましく、炭素数6~10のアリーレン基であることが更に好ましく、フェニレン基又はナフチレン基であることが特に好ましく、フェニレン基であることが最も好ましい。
 式(S2)中のRa10~Ra12は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、又は、アルケニル基を表す。
 Ra10~Ra12のアルキル基としては、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Ra10~Ra12のシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。Ra10~Ra12のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Ra10~Ra12のアルコキシ基中に含まれるアルキル基としては直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシ基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Ra10~Ra12のシクロアルキルオキシ基中に含まれるシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。Ra10~Ra12のシクロアルキルオキシ基中に含まれるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。としては直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシ基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 Ra10~Ra12のアリール基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。Ra10~Ra12のアリール基としては、フェニル基が最も好ましい。
 Ra10~Ra12のアラルキル基としては、上述したRa10~Ra12のアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
 Ra10~Ra12のアルケニル基の炭素数は特に制限されないが、2~5が好ましく、2~4がより好ましい。Ra10~Ra12のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Ra10~Ra12の芳香族複素環式基は、硫黄原子、窒素原子及び酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含むことが好ましい。芳香族複素環式基に含まれるヘテロ原子の数は1~5個が好ましく、1~3個がより好ましい。芳香族複素環式基の炭素数は特に制限されないが、2~20が好ましく、3~15がより好ましい。芳香族複素環式基は単環でも多環でもよい。Ra10~Ra12の芳香族複素環式基としては、例えば、チエニル基、フラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ピロール基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピリジル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基等が挙げられる。
 Ra10~Ra12のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Ra10~Ra12が結合して環を形成してなる基としては、シクロアルキル基が好ましい。上記シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 Ra10~Ra12のうち少なくとも1つがアルコキシ基であることが好ましく、Ra10~Ra12のうち1つがアルコキシ基であり、かつ他の2つが水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基であることがより好ましい。
 式(S2)中の-C(Ra10)(Ra11)(Ra12)は脱離基であることが好ましく、-O-C(Ra10)(Ra11)(Ra12)は、酸の作用により-C(Ra10)(Ra11)(Ra12)が脱離して、ヒドロキシ基(このヒドロキシ基はAraに結合しているためフェノール性水酸基である)を生じることが好ましい。
 式(S2)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 樹脂(A)中の酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、特に限定されないが、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、15モル%以上が更に好ましい。また、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、70モル%以下が好ましく、60モル%以下がより好ましく、50モル%以下が更に好ましい。
 樹脂(A)が含む酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(A)が酸分解性基を有する繰り返し単位を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
(式(S3)で表される繰り返し単位)
 樹脂(A)は、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。フェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、下記式(S3)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(S3)中、R101、R102及びR103は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R102はArと結合して環を形成してもよく、その場合のR102は単結合又はアルキレン基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。Arは芳香環基を表す。kは、1~5の整数を表す。
 式(S3)中のR101、R102及びR103は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アルコキシカルボニル基を表す。R101、R102及びR103についての説明、具体例及び好ましい範囲は、前述した式(S1)中のRa~Raについての説明、具体例及び好ましい範囲と同じである。
 式(S3)中のArは芳香環基を表し、より具体的には(k+1)価の芳香環基を表す。kが1である場合における2価の芳香環基は、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基等の炭素数6~18のアリーレン基、又は、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む2価の芳香環基が好ましい。上記芳香環基は、置換基を有していてもよい。
 kが2以上の整数である場合における(k+1)価の芳香環基の具体例としては、2価の芳香環基の上記した具体例から、(k-1)個の任意の水素原子を除してなる基が挙げられる。
 (k+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
 (k+1)価の芳香環基が有し得る置換基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ドデシル基等のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;フェニル基等のアリール基;等が挙げられる。
 Arは炭素数6~18の芳香環基を表すことが好ましく、ベンゼン環基、ナフタレン環基又はビフェニレン環基を表すことがより好ましい。
 式(S3)中のLは単結合又は2価の連結基を表す。
 Lが表す2価の連結基としては、特に限定されないが、例えば、-COO-、-CONR104-、アルキレン基、又はこれらの基の2種以上を組み合わせてなる基が挙げられる。上記R104は水素原子又はアルキル基を表す。
 上記アルキレン基としては、特に限定されないが、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基が好ましい。
 R104がアルキル基を表す場合のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が挙げられ、炭素数8以下のアルキル基が好ましい。
 式(S3)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレン構造を備えていることが好ましい。すなわち、Arはベンゼン環基を表すことが好ましい。
 kは1~3の整数を表すことが好ましく、1又は2を表すことがより好ましく、1を表すことが更に好ましい。
 Arがベンゼン環基であり、kが1であり、OHがLのパラ位にあることが特に好ましい。
 樹脂(A)中のフェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、特に限定されないが、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して20モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましく、40モル%以上であることが更に好ましい。また、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して90モル%以下であることが好ましく、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。
 樹脂(A)が含むフェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(A)がフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位及びフェノール性水酸基を有する繰り返し単位に加えて、その他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
(光酸発生基を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、上記以外の繰り返し単位として、活性光線又は放射線(好ましくは電子線又は極紫外線)の照射により酸を発生する基(以下、「光酸発生基」ともいう)を有する繰り返し単位を有していてもよい。
 光酸発生基を有する繰り返し単位としては、下記式(S4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(S4)中、R41は水素原子又はメチル基を表す。L41は単結合又は2価の連結基を表す。L42は2価の連結基を表す。R40は活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生させる構造部位を表す。
 L41は単結合又は2価の連結基を表し、単結合又はエステル結合(-COO-)を表すことが好ましい。
 L42は、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO-、及び-NR-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基であることが好ましい。Rは水素原子又は有機基(好ましくは炭素数1~10の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等)を表す。
 アルキレン基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましい。
 シクロアルキレン基は単環のシクロアルキレン基でも多環のシクロアルキレン基でもよい。シクロアルキレン基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。
 アリーレン基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。
 アルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基は置換基を有していてもよく、置換基としては上記置換基Tが挙げられる。
 R40は下記式(S4-1)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式(S4-1)中、Qは酸の残基を表し、Mはカチオンを表す。*はL41との結合位置を表す。
 酸の残基とは、酸からプロトンが解離してなる基である。
 Qは、カルボキシレートアニオン基(COO)、スルホネートアニオン基(SO )、又はスルホンアミド基(N-SON1で表される。RN1は有機基を表し、炭素数1~10の有機基が挙げられ、アルキル基、フルオロアルキル基又はアリール基が好ましい。)が好ましく、スルホネートアニオン基がより好ましい。
 Mについての説明、具体例及び好ましい範囲は、後述する酸発生剤(C)におけるMと同じである。
 光酸発生基を有する繰り返し単位としては、例えば、特開2014-041327号公報の段落[0094]~[0105]に記載された繰り返し単位、及び国際公開第2018/193954号の段落[0094]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
 樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含む場合、光酸発生基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましい。また、光酸発生基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、40モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
 樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含む場合、光酸発生基を有する繰り返し単位は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
(式(V-1)又は下記式(V-2)で表される繰り返し単位)
 樹脂(A)は、下記式(V-1)又は下記式(V-2)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
 下記式(V-1)で表される繰り返し単位及び下記式(V-2)で表される繰り返し単位は、前述した酸分解性基を有する繰り返し単位及びフェノール性水酸基を有するくりかえし単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式中、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR又は-COOR:Rは炭素数1~6のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。nは0~6の整数を表す。nは0~4の整数を表す。Xはメチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。
 式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位としては、例えば、国際公開第2018/193954号の段落[0100]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
 樹脂(A)が式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を含む場合、式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましい。また、式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、40モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
 樹脂(A)が式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を含む場合、式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(A)が式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 樹脂(A)は、上記した繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 その他の繰り返し単位については、国際公開第2022/024928号の[0112]~[0134]、[0144]~[0172]の内容を援用する。
 樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 GPC法によるポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、30000以下が好ましく、1000~30000がより好ましく、3000~30000が更に好ましく、5000~15000が特に好ましい。
 樹脂(A)の分散度(分子量分布、Mw/Mn)は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1.2~3.0が更に好ましく、1.2~2.0が特に好ましい。分散度が小さいものほど、解像度、及びレジスト形状がより優れ、更に、レジストパターンの側壁がよりスムーズであり、ラフネス性にもより優れる。
 本発明の組成物中の樹脂(A)の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、40.0~99.9質量%が好ましく、60.0~90.0質量%がより好ましい。
 樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。樹脂(A)を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[樹脂(B)]
 本発明の組成物に含まれる樹脂(B)について説明する。
 樹脂(B)は、酸分解性基を含まない樹脂である。酸分解性基については、前述したとおりである。
 樹脂(B)は、アンモニウム塩構造を含まない。アンモニウム塩構造とは、アンモニウムカチオンとアニオンとを含む構造であり、典型的には、下記式(Am1)で表される基である。樹脂(B)は下記式(Am1)で表される基を含まない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(Am1)中、R~Rは各々独立に水素原子又は有機基を表す。Anはアニオンを表す。*は結合位置を表す。
 樹脂(B)は、親水基及びフッ素原子を有する繰り返し単位(b1)を含む。繰り返し単位(b1)中の親水基及びフッ素原子は、樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合しているか、又は樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合している側鎖に共有結合で結合している。「主鎖」とは、樹脂分子中で相対的に最も長い結合鎖を表し、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
 親水基は、解離性プロトンを有する基であることが好ましい。
 親水基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンイミド基、リン酸基、芳香族チオール基、硝酸エステル基、スルホンアミド基、アルキルスルホニルメチレン基、アルキルカルボニルメチレン基、アルキルスルホニルイミド基、アルキルカルボニルイミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基、ポリオキシエチレン基等が挙げられ、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンイミド基、リン酸基、芳香族チオール基、硝酸エステル基又はスルホンアミド基が好ましく、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンイミド基又はリン酸基がより好ましく、ヒドロキシ基又はカルボキシ基が更に好ましい。ヒドロキシ基としては、フェノール性水酸基(芳香環に結合したヒドロキシ基)が特に好ましい。
 樹脂(B)の繰り返し単位(b1)は、下記式(T1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(T1)中、Rp~Rpは各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Lpは連結基を表す。Rhは親水基を表す。n1及びn2は各々独立に1以上の整数を表す。Rhが複数存在する場合、複数のRhは同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
 式(T1)中のRp~Rpについての説明、具体例及び好ましい範囲は、上記式(S1)中のRa~Raについてものと同じである。
 式(T1)中のLpが表す連結基は特に限定されないが、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO-、及び-NR-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基であることが好ましい。Rは水素原子又は有機基(好ましくは炭素数1~10の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等)を表す。
 アルキレン基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 シクロアルキレン基は単環のシクロアルキレン基でも多環のシクロアルキレン基でもよい。シクロアルキレン基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。
 アリーレン基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。アリーレン基はフェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
 アルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基は親水基及びフッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。
 式(T1)中のRhが表す親水基の具体例及び好ましい範囲は上記したものと同じである。
 式(T1)中のn1は1以上の整数を表し、1~5の整数であることが好ましく、1~3の整数であることがより好ましい。
 式(T1)中のn2は1以上の整数を表し、1~30の整数であることが好ましく、3~20の整数であることがより好ましい。
 式(T1)で表される繰り返し単位は、下記式(T2)~(T4)のいずれかで表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式(T2)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式(T3)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Arpはアリーレン基を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、Arp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(T4)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。ALpはアルキレン基及びシクロアルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Lpはアリーレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、ALp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
 式(T2)~(T4)中、Rp~Rp、及びRhについての説明、具体例及び好ましい範囲は、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhについてのものと同じである。
 式(T2)~(T4)中、Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。フッ化アルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。フッ化アルキル基の炭素数は特に限定されないが、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。フッ化アルキル基は、トリフルオロメチル基などのパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
 式(T2)~(T4)中、n3は1以上の整数を表し、1~10の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1~3の整数が更に好ましい。
 式(T2)中のLpのアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基についての説明、具体例及び好ましい範囲は、それぞれ上記式(T1)中のLpがアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基である場合に記載したものと同じである。
 式(T3)中のArpが表すアリーレン基についての説明、具体例及び好ましい範囲は、上記式(T1)中のLpがアリーレン基である場合に記載したものと同じである。
 式(T3)中のLpのアルキレン基及びシクロアルキレン基についての説明、具体例及び好ましい範囲は、それぞれ上記式(T1)中のLpがアルキレン基及びシクロアルキレン基である場合に記載したものと同じである。
 式(T4)中のALpが表すアルキレン基及びシクロアルキレン基についての説明、具体例及び好ましい範囲は、それぞれ上記式(T1)中のLpがアルキレン基及びシクロアルキレン基である場合に記載したものと同じである。
 式(T4)中のLpが表すアリーレン基についての説明、具体例及び好ましい範囲は、上記式(T1)中のLpがアリーレン基である場合に記載したものと同じである。
 樹脂(B)中の繰り返し単位(b1)の含有量は、特に限定されないが、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対して10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましく、30モル%以上であることが更に好ましい。また、繰り返し単位(b1)の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対して90モル%以下であることが好ましく、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。
 樹脂(B)が含む繰り返し単位(b1)は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(B)が繰り返し単位(b1)を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 樹脂(B)は、繰り返し単位(b1)に加えて、繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位としては、フッ素原子、珪素原子及び炭素数5以上の炭化水素基のいずれか1つ以上を有する繰り返し単位が好ましい。炭素数5以上の炭化水素基としては、アルキル基又はシクロアルキル基が好ましく、分岐鎖状アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましい。
 繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位は、下記式(T5)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式(T5)中、Rp~Rpは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rpと同じ意味を表す。Lpは単結合又は2価の連結基を表す。Rk~Rkは、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基又はケイ素原子を含む基を表す。Rk~Rkのうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。
 Rp~Rpについての説明、具体例及び好ましい範囲は、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rpについてのものと同じである。
 Lp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、例えば、カルボニル基(-CO-)、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アミノ基(-NR-)、アミド基(-CONR-)、スルホンアミド基(-SONR-)、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、及びこれらの複数が連結した連結基等が挙げられる。上記Rはそれぞれ水素原子又は有機基を表し、有機基としてはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びこれらの組み合わせが好ましい。
 Lpは単結合であることが好ましい。
 Rk~Rkがアルキル基を表す場合、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましい。アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としてはフッ素原子が好ましい。アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、置換基を有しないアルキル基である場合は、炭素数3以上のアルキル基であることが好ましく、炭素数3以上の分岐鎖状アルキル基であることがより好ましい。アルキル基がフッ化アルキル基である場合は炭素数1~8のフッ化アルキル基であることが好ましい。
 Rk~Rkがシクロアルキル基を表す場合、シクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。シクロアルキル基は、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基でもよいし、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でもよい。
 Rk~Rkがアルケニル基を表す場合、炭素数2~20のアルケニル基が好ましく、炭素数2~10のアルケニル基がより好ましい。
 Rk~Rkがアリール基を表す場合、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましい。
 Rk~Rkのうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、シクロアルカン構造(例えば、アダマンタン構造)、ラクトン構造などが挙げられる。
 ただし、樹脂(B)は酸分解性基を含まないため、Rk~Rkの全てがアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表すことはない。また、Rk~Rkのうち2つが互いに結合して環を形成する場合、残りの1つはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表すことはない。
 樹脂(B)が繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位を含む場合、繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましい。また、繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対して、40モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
 樹脂(B)が繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位を含む場合、繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位は、1種でもよいし、2種以上でもよい。樹脂(B)が繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位を2種以上含む場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 樹脂(B)はアルカリ分解基を有しないことが好ましい。
 アルカリ分解基は、アルカリ現像液の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解度が増大する基である。アルカリ分解基は、典型的には、下記式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造におけるXで表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 式(KA-1)又は(KB-1)におけるXは、カルボン酸エステル基:-COO-、酸無水物基:-C(O)OC(O)-、酸イミド基:-NHCONH-、カルボン酸チオエステル基:-COS-、炭酸エステル基:-OC(O)O-、硫酸エステル基:-OSOO-、スルホン酸エステル基:-SOO-を表す。
 Y及びYは、それぞれ独立に電子求引性基を表す。
 式(KA-1)で表される部分構造は、Xとしての基とともに環構造を形成する構造である。
 式(KA-1)で表される部分構造の例としてラクトン環構造が挙げられる。ラクトン環構造の具体例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 式(KB-1)におけるY及びYは、それぞれ独立に電子求引性基を表す。
 電子求引性基としては、下記式(EW)で表される基が挙げられる。式(EW)における*はXとの結合位置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 式(EW)中、newは-C(Rew1)(Rew2)-で表される連結基の繰り返し数であり、0又は1を表す。newが0の場合は単結合を表し、直接Yew1が結合していることを示す。Yew1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基、オキシ基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、及びこれらの組み合わせを表す。「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアルキル基及びシクロアルキル基を表し、「ハロアリール基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアリール基を表す。Rf1はハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、又はパーハロアリール基を表す。Rf2及びRf3は各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は有機基を表し、Rf2とRf3とが連結して環を形成してもよい。Rew1及びRew2は、各々独立に水素原子又は任意の置換基を表し、例えば水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して環を形成してもよい。
 樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位のClogPに各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和(「P」ともいう。)が、0以下であることが好ましい。
 樹脂(B)がn種の繰り返し単位を含む場合、Pは下記式(1)で求められる。nは1以上の整数を表す。
式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 式(1)中、pは樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位のClogPを表し、mは各繰り返し単位のモル分率(樹脂(B)中の全繰り返し単位に対する各繰り返し単位のモル基準の比率であり、単位はモル%である。)を表す。
 ClogPとは、1-オクタノールと水への分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogPの計算に用いる方法及びソフトウェアについては公知のものを使用できるが、特に断らない限り、本発明ではCambridge soft社のChemBioDraw Ultra 12.0に組み込まれたClogPプログラムを用いる。
 各繰り返し単位のClogPは、各繰り返し単位に対応するモノマーのClogPであり、解離性プロトンを有するモノマーはプロトンが解離した構造にてClogPを算出する。
 Pが0以下であると、樹脂(B)が溶解しやすく、残渣の発生が抑制され、また、パターンの形状が矩形化しやすいため好ましい。Pは-1以下がより好ましく、-2以下が更に好ましい。
 樹脂(B)のハンセン溶解度パラメーターと空気のハンセン溶解度パラメーターの間の距離Raが、35MPa0.5以下であることが好ましい。
 ハンセン溶解度パラメーター(Hansen solubility parameter;HSP)は、分散力項δd、双極子間力項δp、水素結合力項δhの3成分から構成される。
 樹脂(B)のハンセン溶解度パラメーター(HSP)(すなわち、δd、δp、δhの各値)は、化合物の化学構造式からHSP値を計算することができるソフトウェアであるHSPiP(4th edition 4.1.07)を用い、Y-MB法により算出する。
 また、空気のハンセン溶解度パラメーター(HSP)(すなわち、δd、δp、δhの各値)は、HSPiPの説明書(ver.4 e-Book Chapter19)に記載の窒素及び酸素のHSPを加重平均することにより算出する。
 HSPとHSPの間の距離Raは、下記式(2)によって計算される。
式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
 δdは樹脂(B)の分散力項δdを表し、δdは空気の分散力項δdを表し、δpは樹脂(B)の双極子間力項δpを表し、δpは空気の双極子間力項δpを表し、δhは樹脂(B)の水素結合力項δhを表し、δhは空気の水素結合力項δhを表す。
 δd、δp及びδhは、それぞれ樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位の分散力項δd、双極子間力項δp及び水素結合力項δhに、各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和である。各繰り返し単位のδd、δp及びδhは、各繰り返し単位に対応するモノマーのδd、δp及びδhであり、解離性プロトンを有するモノマーの場合は、プロトンが解離していない構造にてδd、δp及びδhを算出する。
 Raが35MPa0.5以下であると、樹脂(A)との親和性が下がるため、解像性が更に向上する。Raは33MPa0.5以下がより好ましく、30MPa0.5以下が更に好ましい。
 樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位中のフッ素原子の数を全ての原子の数で割った値に各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和(「F」ともいう。)が、10モル%以上であることが好ましい。
 Fは、各繰り返し単位に対応するモノマーについて算出する。解離性プロトンを有するモノマーの場合は、プロトンが解離していない構造にてFを算出する。
 樹脂(B)がn種の繰り返し単位を含む場合、Fは下記式(3)で求められる。nは1以上の整数を表す。
式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 式(3)中、fは樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位中のフッ素原子の数を全ての原子の数で割った値を表し、mは各繰り返し単位のモル分率(樹脂(B)中の全繰り返し単位に対する各繰り返し単位のモル基準の比率であり、単位はモル%である。)を表す。
 Fが10モル%以上であると、樹脂(B)が溶解しやすく、残渣の発生が抑制され、また、パターンの形状が矩形化しやすいため好ましい。また、樹脂(A)との親和性が下がるため、解像性が更に向上するため好ましい。Fは15モル%以上がより好ましく、25モル%以上が更に好ましい。
 上記P、Ra及びFは、繰り返し単位(b1)及び繰り返し単位(b1)以外の繰り返し単位の種類、並びにこれらの含有量を変更することなどにより調整することができる。
 樹脂(B)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 GPC法によるポリスチレン換算値として、樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は、30000以下が好ましく、1000~30000がより好ましく、3000~30000が更に好ましく、5000~15000が特に好ましい。
 樹脂(B)の分散度(分子量分布、Mw/Mn)は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1.2~3.0が更に好ましく、1.2~2.0が特に好ましい。
 樹脂(B)の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.01~30.0質量%が好ましく、0.1~20.0質量%がより好ましい。
 樹脂(B)は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。樹脂(B)を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[酸発生剤(C)]
 本発明の組成物に含まれる酸発生剤(C)について説明する。
 酸発生剤(C)は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)であることが好ましい。
 酸発生剤(C)から発生する酸(発生酸)のpKaは1.0以下であり、-5.0以上1.0以下であることが好ましく、-3.0以上1.0以下であることがより好ましい。
 酸発生剤(C)は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体(例えば、樹脂(A))の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体(例えば、樹脂(A))の一部に組み込まれた形態とを併用してもよい。
 酸発生剤(C)が、低分子化合物の形態である場合、酸発生剤(C)の分子量は3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。酸発生剤(C)の分子量の下限は特に制限されないが、100以上が好ましい。
 酸発生剤(C)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 酸発生剤(C)としては、例えば、「M」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられ、露光により有機酸を発生する化合物が好ましい。有機酸としては、例えば、スルホン酸(脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、及びカンファースルホン酸等)、カルボン酸(脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、及びアラルキルカルボン酸等)、カルボニルスルホニルイミド酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド酸、及びトリス(アルキルスルホニル)メチド酸が挙げられる。
 「M」で表される化合物において、Mはカチオンを表す。カチオンは1種でもよいし、2種以上でもよい。Mは有機カチオンを表すことが好ましく、有機カチオンとしては特に制限されない。有機カチオンとしては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、又はアンモニウムカチオンが好ましい。有機カチオンとしては、式(ZaI)で表されるカチオン、又は式(ZaII)で表されるカチオンがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 上記式(ZaI)において、R201、R202、及びR203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201、R202、及びR203としての有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基(例えば、ブチレン基及びペンチレン基)、及び-CH-CH-O-CH-CH-が挙げられる。
 R201、R202、及びR203の有機基は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。
 シクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 アリール基は、炭素数6~20のアリール基であることが好ましく、炭素数6~15のアリール基であることがより好ましく、フェニル基又はナフチル基であることが更に好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
 ヘテロアリール基は、炭素数3~20のヘテロアリール基であることが好ましい。ヘテロアリール基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含むことが好ましい。ヘテロアリール基としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等から任意の水素原子を1つ取り除いてなる基が挙げられる。
 式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 R204及びR205のアリール基としては、炭素数6~20の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。
 R204及びR205のヘテロアリール基は、炭素数3~20のヘテロアリール基であることが好ましい。ヘテロアリール基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含むことが好ましい。ヘテロアリール基としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等から任意の水素原子を1つ取り除いてなる基が挙げられる。
 R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基)、又は炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はノルボルニル基)が好ましい。
 R204及びR205のアリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば、炭素数3~15)、アリール基(例えば、炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、及びフェニルチオ基が挙げられる。また、R204及びR205の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
 Mのカチオンについては、国際公開第2022/172715号の[0181]~[0205]の内容を援用することができる。
 「M」で表される化合物において、Xはアニオンを表す。アニオンは1種でもよいし、2種以上でもよい。Xは有機アニオンであることが好ましい。有機アニオンとしては、特に制限されず、1又は2価以上の有機アニオンが挙げられる。有機アニオンとしては、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンが好ましく、非求核性アニオンがより好ましい。非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及びカンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及びアラルキルカルボン酸アニオン等)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であっても、シクロアルキル基であってもよく、炭素数1~30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、又は、炭素数3~30のシクロアルキル基が好ましい。
 上記アルキル基は、例えば、フルオロアルキル基(フッ素原子以外の置換基を有していてもよい。パーフルオロアルキル基であってもよい)であってもよい。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及び、ナフチル基が挙げられる。
 上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限されないが、例えば、ニトロ基、フッ素原子及び塩素原子等のハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(炭素数1~15が好ましい)、アルキル基(炭素数1~10が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3~15が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、アルコキシカルボニル基(炭素数2~7が好ましい)、アシル基(炭素数2~12が好ましい)、アルコキシカルボニルオキシ基(炭素数2~7が好ましい)、アルキルチオ基(炭素数1~15が好ましい)、アルキルスルホニル基(炭素数1~15が好ましい)、アルキルイミノスルホニル基(炭素数1~15が好ましい)、及び、アリールオキシスルホニル基(炭素数6~20が好ましい)が挙げられる。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましい。
 炭素数7~14のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及び、ナフチルブチル基が挙げられる。
 スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンが挙げられる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及び、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及び、フッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
 非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子若しくはフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、又は、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。なかでも、パーフルオロ脂肪族スルホン酸アニオン(炭素数4~8が好ましい)、又は、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオンがより好ましく、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、又は、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンが更に好ましい。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN1)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 式(AN1)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表す。
 置換基は特に制限されないが、電子求引性基ではない基が好ましい。電子求引性基ではない基としては、例えば、炭化水素基、水酸基、オキシ炭化水素基、オキシカルボニル炭化水素基、アミノ基、炭化水素置換アミノ基、及び、炭化水素置換アミド基が挙げられる。
 電子求引性基ではない基としては、それぞれ独立に、-R’、-OH、-OR’、-OCOR’、-NH、-NR’、-NHR’、又は、-NHCOR’が好ましい。R’は、1価の炭化水素基である。
 Lは、2価の連結基を表す。
 Lが複数存在する場合、Lは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 2価の連結基としては、例えば、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、シクロアルキレン基(炭素数3~15が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。なかでも、2価の連結基としては、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-SO-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-アルキレン基-、又は、-CONH-アルキレン基-が好ましく、-O-CO-O-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-、-CONH-、-SO-、又は、-COO-アルキレン基-がより好ましい。
 式(AN1)中、Rは、有機基を表す。
 上記有機基は、炭素原子を1以上有していれば特に制限はなく、直鎖状の基(例えば、直鎖状のアルキル基)でも、分岐鎖状の基(例えば、t-ブチル基等の分岐鎖状のアルキル基)でもよく、環状の基であってもよい。上記有機基は、置換基を有していても、有していなくてもよい。上記有機基は、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していても、有してなくてもよい。
 なかでも、Rは、環状構造を有する有機基であることが好ましい。上記環状構造は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。環状構造を含む有機基における環は、式(AN1)中のLと直接結合していることが好ましい。
 上記環状構造を有する有機基は、例えば、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していても、有してなくてもよい。ヘテロ原子は、環状構造を形成する炭素原子の1つ以上と置換していてもよい。
 上記環状構造を有する有機基は、例えば、環状構造の炭化水素基、ラクトン環基、及び、スルトン環基が好ましい。なかでも、上記環状構造を有する有機基は、環状構造の炭化水素基が好ましい。
 上記環状構造の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルキル基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
 上記シクロアルキル基は、単環(シクロヘキシル基等)でも多環(アダマンチル基等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
 非求核性アニオンとしては、ベンゼンスルホン酸アニオンであってもよく、分岐鎖状のアルキル基又はシクロアルキル基によって置換されたベンゼンスルホン酸アニオンであることが好ましい。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN2)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 式(AN2)中、oは、1~3の整数を表す。pは、0~10の整数を表す。qは、0~10の整数を表す。
 Xfは、水素原子、フッ素原子、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基、又はフッ素原子を有さない有機基を表す。このアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~4がより好ましい。少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましく、双方のXfがフッ素原子であることが更に好ましい。
 R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R及びRが複数存在する場合、R及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R及びRで表されるアルキル基は、炭素数1~4が好ましい。上記アルキル基は置換基を有していてもよい。R及びRとしては、水素原子が好ましい。
 Lは、2価の連結基を表す。Lの説明、具体例及び好ましい範囲は、式(AN1)中のLと同じである。
 Wは、有機基を表し、環状構造を含む有機基を表すことが好ましく、環状の有機基であることがより好ましい。
 環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び、複素環基が挙げられる。
 脂環基は、単環であってもよく、多環であってもよい。単環の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。なかでも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の炭素数7以上の嵩高い構造を有する脂環基が好ましい。
 アリール基は、単環又は多環であってもよい。上記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、及び、アントリル基が挙げられる。
 複素環基は、単環又は多環であってもよい。なかでも、多環の複素環基である場合、より酸の拡散を抑制できる。複素環基は、芳香族性を有していてもよいし、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及び、ピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環、及び、デカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又は、デカヒドロイソキノリン環が好ましい。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよく、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、及び、スピロ環のいずれであってもよく、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及び、スルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN3)で表される芳香族スルホン酸アニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 式(AN3)中、Arは、アリール基(フェニル基等)を表し、スルホン酸アニオン、及び、-(D-B)基以外の置換基を更に有していてもよい。更に有してもよい置換基としては、例えば、フッ素原子及び水酸基が挙げられる。
 nは、0以上の整数を表す。nとしては、1~4が好ましく、2~3がより好ましく、3が更に好ましい。
 Dは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、スルホキシド基、スルホン基、スルホン酸エステル基、エステル基、及び、これらの2種以上の組み合わせからなる基が挙げられる。
 Bは、炭化水素基を表す。
 Bとしては、脂肪族炭化水素基が好ましく、イソプロピル基、シクロヘキシル基、又は更に置換基を有してもよいアリール基(トリシクロヘキシルフェニル基等)がより好ましい。
 非求核性アニオンとしては、ジスルホンアミドアニオンも好ましい。
 ジスルホンアミドアニオンは、例えば、N(SO-Rで表されるアニオンである。
 ここで、Rは置換基を有していてもよいアルキル基を表し、フルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましい。2個のRは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRが互いに結合して形成される基は、置換基を有していてもよいアルキレン基が好ましく、フルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロアルキレン基が更に好ましい。上記アルキレン基の炭素数は2~4が好ましい。
 酸発生剤(C)は、化合物(I)~(II)からなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。
(化合物(I))
 化合物(I)は、1つ以上の下記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Yを有する化合物であって、活性光線又は放射線の照射によって、下記構造部位Xに由来する下記第1の酸性部位と下記構造部位Yに由来する下記第2の酸性部位とを含む酸を発生する化合物である。
  構造部位X:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HAで表される第1の酸性部位を形成する構造部位
  構造部位Y:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HAで表される第2の酸性部位を形成する構造部位
 上記化合物(I)は、下記条件Iを満たす。
 条件I:上記化合物(I)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M 及び上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIが、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1と、上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2とを有し、且つ、上記酸解離定数a1よりも上記酸解離定数a2の方が大きい。
 少なくとも1つの酸解離定数a1は1.0以下である。酸解離定数a2は1.0以下であってもよいし、1.0より大きくてもよい。
 以下において、条件Iをより具体的に説明する。
 化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を1つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つ有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「HAとHAとを有する化合物」に該当する。
 化合物PIの酸解離定数a1及び酸解離定数a2とは、より具体的に説明すると、化合物PIの酸解離定数を求めた場合において、化合物PIが「A とHAとを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a1であり、上記「A とHAとを有する化合物」が「A とA とを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a2である。
 化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つと有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「2つのHAと1つのHAとを有する化合物」に該当する。
 化合物PIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数が、上述の酸解離定数a1に該当する。「2つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA とA を有する化合物」となる際の酸解離定数が酸解離定数a2に該当する。つまり、化合物PIの場合、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数を複数有する場合、複数の酸解離定数a1のうち最も大きい値よりも、酸解離定数a2の値の方が大きい。なお、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をaaとし、「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をabとしたとき、aa及びabの関係は、aa<abを満たす。
 酸解離定数a1及び酸解離定数a2は、上述した酸解離定数の測定方法により求められる。
 上記化合物PIとは、化合物(I)に活性光線又は放射線を照射した場合に、発生する酸に該当する。
 化合物(I)が2つ以上の構造部位Xを有する場合、構造部位Xは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、2つ以上の上記A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 化合物(I)中、上記A 及び上記A 、並びに、上記M 及び上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、上記A 及び上記A は、それぞれ異なっていることが好ましい。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)は、0.1以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、1.0以上が更に好ましい。なお、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)の上限値は特に制限されないが、例えば、16以下である。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a2は、20以下が好ましく、15以下がより好ましい。酸解離定数a2の下限値としては、-4以上が好ましい。
 カチオン部位M 及びカチオン部位M は、正電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、電荷が1価のカチオンが挙げられる。カチオンとしては、例えば、前述したMで表されるカチオンが挙げられる。
(化合物(II))
 化合物(II)は、2つ以上の上記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Zを有する化合物であって、活性光線又は放射線の照射によって、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つ以上と上記構造部位Zとを含む酸を発生する化合物である。
 構造部位Z:酸を中和可能な非イオン性の部位
 化合物(II)中、構造部位Xの定義、並びに、A 及びM の定義は、上述した化合物(I)中の構造部位Xの定義、並びに、A 及びM の定義と同義であり、好適態様も同じである。
 上記化合物(II)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIIにおいて、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1の好適範囲については、上記化合物PIにおける酸解離定数a1と同じである。
 少なくとも1つの酸解離定数a1は1.0以下である。
 なお、化合物(II)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと上記構造部位Zとを有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIIは「2つのHAを有する化合物」に該当する。この化合物PIIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIIが「1つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA を有する化合物」となる際の酸解離定数が、酸解離定数a1に該当する。
 酸解離定数a1は、上述した酸解離定数の測定方法により求められる。
 上記化合物PIIとは、化合物(II)に活性光線又は放射線を照射した場合に、発生する酸に該当する。
 なお、上記2つ以上の構造部位Xは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。2つ以上の上記A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 構造部位Z中の酸を中和可能な非イオン性の部位としては特に制限されず、例えば、プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は、電子を有する官能基を含む部位であることが好ましい。
 プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は、電子を有する官能基としては、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基が挙げられる。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 プロトンと静電的に相互作用し得る基又は電子を有する官能基の部分構造としては、例えば、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1~3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、及びピラジン構造が挙げられ、なかでも、1~3級アミン構造が好ましい。
 化合物(I)及び化合物(II)については、国際公開第2022/024928号の[0175]~[0280]の記載を援用することができる。
 本発明の組成物中の酸発生剤(C)の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。酸発生剤(C)の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、50.0質量%以下が好ましく、30.0質量%以下がより好ましく、25.0質量%以下が更に好ましい。
 酸発生剤(C)は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。酸発生剤(C)を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 また、酸発生剤(C)の総量(T)が、本発明の組成物の全固形分に対して0.40mmol/g以上1.50mmol/g以下であることが好ましく、0.40mmol/g以上1.50mmol/g以下であることが好ましく、0.50mmol/g以上1.50mmol/g以下であることがより好ましく、0.60mmol/g以上1.50mmol/g以下であることが更に好ましい。T(mmol/g)は、本発明の組成物の全固形分の1g中に含まれる酸発生剤(C)の総物質量(mmol)である。
 樹脂(A)などの樹脂が光酸発生基を有する繰り返し単位を含む場合のTの算出においては、その樹脂の物質量に光酸発生基を有する繰り返し単位のモル分率を乗じた値を酸発生剤(C)の物質量に含めるものとする。
[酸拡散制御剤(D)]
 本発明の組成物に含まれる酸拡散制御剤(D)について説明する。
 酸拡散制御剤(D)は、露光時に光酸発生剤(例えば、酸発生剤(C)など)等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用することができる。
 酸拡散制御剤(D)の種類は特に制限されず、例えば、塩基性化合物(DA)、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DB)、及び、活性光線又は放射線の照射により酸拡散制御能が低下又は消失する化合物(DC)が挙げられる。
 化合物(DC)としては、光酸発生剤(例えば、酸発生剤(C)など)から発生する酸に対して相対的に弱酸となる酸のオニウム塩化合物(DD)、及び、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DE)が挙げられる。
 塩基性化合物(DA)の具体例としては、例えば、国際公開第2020/066824号の段落[0132]~[0136]に記載のものが挙げられ、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DE)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0137]~[0155]に記載のもの、及び国際公開第2020/066824号の段落[0164]に記載のものが挙げられ、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DB)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0156]~[0163]に記載のものが挙げられる。
 光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(DD)の具体例としては、例えば、国際公開第2020/158337号の段落[0305]~[0314]に記載のものが挙げられる。
 上記以外にも、例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号の段落[0627]~[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号の段落[0095]~[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号の段落[0403]~[0423]、及び米国特許出願公開2016/0274458A1号の段落[0259]~[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤として好適に使用できる。
 酸拡散制御剤(D)が、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物である場合、酸拡散制御剤(D)から発生する酸(発生酸)のpKaは1.0より大きいことが好ましい。
 酸拡散制御剤(D)からの発生酸のpKaをpKa(D)とし、酸発生剤(C)からの発生酸のpKaをpKa(C)とした場合、pKa(D)-pKa(C)は1.0以上であることが好ましく、2.0以上であることがより好ましく、3.0以上であることが更に好ましい。
 酸拡散制御剤(D)は、アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物であることが好ましい。カチオンとしては、前述のMと同様のカチオンが挙げられる。アニオンは、下記式(Dn-1)で表されるアニオン、下記式(Dn-2)で表される基を有するアニオン、下記式(Dn-3)で表される基を有するアニオン、下記式(Dn-4)で表される基を有するアニオン及び下記式(Dn-5)で表される基を有するアニオンからなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式(Dn-2)、(Dn-3)、(Dn-4)及び(Dn-5)中、*はそれぞれ結合位置を表す。式(Dn-1)中、Ard1は芳香族基を表す。式(Dn-5)中、Rd1は水素原子又は1価の有機基を表す。
 Ard1は好ましくはアリール基であり、より好ましくは炭素数6~20のアリール基であり、最も好ましくはフェニル基である。
 Rd1の1価の有機基は、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~10のアルキル基)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基)、アリール基(好ましくは炭素数6~20のアリール基)等である。
 酸拡散制御剤(D)は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を含む化合物であることも好ましい。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子は前述したとおりである。π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基としては、1~3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、ピラジン構造等が挙げられる。
 本発明の組成物中の酸拡散制御剤(D)の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.1~30.0質量%が好ましく、1.0~25.0質量%がより好ましい。
 酸拡散制御剤(D)は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。酸拡散制御剤(D)を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
 本発明の組成物に含まれる酸拡散制御剤(D)の総物質量を、本発明の組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値であるQpが、0.40以上1.00以下であることが好ましい。
 本発明の組成物に含まれる酸拡散制御剤(D)の総物質量(モル)をMとし、本発明の組成物に含まれるカチオンの総物質量(モル)をMCAとすると、Qpは下記式(4)で表される。MCAは、本発明の組成物中のカチオンを含む全成分についてのものである。
式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 酸発生剤(C)の総量が、本発明の組成物の全固形分に対して0.40mmol/g以上1.50mmol/g以下であり、かつQpが、0.40以上1.00以下であることが特に好ましい。
 Qpは、0.45以上0.90以下であることがより好ましく、0.50以上0.80以下であることが更に好ましい。
 本発明の組成物に含まれる樹脂(B)の質量基準の含有比率W(質量%)を、Qpで割った値であるW/Qpは20質量%未満であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。
[疎水性樹脂]
 本発明の組成物は、さらに、疎水性樹脂を含むことができる。疎水性樹脂は、樹脂(A)及び樹脂(B)とは異なる樹脂である。
 疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性物質及び非極性物質の均一な混合に寄与しなくてもよい。
 疎水性樹脂の添加による効果として、水に対するレジスト膜表面の静的及び動的な接触角の制御、並びに、アウトガスの抑制が挙げられる。
 疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の点から、フッ素原子、珪素原子、及び、樹脂の側鎖部分に含まれたCH部分構造のいずれか1種以上を有するのが好ましく、2種以上を有することがより好ましい。上記疎水性樹脂は、炭素数5以上の炭化水素基を有することが好ましい。これらの基は樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
 疎水性樹脂としては、国際公開第2020/004306号の段落[0275]~[0279]に記載される化合物が挙げられる。
 本発明の組成物が疎水性樹脂を含む場合、疎水性樹脂の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.01~20.0質量%が好ましく、0.1~15.0質量%がより好ましい。
 疎水性樹脂は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。疎水性樹脂を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[界面活性剤]
 本発明の組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むと、密着性により優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成することができる。
 界面活性剤は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、国際公開第2018/193954号の段落[0218]及び[0219]に開示された界面活性剤が挙げられる。
 本発明の組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.0001~2.0質量%が好ましく、0.0005~1.0質量%がより好ましく、0.1~1.0質量%が更に好ましい。
 界面活性剤は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。界面活性剤を2種以上使用する場合は、それらの合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[溶剤]
 本発明の組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、及びアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1つの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。なお、上記溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 上述した溶剤と上述した樹脂とを組み合わせると、本発明の組成物の塗布性の向上、及び、パターンの現像欠陥数の低減の観点で好ましい。上述した溶剤は、上述した樹脂の溶解性、沸点及び粘度のバランスが良いため、レジスト膜の膜厚のムラ及びスピンコート中の析出物の発生等を抑制することができる。
 成分(M1)及び成分(M2)の詳細は、国際公開第2020/004306号の段落[0218]~[0226]に記載され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 溶剤が成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含む場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
 本発明の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ことがより好ましい。こうすると、本発明の組成物の塗布性を更に向上させられる。
[その他の添加剤]
 本発明の組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又は、カルボキシ基を含む脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
 上記「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する、分子量3000以下の化合物である。
 本発明の組成物は、特に、EB露光用又はEUV露光用感光性組成物として好適に用いられる。
<感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法>
 本発明は、本発明の組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜にも関する。本発明の感活性光線性又は感放射線性膜はレジスト膜であることが好ましい。
 本発明の組成物を用いたパターン形成方法の手順は特に制限されないが、本発明の組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程(工程1)と、レジスト膜を露光する露光工程(工程2)と、露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する現像工程(工程3)とを含むことが好ましい。
 以下、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、本発明の組成物を用いてレジスト膜を形成する工程である。基板上に本発明の組成物を用いてレジスト膜を形成することが好ましい。
 本発明の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、本発明の組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 なお、塗布前に本発明の組成物を必要に応じてフィルター濾過することが好ましい。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。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。
 本発明の組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法は、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpm(rotations per minute)が好ましい。
 本発明の組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
 乾燥方法としては、例えば、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて実施してもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。
 レジスト膜の膜厚は特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成できる点から、10~120nmが好ましい。なかでも、EB露光又は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。ArF液浸露光とする場合、レジスト膜の膜厚としては、10~120nmがより好ましく、15~90nm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ことが好ましい。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ことが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、本発明の組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
 トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル結合、及びエステル結合からなる群より選択される基又は結合を少なくとも1つ含む化合物を含むことも好ましい。
(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、250nm以下が好ましく、220nm以下がより好ましく、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(13.5nm)、X線、及び電子線が特に好ましい。
 露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うことが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光機及び/又は現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
 この工程は露光後ベークともいう。
(工程3:現像工程)
 工程3は、現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程である。
 現像液は、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静置して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に制限はなく、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 アルカリ現像液は、アルカリを含むアルカリ水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の種類は特に制限されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩、無機アルカリ、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アルコールアミン、又は、環状アミン等を含むアルカリ水溶液が挙げられる。中でも、アルカリ現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩の水溶液であることが好ましい。アルカリ現像液には、アルコール類、界面活性剤等を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1~20質量%であることが好ましい。アルカリ現像液のpHは、通常、10.0~15.0であることが好ましい。
 有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有する現像液であることが好ましい。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含有しないのが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、95質量%以上100質量%以下が特に好ましい。
(他の工程)
 上記パターン形成方法は、工程3の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
 アルカリ現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、例えば、純水が挙げられる。なお、純水には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 有機系現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、パターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液は、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
 リンス工程の方法は特に限定されず、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)が挙げられる。
 また、パターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~250℃(好ましくは90~200℃)で、通常10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行う。
 また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをマスクとして、基板(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。
 本発明の組成物、及びパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm(parts per million)以下が好ましく、10質量ppb(parts per billion)以下がより好ましく、100質量ppt(parts per trillion)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。下限は特に制限させず、0質量ppt以上が好ましい。ここで、金属不純物としては、例えば、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及びZnが挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルターを用いた濾過の詳細は、国際公開第2020/004306号の段落[0321]に記載される。
 各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、例えば、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止する必要がある。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定して確認できる。使用後の洗浄液に含まれる金属成分の含有量は、100質量ppt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。下限は特に制限させず、0質量ppt以上が好ましい。
 リンス液等の有機系処理液には、静電気の帯電、引き続き生じる静電気放電に伴う、薬液配管及び各種パーツ(フィルター、O-リング、及び、チューブ等)の故障を防止するため、導電性の化合物を添加してもよい。導電性の化合物は特に制限されないが、例えば、メタノールが挙げられる。添加量は特に制限されないが、好ましい現像特性又はリンス特性を維持する点で、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。下限は特に制限させず、0.01質量%以上が好ましい。
 薬液配管としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフルオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を使用できる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又は、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフルオロアルコキシ樹脂等)を使用できる。
<電子デバイスの製造方法>
 本明細書は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及びこの製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本明細書の電子デバイスの好適態様としては、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)に搭載される態様が挙げられる。
 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。従って、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。
 実施例及び比較例のレジスト組成物に用いた各種成分について以下に示す。
<樹脂(A)>
 樹脂(A)として、A-1~A-6を用いた。A-1~A-6の構造式、重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を以下に示す。下記繰り返し単位の含有比率(樹脂中の全繰り返し単位に対する含有量)はモル比率である。Mw及びMw/MnはGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算量である)。また、繰り返し単位の含有量は、13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した。
 A-6は光酸発生基を有する繰り返し単位を含むため、酸発生剤(C)にも該当するが、下記表1では、A-6を樹脂(A)の欄にのみ記載し、酸発生剤(C)の欄には記載していない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
<樹脂(B)>
 樹脂(B)として、B-1~B-15を用いた。また、樹脂(B)ではない樹脂として、BX-1~B-X4を用いた。便宜的に、下記表1ではBX-1~B-X4も樹脂(B)の欄に記載する。B-1~B-15、及びBX-1~B-X4の構造式、重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を以下に示す。下記繰り返し単位の含有比率(樹脂中の全繰り返し単位に対する含有量)はモル比率である。Mw及びMw/MnはGPC(キャリア:THF)により測定した(ポリスチレン換算量である)。また、繰り返し単位の含有量は、13C-NMRにより測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
[樹脂B-1の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 まず、8.98gの化合物(Bis-Cm)と、2.83gの化合物(HFI-MA)と、0.69gの重合開始剤V-601(富士フイルム和光純薬(株)製)とを、19.94gのシクロヘキサノンに溶解させた。反応容器中に8.29gのシクロヘキサノンを入れ、窒素ガス雰囲気下、80℃の系中に6時間かけて滴下した。反応溶液を2時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
 上記反応溶液を、276gのメタノール/水=5/5(質量比)中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。40gのメタノール/水=5/5(質量比)を用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、6.40gの樹脂B-1を得た。
 得られた樹脂B-1の重量平均分子量は6300、組成比はBis-Cm由来の繰り返し単位/HFI-MA由来の繰り返し単位=70/30(モル比率)であった。
<酸発生剤(C)>
 酸発生剤(C)として、下記構造式で表されるC-1~C-3を用いた。C-1~C-3は光酸発生剤である。活性光線又は放射線の照射によりC-1~C-3から発生する酸(発生酸)のpKaを以下に示す。
 C-1からの発生酸のpKa=-0.20
 C-2からの発生酸のpKa=-0.20
 C-3からの発生酸のpKa=-3.3
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
<酸拡散制御剤(D)>
 酸拡散制御剤(D)として、下記構造式で表されるD-1~D-4を用いた。D-1~D-3は、活性光線又は放射線の照射により酸発生剤(C)からの発生酸よりも弱い酸を発生する化合物である。D-1~D-3から発生する酸(発生酸)、及びD-4の共役酸のpKaを以下に示す。
 D-1からの発生酸のpKa=4.79
 D-2からの発生酸のpKa=1.30
 D-3からの発生酸のpKa=3.01
 D-4の共役酸のpKa=5.40
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
<溶剤>
 使用した溶剤を以下に示す。
 HBM:2-ヒドロキシイソ酪酸メチル
 DAA:ジアセトンアルコール
 EL:乳酸エチル
 PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
 PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
 rBL:γ-ブチロラクトン
<レジスト組成物の調製>
 表1に示す溶剤以外の各成分(固形分)を、表1に示す含有量(質量%)で使用し、表1に示す溶剤と混合して溶液を得た。各成分の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対する質量比率(質量%)である。得られた溶液を0.02μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、レジスト組成物R-1~R-16、RX-1~RX-4を得た。全てのレジスト組成物の固形分濃度は3.0質量%に調整した。固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。表1には、使用した溶剤の種類とその質量比を記載した。
 レジスト組成物R-14では、酸発生剤(C)として、C-1及びC-2の2種の化合物を、C-2/C-1=1/1(質量比)で合計15.0質量%使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
 下記表2に、Qp、T、W/Qp、Ra、P、及びFを記載した。
 Qpは、前述のとおり、レジスト組成物に含まれる酸拡散制御剤(D)の総物質量を、レジスト組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値である。
 Tは、前述のとおり、レジスト組成物の全固形分の1g当たりの酸発生剤(C)の総物質量(mmol)である。表2中のTの単位は「mmol/g」である。
 W/Qpは、前述のとおり、レジスト組成物に含まれる樹脂(B)の質量基準の含有比率W(質量%)を、Qpで割った値である。表2中のW/Qpの単位は「質量%」である。
 Raは、前述のとおり、樹脂(B)のハンセン溶解度パラメーターと空気のハンセン溶解度パラメーターの間の距離である。Raは、HSP値の計算ソフトウェアであるHSPiP(4th edition 4.1.07)を用い、Y-MB法により算出した樹脂(B)のハンセン溶解度パラメーター(HSP)と、HSPiPの説明書(ver.4 e-Book Chapter19)内に記載の窒素及び酸素のHSPを加重平均することにより算出した空気のハンセン溶解度パラメーター(HSP)(12.46、0、0)を用い、前述の式(2)により算出した値である。表2中のRaの単位は「MPa0.5」である。
 Pは、前述のとおり、樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位のClogPに各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和であり、前述の方法で求めたものである。
 Fは、前述のとおり、樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位中のフッ素原子の数を全ての原子の数で割った値に各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和である。表2中のFの単位は「モル%」である。
 ただし、樹脂BX-4についてはRa、P、及びFを算出していない。
<レジスト組成物の塗設>
 調製したレジスト組成物を、予めヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した6インチSi(シリコン)ウェハ上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、130℃、300秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚100nmのレジスト膜を得た。
 なお、上記Siウェハをクロム基板に変更しても、同様の結果が得られるものである。
<パターン形成方法(1):EB露光、アルカリ現像(ポジ)>
 上記で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、電子線描画装置((株)アドバンテスト製;F7000S、加速電圧50keV)を用いて、パターン照射を行った。電子線描画後、100℃、60秒ホットプレート上で加熱し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。その後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、95℃で60秒間ベークを行い乾燥した。
[評価]
〔解像性〕
 得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡(日立製作所製S-9380II)を用いて観察した。幅50nmの溝を有するピッチ300nmのトレンチパターン(孤立スペース)のレジストパターンを解像するときの露光量(電子線照射量)を感度(Eop)とした。
 上記の感度を示す露光量における限界解像力(解像する最小の溝の幅)を解像性(nm)とした。この値が小さいほど、解像性が高い。
 下記表2に、各実施例及び比較例で使用したレジスト組成物と、各実施例及び比較例の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
 表2の結果から、実施例で用いたレジスト組成物は解像性に優れることが分かった。
 EB露光としてマルチビームを用いた場合でも上記と同様の結果が得られた。
 本発明により、解像性に優れる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成される感活性光線性又は感放射線性膜、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することができる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2022年10月14日出願の日本特許出願(特願2022-165373)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 
  

Claims (14)

  1.  酸分解性基及びフェノール性水酸基を含む樹脂(A)、酸分解性基を含まない樹脂(B)、酸発生剤(C)及び酸拡散制御剤(D)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
     前記樹脂(B)は、親水基及びフッ素原子を有する繰り返し単位(b1)を含み、
     前記繰り返し単位(b1)中の前記親水基及び前記フッ素原子は、前記樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合しているか、又は前記樹脂(B)の主鎖に共有結合で結合している側鎖に共有結合で結合しており、
     前記樹脂(B)は、アンモニウム塩構造を含まない、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  2.  前記酸発生剤(C)の総量が、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0.40mmol/g以上1.50mmol/g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。
  3.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる前記酸拡散制御剤(D)の総物質量を、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値であるQpが、0.40以上1.00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。
  4.  前記樹脂(B)に含まれる各繰り返し単位のClogPに各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和が、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。
  5.  前記樹脂(B)のハンセン溶解度パラメーターと空気のハンセン溶解度パラメーターの間の距離Raが、35MPa0.5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(B)に含まれる各繰り返し単位中のフッ素原子の数を全ての原子の数で割った値に各繰り返し単位のモル分率を乗じた値の総和が、10モル%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。
  7.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる前記樹脂(B)の質量基準の含有量比率Wを、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる前記酸拡散制御剤(D)の総物質量を前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれるカチオンの総物質量で割った値であるQpで割った値であるW/Qpが20質量%未満である、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.  前記繰り返し単位(b1)が、下記式(T1)で表される繰り返し単位である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

     式(T1)中、Rp~Rpは各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Lpは連結基を表す。Rhは親水基を表す。n1及びn2は各々独立に1以上の整数を表す。Rhが複数存在する場合、複数のRhは同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
  9.  前記式(T1)で表される繰り返し単位が、下記式(T2)~(T4)のいずれかで表される繰り返し単位である、請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

     式(T2)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

     式(T3)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。Arpはアリーレン基を表す。Lpはアルキレン基、シクロアルキレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、Arp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

     式(T4)中、Rp~Rp、及びRhは、それぞれ上記式(T1)中のRp~Rp、及びRhと同じ意味を表す。ALpはアルキレン基及びシクロアルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基を表す。Lpはアリーレン基、-O-及び-CO-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基又は単結合を表す。Rf及びRfは各々独立にフッ素原子又はフッ化アルキル基を表す。n3は1以上の整数を表す。Rh、Rf及びRfが複数存在する場合、複数のRh、Rf及びRfはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rp~Rp、ALp及びLpのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
  10.  前記樹脂(A)が、下記式(S1)で表される繰り返し単位及び下記式(S2)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1つの繰り返し単位を含む、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

     式(S1)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。Ra~Raのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。Raは置換基を表す。Raが複数存在する場合、複数のRaは同一でも異なっていてもよい。Ra~Ra、La及びRaのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。naは0~4の整数を表す。maは0~2の整数を表す。
     式(S2)中、Ra~Raは各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Laは単結合又は2価の連結基を表す。Araは芳香環基を表す。Ra10~Ra12は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、芳香族複素環式基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基又はアルケニル基を表す。Ra10~Ra12のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Ra~Ra12のうち少なくとも1つがAraと結合してもよい。
  11.  前記樹脂(A)が、下記式(S3)で表される繰り返し単位を含む、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

     式(S3)中、R101、R102及びR103は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R102はArと結合して環を形成してもよく、その場合のR102は単結合又はアルキレン基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。Arは芳香環基を表す。kは、1~5の整数を表す。
  12.  請求項1~11のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  13.  請求項1~11のいずれか一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レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
     前記レジスト膜を露光する露光工程と、
     露光された前記レジスト膜を現像液を用いて現像する現像工程とを含むパターン形成方法。
  14.  請求項13に記載のパターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法。
     
      
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