WO2025254081A1 - パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び電子デバイスの製造方法Info
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- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
Definitions
- the present invention relates to a pattern formation method, an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, and a method for manufacturing an electronic device. More specifically, the present invention relates to an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method, and a method for manufacturing an electronic device that can be suitably used in ultra-microlithography processes applicable to processes for manufacturing VLSI (Large Scale Integration) and high-capacity microchips, processes for creating molds for nanoimprinting, and processes for manufacturing high-density information recording media, as well as other photofabrication processes.
- VLSI Large Scale Integration
- high-capacity microchips processes for creating molds for nanoimprinting
- processes for manufacturing high-density information recording media as well as other photofabrication processes.
- lithography using electron beams (EB), X-rays, and extreme ultraviolet rays (EUV) is also currently being developed. Accordingly, resist compositions that are effectively sensitive to various types of actinic rays or radiation are being developed.
- Patent Document 1 describes a radiation-sensitive resin composition containing, in the same or different polymers, polymer components having a first structural unit containing an aromatic carbon ring having one hydroxyl group bonded thereto, a second structural unit containing an aromatic carbon ring having two or more hydroxyl groups bonded thereto, and a third structural unit containing an acid-dissociable group that dissociates upon the action of an acid to give a carboxy group, and a radiation-sensitive acid generator.
- Patent Document 2 describes a pattern formation method in which a film is formed using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, exposed to light, and then developed and/or rinsed with an organic treatment liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having 11 or more carbon atoms.
- an objective of the present invention is to provide a pattern formation method and an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition that can form ultrafine patterns (e.g., line widths of 20 nm or less) that exhibit excellent sensitivity, LWR performance (Line Width Roughness: LWR), and resolution margin.
- Another objective of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device that includes the above pattern formation method.
- a composition comprising: (A) a resin whose polarity changes under the action of an acid; (B) a compound that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation; and (F) a solvent; a step of forming a film using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, wherein the resin (A) is a resin having two or more repeating units represented by the following general formula (P1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group represented by the following general formula (Ga1); (2) exposing the film to light; (3) developing the exposed film with an organic processing solution containing butyl acetate and a hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms; A pattern forming method comprising: However, this does not include the case where all repeating units represented by the general formula (P1) have the same la and na, and in the aromatic ring group clearly shown in the general formula (P1), all of the -OH groups have the same bonding positions.
- XA 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- L a represents a single bond or —C( ⁇ O)O—.
- R xa represents a halogen atom or a hydrocarbon group, wherein —CH 2 — contained in the hydrocarbon group may be replaced by —O—, —CO—, —S— or —SO 2 —.
- Ia represents an integer of 0 to 3
- ma represents an integer of 0 to 4
- na represents an integer of 1 to 5, provided that ma and na satisfy the relationship 1 ⁇ ma+na ⁇ 5.
- multiple R xa may be the same or different.
- XA2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- A represents a single bond or an arylene group.
- Y represents —C( ⁇ O)O— or —O—.
- R 1 to R 3 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Two of R 1 to R 3 may be bonded to form a monocycle or polycycle.
- R 1 , R 2 and R 3 have the same meanings as R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (Ga1) above, respectively.
- Rf represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- Ra represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- Wa represents an organic group containing a cyclic structure.
- a represents an integer of 1 to 4.
- Z + represents a cation.
- a represents an integer of 2 to 4
- a plurality of Rf's may be the same or different, and a plurality of Ra's may be the same or different.
- X1 and X2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom.
- Rb represents a hydrocarbon group.
- b represents 1 or 2. * indicates the bonding position to a portion in the general formula (B1) other than the partial structure represented by the general formula (B2).
- An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising: a resin (A) whose polarity changes under the action of an acid; a compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation; and a solvent (F),
- the resin (A) is a resin having two or more repeating units represented by the following general formula (P1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group represented by the following general formula (Ga1):
- An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used for forming a pattern by development with an organic processing liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having from 9 to 12 carbon atoms.
- this does not include the case where all repeating units represented by the general formula (P1) have the same la and na, and in the aromatic ring group clearly shown in the general formula (P1), all of the -OH groups have the same bonding positions.
- XA 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- L a represents a single bond or —C( ⁇ O)O—.
- R xa represents a halogen atom or a hydrocarbon group, wherein —CH 2 — contained in the hydrocarbon group may be replaced by —O—, —CO—, —S— or —SO 2 —.
- Ia represents an integer of 0 to 3
- ma represents an integer of 0 to 4
- na represents an integer of 1 to 5, provided that ma and na satisfy the relationship 1 ⁇ ma+na ⁇ 5.
- multiple R xa may be the same or different.
- XA2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- A represents a single bond or an arylene group.
- Y represents —C( ⁇ O)O— or —O—.
- R 1 to R 3 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Two of R 1 to R 3 may be bonded to form a monocycle or polycycle.
- a method for manufacturing an electronic device comprising the pattern formation method according to any one of [1] to [12].
- the present invention provides a pattern formation method and an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition that can form ultrafine patterns (e.g., line widths of 20 nm or less) that are excellent in sensitivity, LWR performance, and resolution margin.
- the present invention also provides a method for manufacturing electronic devices that includes the pattern formation method.
- actinic rays refers to, for example, the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, soft X-rays, and electron beams (EB).
- light means actinic rays or radiation.
- exposure includes not only exposure using the bright 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 using particle beams such as electron beams and ion beams.
- the word "to” is used to mean 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 polydispersity (also referred to as molecular weight distribution) (Mw/Mn) of a resin are defined as polystyrene-equivalent values measured using a Gel Permeation Chromatography (GPC) device (HLC-8120GPC, manufactured by Tosoh Corporation) (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L, column: TSK gel Multipore HXL-M, manufactured by Tosoh Corporation, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: refractive index detector).
- GPC Gel Permeation Chromatography
- alkyl group encompasses not only unsubstituted alkyl groups (unsubstituted alkyl groups) but also substituted alkyl groups (substituted alkyl groups).
- organic group in the present specification refers to a group containing 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 excluding a hydrogen atom, which can be selected from the following substituents T:
- substituent T examples include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, and iodine atom; alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, and tert-butoxy group; cycloalkyloxy group; aryloxy groups such as phenoxy group and p-tolyloxy group; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and butoxycarbonyl group; cycloalkyloxycarbonyl group; aryloxycarbonyl groups such as phenoxycarbonyl group; acyloxy groups such as acetoxy group, propionyloxy group, and benzoyloxy group; acetyl group, benzoyl group, isobutyryl group, acryloyl group, methacryloyl group, Examples of the substituent T include acyl groups such as thiazolyl and methoxalyl groups; sulfanyl groups
- examples of the substituent T also include groups having one or more substituents selected from the above-mentioned substituents as the further substituents (e.g., monoalkylamino groups, dialkylamino groups, arylamino groups, trifluoromethyl groups, etc.).
- the bonding direction of divalent groups is not limited unless otherwise specified.
- Y is -COO- in a compound represented by the formula "X-Y-Z”
- Y may be either -CO-O- or -O-CO-.
- the compound may be either "X-CO-O-Z" or "X-O-CO-Z.”
- the acid dissociation constant (pKa) refers to the pKa in an aqueous solution, and specifically, is a value determined by calculation 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 determined by calculation 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 determined by molecular orbital calculation.
- a specific example of this method is a method of calculating the 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, etc., and are not limited to these.
- DFT density functional theory
- Gaussian 16 is an example.
- pKa refers to a value calculated using software package 1 based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values, as described above. However, if pKa cannot be calculated by this method, a value obtained by Gaussian 16 based on DFT (density functional theory) will be used. In this specification, pKa refers to "pKa in aqueous solution” as described above, but when pKa in aqueous solution cannot be calculated, “pKa in dimethyl sulfoxide (DMSO) solution” will be adopted.
- DMSO dimethyl sulfoxide
- solids refers to components contained in an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, and does not include solvents. Furthermore, components contained in an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film are considered to be solids even if they are in liquid form.
- XA 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- L a represents a single bond or —C( ⁇ O)O—.
- R xa represents a halogen atom or a hydrocarbon group, wherein —CH 2 — contained in the hydrocarbon group may be replaced by —O—, —CO—, —S— or —SO 2 —.
- Ia represents an integer of 0 to 3
- ma represents an integer of 0 to 4
- na represents an integer of 1 to 5, provided that ma and na satisfy the relationship 1 ⁇ ma+na ⁇ 5.
- multiple R xa may be the same or different.
- XA2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- A represents a single bond or an arylene group.
- Y represents —C( ⁇ O)O— or —O—.
- R 1 to R 3 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Two of R 1 to R 3 may be bonded to form a monocycle or polycycle.
- the resin (A) contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the pattern formation method of the present invention has two or more repeating units having a hydroxystyrene structure represented by general formula (P1).
- the resin (A) has two or more types of repeating units represented by the above general formula (P1), variations in solubility in the developer occur among the repeating units contained in the resin (A), which may result in variations in the dissolution behavior of the film in the developer or partial penetration and swelling of the developer into regions of the film that are not intended to be removed by development, which may result in deterioration of roughness performance.
- an organic processing liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms is used as the developer, which prevents the developer from permeating and swelling into film regions that are not intended to be removed by development, and is therefore thought to improve roughness performance.
- Step (1) is a step of forming a film using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing the above-mentioned resin (A), a compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and a solvent (F).
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in step (1) is typically a resist composition.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in step (1) is also referred to as a "resist composition.”
- the film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in step (1) is typically a resist film.
- the film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is also referred to as a "resist film.”
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in step (1) will be described in detail later.
- Step (1) is preferably a step of forming a resist film on a substrate using a resist composition.
- An example of a method for forming a resist film on a substrate using a resist composition is a method in which the resist composition is applied onto the substrate. If necessary, the resist composition is preferably filtered before application.
- the pore size of the filter is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and even more preferably 0.03 ⁇ m or less.
- the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
- the resist composition can be applied to a substrate (e.g., silicon, silicon dioxide-coated silicon, etc.) used in the manufacture of integrated circuit devices by a suitable application method such as a spinner or coater.
- a substrate e.g., silicon, silicon dioxide-coated silicon, etc.
- spin application using a spinner is preferred.
- the rotation speed when spinning using a spinner is preferably 1,000 to 3,000 rpm (rotations per minute).
- the substrate may be dried to form a resist film. If necessary, various undercoating films (inorganic films, organic films, anti-reflective films, etc.) may be formed below the resist film.
- An example of a drying method is a method of drying by heating. Heating can be carried out using a means provided in at least one of a regular exposure machine and a developing machine, and may also be carried out using a hot plate or the like.
- the heating temperature is not particularly limited, but is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, and even more preferably 80 to 130°C.
- the heating time is not particularly limited, but 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 a thickness of 10 to 120 nm is preferred, as this allows for the formation of finer patterns with higher precision.
- 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 on the resist film, such as that described in JP-A-2013-61648. Specific examples of the basic compound that the top coat may contain include basic compounds that may be contained in the resist composition.
- the top coat also preferably contains a compound containing at least one group or bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond, and an ester bond.
- Step (2) is a step of exposing the film (resist film) formed in step (1).
- the exposure method may be a method in which the formed resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask.
- actinic rays or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams, preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, and particularly preferably 1 to 200 nm, specifically KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 excimer laser (157 nm), EUV (13 nm), X-rays, and electron beams.
- the heating temperature for baking is not particularly limited, but is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, and even more preferably 80 to 130°C.
- the baking time is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, and even more preferably 30 to 120 seconds. Heating can be carried out by means provided in at least one of a conventional exposure machine and a developing machine, and may also be carried out using a hot plate or the like. This step is also called post-exposure baking.
- Step (3) is a step of developing the film exposed in step (2) with an organic processing liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms.
- the hydrocarbon having from 9 to 12 carbon atoms contained in the organic treatment liquid used in step (3) is preferably at least one selected from the group consisting of alkanes, alkenes, alkynes, and cycloalkanes, more preferably an alkane, still more preferably at least one selected from the group consisting of nonane, decane, undecane, and dodecane, particularly preferably at least one selected from the group consisting of undecane and dodecane, and most preferably undecane.
- the hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms may contain structural isomers when structural isomers exist, such as undecane and dodecane.
- the organic treatment liquid may contain only one type of hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms, or two or more types of hydrocarbons.
- the content of hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms in the organic treatment liquid (the total amount if multiple hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms are contained) is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and even more preferably 10 to 25% by mass, with the entire organic treatment liquid being 100% by mass.
- the organic treatment liquid contains butyl acetate (n-butyl acetate).
- the content of butyl acetate in the organic treatment liquid is preferably 65% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 95% by mass or less, and even more preferably 75% by mass or more and 90% by mass or less, with the entire organic treatment liquid being 100% by mass.
- the mass ratio of butyl acetate to hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms in the organic treatment solution is preferably 60/40 to 95/5, more preferably 70/30 to 95/5, even more preferably 80/20 to 90/10, and particularly preferably 90/10.
- the organic treatment liquid may contain other components in addition to butyl acetate and hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms.
- examples of other components include water, organic solvents other than butyl acetate and hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms, surfactants, antioxidants, basic compounds, etc.
- the content of other components in the organic treatment liquid is preferably 0 to 5% by mass, more preferably 0 to 1% by mass, even more preferably 0 to 0.5% by mass, and particularly preferably 0% by mass (i.e., no other components are contained), assuming the entire organic treatment liquid to be 100% by mass.
- the developing method in step (3) is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the resist film for a certain period of time in a tank filled with a developer (the organic processing liquid described above) (dip method), a method of piling up the developer on the surface of the resist film by surface tension and leaving it still for a certain period of time to develop (puddle method), a method of spraying the developer on the surface of the resist film (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning a developer discharging nozzle at a constant speed over a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispense method).
- a step of stopping the development while replacing the solvent with another solvent may be carried out.
- the developing time is not particularly limited as long as it is long enough to sufficiently dissolve the resin in the area to be removed, and is preferably 10 to 300 seconds, more preferably 20 to 120 seconds.
- the temperature of the developer is not particularly limited, but is preferably from 0 to 50°C, more preferably from 15 to 35°C.
- a resist pattern (also simply referred to as a "pattern") is formed.
- rinsing may be performed.
- the rinsing can be carried out using the organic processing liquid described above, or can be carried out using a rinsing liquid other than the organic processing liquid described above.
- the rinse liquid other than the organic treatment liquid is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used.
- the rinse liquid other than the organic treatment liquid preferably contains 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 rinsing method is not particularly limited, and examples include a method in which the rinse solution is continuously discharged onto a substrate rotating at a constant speed (spin coating method), a method in which the substrate is immersed in a tank filled with the rinse solution for a certain period of time (dip method), and a method in which the rinse solution is sprayed onto the surface of the substrate (spray method).
- the pattern formation method of the present invention may also include a heating step (post-bake) after step (3).
- This step removes residual developer and rinse solution between and within the pattern.
- This step also has the effect of annealing the resist pattern and improving the surface roughness of the pattern.
- the heating step after step (3) may be performed, for example, at 40 to 250°C (preferably 90 to 200°C) for 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 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 (or the underlayer film and the substrate) is not particularly limited, but a method of forming a pattern on the substrate by dry etching the substrate (or the underlayer film and the substrate) using the pattern formed in step (3) as a mask is preferred.
- the dry etching is not particularly limited, but oxygen plasma etching is preferred.
- the organic processing liquid, resist composition, and other various materials used in the pattern formation method of the present invention 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.
- impurity content there is no particular lower limit for the impurity content, and it may be 0 mass ppt or more.
- examples of metal impurities include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, W, and Zn.
- One method for removing impurities such as metals from various materials is filtration using a filter. Details of filtration using a filter are described in paragraph [0321] of WO 2020/004306.
- methods for reducing impurities such as metals 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 by 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.
- adsorbents can be used as adsorbents, including 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 used cleaning solution 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 a value of 0 ppt by mass or more is preferred.
- An electrically conductive compound may be added to the organic processing liquid and rinse liquid to prevent breakdown of the chemical liquid piping and various parts (filters, O-rings, tubes, etc.) due to static charging and subsequent electrostatic discharge.
- the electrically conductive compound is not particularly limited, but examples thereof include methanol.
- the amount added is not particularly limited, but in terms of maintaining favorable development characteristics or rinsing characteristics, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
- the lower limit of the amount of the electrically conductive compound added is not particularly limited, and may be 0.01% by mass or more.
- the chemical liquid piping may be made of, for example, stainless steel (SUS), or various piping coated with antistatically treated polyethylene, polypropylene, or fluororesin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.).
- antistatically treated polyethylene, polypropylene, or fluororesin may be used for the filter and O-ring.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in step (1) contains the following resin (A), a compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and a solvent (F).
- the resist composition may be a positive resist composition or a negative resist composition, but is preferably a negative resist composition. Furthermore, the resist composition is preferably a resist composition for organic solvent development.
- the resist composition may be a chemically amplified resist composition or a non-chemically amplified resist composition, but is preferably a chemically amplified resist composition. In the pattern forming method of the present invention, typically, when an organic developer is used as the developer, a negative pattern is suitably formed.
- the resist composition contains a resin (also simply referred to as "resin (A)") whose polarity changes under the action of acid, which has two or more repeating units represented by the following general formula (P1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group represented by the following general formula (Ga1), except for the case where all of the repeating units represented by the following general formula (P1) have the same la and na, and all of the bonding positions of the -OH groups in the aromatic ring group clearly represented in the following general formula (P1) are the same.
- the resin (A) has two or more repeating units represented by the following general formula (P1).
- XA 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- L a represents a single bond or —C( ⁇ O)O—.
- R xa represents a halogen atom or a hydrocarbon group, wherein —CH 2 — contained in the hydrocarbon group may be replaced by —O—, —CO—, —S— or —SO 2 —.
- Ia represents an integer of 0 to 3
- ma represents an integer of 0 to 4
- na represents an integer of 1 to 5, provided that ma and na satisfy the relationship 1 ⁇ ma+na ⁇ 5.
- multiple R xa may be the same or different.
- XA 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- the halogen atom represented by XA 1 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
- the hydrocarbon group represented by XA 1 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group, and more preferably an alkyl group.
- the alkyl group represented by XA1 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, more preferably 1 to 7, and particularly preferably 1 to 4.
- alkyl group examples 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 alkyl group may have a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by XA1 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.
- one or more 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.
- the alkenyl group represented by XA1 includes an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
- Examples of the alkenyl group include a vinyl group and an allyl group.
- the alkenyl group may have a substituent.
- the aryl group represented by XA 1 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, etc.
- the aryl group may have a substituent.
- XA 1 preferably represents a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom.
- L a represents a single bond or —C( ⁇ O)O—, and preferably represents a single bond.
- R xa represents a halogen atom or a hydrocarbon group.
- the halogen atom represented by Rxa include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
- the hydrocarbon group represented by Rxa may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include the hydrocarbon groups described above as XA1 .
- R xa may have a substituent, and preferably has a halogen atom as a substituent.
- the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom or an iodine atom is preferred.
- the hydrocarbon group represented by R xa contains —CH 2 —, at least one of the —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —S— or —SO 2 —.
- R xa is preferably a halogen atom or an alkyl group substituted with a halogen atom, more preferably a fluorine atom, an iodine atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with a fluorine atom or an iodine atom.
- na represents an integer of 1 to 5, and preferably 1 or 2.
- the substitution position of the —OH group is not particularly limited, but it is preferable that in at least one repeating unit represented by general formula (P1), an —OH group is bonded to at least one carbon atom adjacent to the carbon atom bonded to L a on the aromatic ring group clearly shown in general formula (P1).
- repeating units represented by general formula (P1) are shown below, but the present invention is not limited to these.
- the repeating units represented by general formula (P1) contained in the resin (A) may be of two or more types, and preferably of two types. However, this does not include the case where all repeating units represented by general formula (P1) have the same la and na and all -OH groups bonded at the same positions in the aromatic ring group defined in general formula (P1). In other words, when all repeating units represented by general formula (P1) have the same la and na and all -OH groups bonded at the same positions in the aromatic ring group defined in general formula (P1), even if they contain two or more repeating units with different types of XA 1 , L a , and R xa or different ma, they do not correspond to resin (A).
- the content ratio of the two or more repeating units represented by general formula (P1) contained in the resin (A) is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on, for example, the type of developer used in pattern formation.
- the content ratio of the respective repeating units may be, for example, 1:20 to 20:1, 1:10 to 10:1, 1:5 to 5:1, or 1:2 to 2:1.
- the content ratio of the respective repeating units may be 1:2 to 2:1.
- the content ratio of the respective repeating units may be 1:5 to 1:2.
- the total content of two or more repeating units represented by general formula (P1) is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and even more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in resin (A). Furthermore, the content of repeating units represented by general formula (P1) is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and even more preferably 50 mol% or less, based on all repeating units in resin (A).
- the resin (A) has a repeating unit containing an acid-decomposable group represented by the following general formula (Ga1).
- XA2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group.
- A represents a single bond or an arylene group.
- Y represents —C( ⁇ O)O— or —O—.
- R 1 to R 3 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Two of R 1 to R 3 may be bonded to form a monocycle or polycycle.
- the repeating unit represented by general formula (Ga1) is a repeating unit having a group that decomposes under the action of an acid to increase its polarity (also referred to as an "acid-decomposable group"). Specifically, it is a repeating unit having an acid-decomposable group in which a carboxyl group or a hydroxyl group as a polar group is protected with a group that is cleaved by the action of an acid, represented by -C(R 1 )(R 2 )(R 3 ).
- XA2 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group.
- the halogen atom represented by XA2 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
- the hydrocarbon group represented by XA2 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group, and more preferably an alkyl group.
- the alkyl group represented by XA2 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, more preferably 1 to 7, and particularly preferably 1 to 4.
- alkyl group examples 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 alkyl group may have a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by XA2 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.
- one or more 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.
- the alkenyl group represented by XA2 includes an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
- Examples of the alkenyl group include a vinyl group and an allyl group.
- the alkenyl group may have a substituent.
- the aryl group represented by XA2 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, etc.
- the aryl group may have a substituent.
- XA2 preferably represents a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.
- A represents a single bond or an arylene group, and is preferably a single bond.
- the arylene group represented by A include arylene groups having 6 to 18 carbon atoms, such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, an anthrylene group, and a biphenylene group, and preferably an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, more preferably a phenylene group or a naphthylene group, and even more preferably a phenylene group.
- the arylene group represented by A may have a substituent.
- R 1 to R 3 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.
- the alkyl groups represented by R 1 to R 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 10, more preferably 1 to 7, and particularly preferably 1 to 4.
- 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 alkyl group may have a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by R 1 to R 3 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.
- one or more 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 ethylene groups constituting the ring may be replaced with a vinylene group.
- the cycloalkyl group may have a substituent.
- the alkenyl group represented by R 1 to R 3 includes an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
- alkenyl group examples include a vinyl group and an allyl group.
- the alkenyl group may have a substituent.
- the aryl group represented by R 1 to R 3 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, etc.
- the aryl group may have a substituent.
- R 1 to R 3 have a halogen atom.
- the halogen atom that R 1 to R 3 have is preferably a fluorine atom or an iodine atom, and more preferably an iodine atom.
- Two of R 1 to R 3 may be bonded to form a ring.
- the ring formed by bonding two of R 1 to R 3 may be a monocycle or a polycycle.
- the number of carbon atoms in the ring is preferably 3 to 20, more preferably 4 to 15.
- the ring is preferably a cycloalkane ring.
- one or more 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.
- a heteroatom such as an oxygen atom
- a group containing a heteroatom such as a carbonyl group
- vinylidene group a vinylidene group
- the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
- the ring may have a substituent.
- R 1 to R 3 may or may not contain an acid-decomposable group, but it is preferable that R 1 to R 3 do not contain an acid-decomposable group.
- the molecular weight of the compound represented by the following general formula (Ga2) containing R 1 to R 3 in general formula (Ga1) is 125 or more.
- R 1 , R 2 and R 3 have the same meanings as R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (Ga1) above, respectively.
- At least one of the repeating units represented by general formula (Ga1) has formula weights of R 1 to R 3 such that the molecular weight of the compound represented by general formula (Ga2) is 125 or more.
- the molecular weight of the compound represented by general formula (Ga2) including R 1 to R 3 is 125 or more, it is believed that the dissolution contrast between exposed and unexposed areas is improved, and the LWR and resolution are further improved.
- the Ohnishi parameter for the repeating unit total number of atoms in the repeating unit/(number of carbon atoms in the repeating unit-number of nitrogen atoms in the repeating unit)
- the carbon density tends to be high.
- the molecular weight of the compound represented by general formula (Ga2) is preferably 125 or more and 500 or less, more preferably 150 or more and 400 or less, and even more preferably 175 or more and 300 or less.
- repeating units represented by general formula (Ga1) are shown below, but the present invention is not limited to these.
- the content of the repeating units represented by general formula (Ga1) is preferably 50 mol% or more, more preferably more than 60 mol%, and even more preferably 65 mol% or more, based on the total repeating units in the resin (A).
- the content of the repeating units represented by general formula (Ga1) is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, and even more preferably 75 mol% or less, based on the total repeating units in the resin (A).
- the repeating unit represented by general formula (Ga1) contained in the resin (A) may be one type or two or more types. When the repeating unit represented by general formula (Ga1) contained in the resin (A) is two or more types, it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned suitable content range.
- the resin (A) may contain a repeating unit having an acid-decomposable group in addition to the repeating unit represented by the general formula (Ga1) above.
- a repeating unit having an acid-decomposable group in addition to the repeating unit having an acid-decomposable group described below, a repeating unit having an acid-decomposable group containing an unsaturated bond is preferred.
- the acid-decomposable group is a group that decomposes under the action of an acid and exhibits increased polarity.
- the acid-decomposable group is 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 a polar group is protected with a group (leaving group) that is eliminated by the action of an acid. It is preferable that the polarity of the resin (A) increases under the action of an acid, and the solubility in organic solvents decreases.
- Examples of the polar group 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 a tris(alkylsulfonyl)methylene group, as well as alcoholic hydroxyl groups.
- acidic groups such as a carboxy group, a phenolic
- the polar group is preferably a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), or a sulfonic acid group.
- Examples of the group that is eliminated by the action of an acid include groups represented by formulae (Y1) to (Y4).
- Formula (Y1) -C(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 )
- Formula (Y3) -C(R 36 )(R 37 )(OR 38 )
- Rx1 to Rx3 each independently represent an alkyl group (linear or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an alkenyl group (linear or branched), or an aryl group (monocyclic or polycyclic).
- Rx1 to Rx3 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.
- Rx 1 to Rx 3 may be bonded to form a monocycle or polycycle.
- 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, or 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 alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
- the ring formed by bonding two of Rx 1 to Rx 3 is preferably a cycloalkyl group.
- the cycloalkyl group formed by bonding 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.
- 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.
- Rx1 is preferably a methyl group or an ethyl group, and Rx2 and Rx3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is, for example, a resist composition for EUV exposure
- the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, or aryl group represented by Rx 1 to Rx 3 , and the ring formed by bonding two of Rx 1 to Rx 3 further have a fluorine atom or an iodine atom as a substituent.
- R 36 to R 38 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- R 37 and R 38 may be 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 group containing a heteroatom such as an oxygen atom and/or a heteroatom such as a carbonyl group.
- one or more methylene groups may be replaced with a group containing a heteroatom such as an oxygen atom and/or a heteroatom such as a carbonyl group.
- R 38 may bond 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.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is, for example, a resist composition for EUV exposure
- the monovalent organic groups represented by R 36 to R 38 and the ring formed by bonding R 37 and R 38 together further have a fluorine atom or an iodine atom as a substituent.
- Formula (Y3) is preferably a group represented by the following formula (Y3-1):
- L Y1 and L Y2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group formed by combining these (for example, a group formed by combining an alkyl group and an aryl group).
- M Y1 represents a single bond or a divalent linking group.
- QY1 represents an alkyl group which may contain a heteroatom, a cycloalkyl group which may contain a heteroatom, an aryl group which may contain a heteroatom, an amino group, an ammonium group, a mercapto group, a cyano group, an aldehyde group, or a group formed by combining these (for example, a group formed by combining an alkyl group and a cycloalkyl group).
- the alkyl and cycloalkyl groups may, for example, have one methylene group replaced with a heteroatom such as an oxygen atom or a group containing a heteroatom such as a carbonyl group.
- one of L Y1 and L Y2 is a hydrogen atom, and the other is an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group formed by combining an alkylene group and an aryl group. At least two of Q Y1 , M Y1 and L Y1 may be bonded to form a ring (preferably a 5- or 6-membered ring). From the viewpoint of miniaturizing the pattern, L Y2 is preferably a secondary or tertiary alkyl group, and more preferably a tertiary alkyl group.
- Examples of secondary alkyl groups include an isopropyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group, and examples of tertiary alkyl groups include a tert-butyl group and an adamantane group.
- the Tg (glass transition temperature) and activation energy are increased, thereby ensuring film strength and suppressing fogging.
- * represents a bonding position.
- 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 preferably an aryl group.
- the ring atom in the non-aromatic ring adjacent to the ring atom directly bonded to the polar group (or its residue) does not have a halogen atom such as a fluorine atom as a substituent.
- Other groups that are eliminated by the action of an acid include a 2-cyclopentenyl group having a substituent (such as an alkyl group), such as a 3-methyl-2-cyclopentenyl group, and a cyclohexyl group having a substituent (such as an alkyl group), such as a 1,1,4,4-tetramethylcyclohexyl group.
- the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a repeating unit represented by formula (A).
- L1 represents a divalent linking group which may have a fluorine atom or an iodine atom
- R1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an iodine atom, an alkyl group which may have a fluorine atom or an iodine atom, or an aryl group which may have a fluorine atom or an iodine atom
- R2 represents a leaving group which is eliminated by the action of an acid and which may have a fluorine atom or an iodine atom, provided that at least one of L1 , R1 , and R2 has a fluorine atom or an iodine atom.
- Examples of the divalent linking group represented by L1 which may have a fluorine atom or an iodine atom include -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, hydrocarbon groups which may have a fluorine atom or an iodine atom (for example, alkylene groups, cycloalkylene groups, alkenylene groups, and arylene groups), and linking groups in which a plurality of these are linked together.
- -CO-, an arylene group, or -arylene group-alkylene group having a fluorine atom or an iodine atom- is preferred as L1
- -CO- or -arylene group-alkylene group having a fluorine atom or an iodine atom- is more preferred.
- the arylene group is preferably a phenylene group.
- the alkylene group may be 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 3.
- the total number of fluorine atoms and iodine atoms contained in the alkylene group having a fluorine atom or an iodine atom is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 2 to 10, and even more preferably 3 to 6.
- the alkyl group represented by R1 may be 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 3.
- the total number of fluorine atoms and iodine atoms contained in the alkyl group having a fluorine atom or an iodine atom, represented by R1 is not particularly limited, but is preferably 1 or more, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 3.
- the alkyl group represented by R1 may contain a heteroatom other than a halogen atom, such as an oxygen atom.
- Examples of the leaving group represented by R2 which may have a fluorine atom or an iodine atom include leaving groups represented by the above formulae (Y1) to (Y4) and which have a fluorine atom or an iodine atom.
- the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a repeating unit represented by formula (AI), excluding those corresponding to the repeating unit represented by general formula (Ga1) above.
- Xa1 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent.
- T represents a single bond or a divalent linking group.
- Rx1 to Rx3 each independently represent an alkyl group (linear or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an alkenyl group (linear or branched), or an aryl group (monocyclic or polycyclic). However, when all of Rx1 to Rx3 are alkyl groups (linear or branched), it is preferable that at least two of Rx1 to Rx3 are methyl groups. Two of Rx 1 to Rx 3 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic ring (such as a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group).
- Examples of the alkyl group represented by Xa1 which may have a substituent include a methyl group or a group represented by -CH 2 -R 11.
- R 11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group, or a monovalent organic group.
- Examples of the monovalent organic group represented by R 11 include an alkyl group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an acyl group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and an alkoxy group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, with an alkyl group having 3 or less carbon atoms being preferred, and a methyl group being more preferred.
- Xa1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
- Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, an aromatic ring group, a -COO-Rt- group, and an -O-Rt- group, where Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
- T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group.
- Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a —CH 2 — group, a —(CH 2 ) 2 — group, or a —(CH 2 ) 3 — group.
- the alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or 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, or 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 alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
- the cycloalkyl group formed by combining two of Rx1 to Rx3 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group.
- Polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are also preferred. Of these, a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is preferred.
- cycloalkyl group formed by bonding 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 containing a heteroatom such as a carbonyl group, or a vinylidene group. Furthermore, in these cycloalkyl groups, one or more of the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
- Rx1 is preferably a methyl group or an ethyl group, and Rx2 and Rx3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group.
- the repeating unit represented by formula (AI) is preferably an acid-decomposable (meth)acrylic acid tertiary alkyl ester repeating unit (a repeating unit in which Xa1 represents a hydrogen atom or a methyl group and T represents a single bond).
- the resin (A) may have, as the repeating unit having an acid-decomposable group, a repeating unit having an acid-decomposable group containing an unsaturated bond.
- the repeating unit having an acid-decomposable group containing an unsaturated bond is preferably a repeating unit represented by formula (B), excluding those corresponding to the repeating unit represented by general formula (Ga1) above.
- Xb represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group which may have a substituent.
- L represents a single bond or a divalent linking group which may have a substituent.
- Ry1 to Ry3 each independently represent a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or a monocyclic or polycyclic aryl group, with the proviso that at least one of Ry1 to Ry3 represents an alkenyl group, an alkynyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkenyl group, or a monocyclic or polycyclic aryl group.
- Two of Ry 1 to Ry 3 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic ring (such as a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group or cycloalkenyl group).
- Examples of the alkyl group represented by Xb which may have a substituent include a methyl group or a group represented by -CH 2 -R 11.
- R 11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group, or a monovalent organic group, and examples include an alkyl group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an acyl group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and an alkoxy group having 5 or less carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, with an alkyl group having 3 or less carbon atoms being preferred, and a methyl group being more preferred.
- Xb is preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
- Examples of the divalent linking group for L include a -Rt- group, a -CO- group, a -COO-Rt- group, a -COO-Rt-CO- group, a -Rt-CO- group, and a -O-Rt- group, where Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or an aromatic ring group, and an aromatic ring group is preferred.
- L is preferably a -Rt- group, a -CO- group, a -COO-Rt-CO- group, or a -Rt-CO- group, where Rt may have a substituent such as a halogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group.
- the alkyl group of Ry 1 to Ry 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
- the cycloalkyl groups of Ry 1 to Ry 3 are preferably monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups, or polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl, tetracyclodecanyl, tetracyclododecanyl, and adamantyl groups.
- the aryl group of Ry 1 to Ry 3 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
- the alkenyl group of Ry 1 to Ry 3 is preferably a vinyl group.
- the alkynyl group of Ry 1 to Ry 3 is preferably an ethynyl group.
- the cycloalkenyl groups of Ry 1 to Ry 3 are preferably cyclopentyl groups and monocyclic cycloalkyl groups such as cyclohexyl groups, which have a structure containing a double bond in part thereof.
- the cycloalkyl group formed by combining two of Ry1 to Ry3 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, etc.
- a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferred.
- cycloalkyl group or cycloalkenyl group formed by bonding two of Ry1 to Ry3 for example, one of the methylene groups constituting the ring may be replaced with a heteroatom such as an oxygen atom, a carbonyl group, a group containing a heteroatom such as an -SO2- group or an -SO3- group, a vinylidene group, or a combination thereof.
- a heteroatom such as an oxygen atom, a carbonyl group, a group containing a heteroatom such as an -SO2- group or an -SO3- group, a vinylidene group, or a combination thereof.
- one or more ethylene groups constituting the cycloalkane ring or cycloalkene ring may be replaced with a vinylene group.
- Ry1 is a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, an allyl group, or an aryl group
- Ry2 and Ry3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group or cycloalkenyl group.
- examples of the substituent include an alkyl group (having 1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (having 1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms).
- the number of carbon atoms in the substituent is preferably 8 or less.
- the repeating unit represented by formula (B) is preferably an acid-decomposable (meth)acrylic acid tertiary ester repeating unit (a repeating unit in which Xb represents a hydrogen atom or a methyl group and L represents a -CO- group), an acid-decomposable hydroxystyrene tertiary alkyl ether repeating unit (a repeating unit in which Xb represents a hydrogen atom or a methyl group and L represents a phenyl group), or an acid-decomposable styrene carboxylic acid tertiary ester repeating unit (a repeating unit in which Xb represents a hydrogen atom or a methyl group and L represents a -Rt-CO- group (Rt is an aromatic group)).
- an acid-decomposable (meth)acrylic acid tertiary ester repeating unit a repeating unit in which Xb represents a hydrogen atom or a methyl group and L represents
- repeating units having an acid-decomposable group containing an unsaturated bond include the repeating units described in paragraphs [0067] to [0071] of WO 2022/024928. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- the content of the repeating units having other acid-decomposable groups is preferably 50 mol% or more, more preferably more than 60 mol%, and even more preferably 65 mol% or more, based on the total repeating units in the resin (A).
- the content of the repeating units having other acid-decomposable groups is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, and even more preferably 75 mol% or less, based on the total repeating units in the resin (A).
- the repeating unit having another acid-decomposable group contained in the resin (A) may be one type or two or more types. When the repeating unit having another acid-decomposable group contained in the resin (A) is two or more types, the total content thereof is preferably within the above-mentioned suitable content range.
- the resin (A) may contain a repeating unit having an acid group in addition to the repeating unit represented by (Pa1) above.
- the acid group is preferably, for example, a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), a sulfonic acid group, a sulfonamide group, or an isopropanol group.
- hexafluoroisopropanol group one or more (preferably one or two) fluorine atoms may be substituted with a group other than a fluorine atom (such as an alkoxycarbonyl group).
- the acid group thus formed is also preferred. Furthermore, one or more fluorine atoms may be substituted with a group other than a fluorine atom to form a ring containing -C(CF 3 )(OH)-CF 2 -.
- the repeating unit having an acid group is preferably a repeating unit different from the repeating unit having the acid-decomposable group described above.
- the repeating unit having an acid group may have a fluorine atom or an iodine atom. Specific examples of repeating units having an acid group include the repeating units described in paragraphs [0088] to [0089] and [0103] to [0110] of WO 2022/024928. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- the repeating unit having an acid group is preferably a repeating unit having a phenolic hydroxyl group.
- the repeating unit having a phenolic hydroxyl group is preferably a repeating unit different from the repeating unit having the acid-decomposable group described above.
- the repeating unit having an acid group is preferably a repeating unit represented by the following formula (Pa1).
- Resin (A) preferably contains a repeating unit represented by the following formula (Pa1). However, this does not include repeating units corresponding to the repeating unit represented by the above general formula (P1).
- R a1 and R a2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- L a1 represents a single bond or a divalent linking group.
- Ar a1 represents an aromatic ring group.
- Ar a1 and R a2 or L a1 may be bonded to each other via a single bond or a linking group.
- R X represents a substituent other than a hydroxy group.
- n represents an integer of 1 or more and 9 or less.
- m represents an integer of 0 or more and 8 or less.
- R a1 and R a2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- the substituents represented by R a1 and R a2 are not particularly limited, but are preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
- the alkyl group represented by R a1 and R a2 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, more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 3.
- alkyl group examples 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 alkyl group may have a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by R a1 and R a2 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.
- the cycloalkyl group may have a substituent.
- Examples of the halogen atom represented by R a1 and R a2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom or an iodine atom is preferred.
- the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by R a1 and R a2 may be either linear or branched.
- the number of carbon atoms in 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 alkoxycarbonyl group may have a substituent.
- L a1 represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group represented by L a1 is not particularly limited, and examples thereof include —COO—, —CONR a3 —, an alkylene group, and a group formed by combining two or more of these groups.
- R a3 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.
- the alkylene group may have a substituent.
- R a3 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 alkyl groups having 8 or less carbon atoms are preferred.
- Ar a1 in formula (Pa1) represents an aromatic ring group, specifically an (m+n+1)-valent aromatic ring group.
- the aromatic ring group represented by Ar a1 may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably a group containing an aromatic hydrocarbon having 6 to 18 carbon atoms, such as benzene, naphthalene, anthracene, or naphthacene.
- the aromatic heterocyclic group preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom as a ring member.
- Preferred examples of the aromatic heterocyclic group include groups containing an aromatic heterocycle having 4 to 20 ring atoms, such as thiophene, furan, pyridine, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, and thiazole.
- Ar a1 may be bonded to R a2 or L a1 by a single bond or via a linking group.
- the linking group include -O-, -S-, -CO-, -CO 2 -, -SO-, -SO 2 -, alkylene groups (preferably having 1 to 5 carbon atoms), alkenylene groups (preferably having 2 to 5 carbon atoms), and groups formed by combining two or more of these.
- the alkylene groups and alkenylene groups may have a substituent.
- R 1 X represents a substituent other than a hydroxy group.
- substituent represented by R 1 X include a carboxyl group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, and groups formed by combining two or more of these.
- hydrocarbon group represented by R 1 X include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 5 to 15 carbon atoms), and an alkenyl group (preferably having 2 to 10 carbon atoms).
- the substituent represented by R 1 X preferably has a halogen atom.
- the halogen atom is preferably a fluorine atom or an iodine atom, more preferably an iodine atom.
- the hydrocarbon group represented by R X may have a substituent. When the hydrocarbon group represented by R X contains —CH 2 —, at least one of the —CH 2 — may be replaced with at least one selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S— and —SO 2 —.
- n represents an integer of 1 or greater and 9 or less, preferably an integer of 1 or greater and 5 or less, and more preferably an integer of 1 or greater and 4 or less.
- m represents an integer of 0 or more and 8 or less, preferably an integer of 0 or more and 4 or less, and more preferably an integer of 0 or more and 3 or less.
- G1 and G2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group, a hydroxy group, or a hydroxymethyl group.
- f1 represents an integer of 1 to 3.
- the total content of repeating units represented by general formula (P1) and repeating units having other acid groups is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and even more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in resin (A). Furthermore, the total content of repeating units represented by general formula (P1) and repeating units having other acid groups is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and even more preferably 50 mol% or less, based on all repeating units in resin (A).
- the resin (A) preferably contains a repeating unit having an aromatic ring.
- the aromatic ring may be an aromatic hydrocarbon or an aromatic heterocycle.
- the aromatic hydrocarbon is preferably an aromatic hydrocarbon having 6 to 18 carbon atoms, such as benzene, naphthalene, anthracene, or naphthacene.
- the aromatic heterocyclic group preferably contains at least one heteroatom selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom as a ring member.
- the aromatic heterocycle is preferably an aromatic heterocycle having 4 to 20 ring atoms, such as thiophene, furan, pyridine, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, or thiazole.
- the repeating unit having an aromatic ring is not particularly limited, but examples thereof include the repeating unit represented by the above formula (Pa1).
- the resin (A) may also have a repeating unit that has neither an acid-decomposable group nor an acid group, but has a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom (hereinafter also referred to as unit X).
- the ⁇ repeating unit that has neither an acid-decomposable group nor an acid group, but has a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom> is preferably different from other types of repeating units belonging to Group A, such as the ⁇ repeating unit having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group> and the ⁇ repeating unit having a photoacid-generating group> described below.
- the repeating unit represented by formula (C) is preferred as unit X.
- L5 represents a single bond or an ester group.
- R9 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a fluorine atom or an iodine atom.
- R10 represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a fluorine atom or an iodine atom, a cycloalkyl group which may have a fluorine atom or an iodine atom, an aryl group which may have a fluorine atom or an iodine atom, or a group which is a combination thereof.
- Specific examples of repeating units having a fluorine atom or an iodine atom include the repeating units described in paragraphs [0116] to [0117] of WO 2022/024928, the descriptions of which are incorporated herein by reference.
- the content of units X is preferably 0 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and even more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in resin (A).
- the upper limit is preferably less than 45 mol%, more preferably 35 mol% or less, based on all repeating units in resin (A).
- the total content of repeating units having at least one of a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom in the repeating units of the resin (A) is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, even more preferably 30 mol% or more, and particularly preferably 40 mol% or more, based on all repeating units of the resin (A).
- Examples of the repeating unit having at least one of a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom include a repeating unit having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom and an acid-decomposable group, a repeating unit having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom and an acid group, and a repeating unit having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
- the resin (A) may have a repeating unit (hereinafter also referred to as "unit Y") having at least one type selected from the group consisting of a lactone group, a sultone group, and a carbonate group. It is also preferred that the unit Y does not have a hydroxyl group or an acid group such as a hexafluoropropanol group.
- the lactone group or sultone group may have a lactone structure or sultone structure.
- the lactone structure or sultone structure is preferably a 5- to 7-membered ring lactone structure or a 5- to 7-membered ring sultone structure.
- a 5- to 7-membered ring lactone structure to which another ring structure is fused in the form of a bicyclo structure or a spiro structure or a 5- to 7-membered ring sultone structure to which another ring structure is fused in the form of a bicyclo structure or a spiro structure, is more preferred.
- Resin (A) preferably has a repeating unit having a lactone group, sultone group, or carbonate group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a ring member atom of a lactone structure represented by any of the following formulas (LC1-1) to (LC1-22), a sultone structure represented by any of the following formulas (SL1-1) to (SL1-3), or a cyclic carbonate ester structure represented by any of the following formulas (CC1-1) to (CC1-2), and the lactone group, sultone group, or carbonate group may be directly bonded to the main chain.
- the ring member atom of the lactone group, sultone group, or carbonate group may constitute the main chain of Resin (A).
- the lactone group, sultone group, and carbonate group may have a substituent.
- R L represents a substituent.
- the multiple R Ls may be the same or different.
- R Ls include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, a halogen atom, a cyano group, and an acid-decomposable group.
- e1 represents an integer of 0 to 4. When multiple e1s are present, the multiple e1s may be the same or different. When e1 is 2 or more, the multiple R Ls may be the same or different, and the multiple R Ls may be bonded to form a ring.
- An example of a repeating unit having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group is a repeating unit represented by the following formula (AI-2):
- Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group of Rb 0 may have a substituent.
- Preferred examples of the substituent that the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
- Examples of the halogen atom of Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
- Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent linking group formed by combining these.
- Ab is preferably a single bond or a linking group represented by -Ab 1 -CO 2 -.
- Ab 1 is a linear or branched alkylene group, or a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, and is preferably a methylene group, ethylene group, cyclohexylene group, adamantylene group, or norbornylene group.
- V represents a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring member atom of a lactone structure represented by any one of formulas (LC1-1) to (LC1-22), a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring member atom of a sultone structure represented by any one of formulas (SL1-1) to (SL1-3), or a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring member atom of a cyclic carbonate structure represented by any one of formulas (CC1-1) to (CC1-2).
- optical isomers exist in a repeating unit having a lactone group or a sultone group
- any optical isomer may be used.
- one optical isomer may be used alone, or multiple optical isomers may be used in combination.
- its optical purity (ee) is preferably 90 or higher, and more preferably 95 or higher.
- the carbonate group is preferably a cyclic carbonate group.
- the repeating unit having a cyclic carbonate group see, for example, paragraphs [0127] to [0133] of WO 2022/024928, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
- the content of unit Y is preferably 1 mol% or more, and more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in resin (A).
- the upper limit is preferably less than 40 mol%, and more preferably 35 mol% or less, based on all repeating units in resin (A).
- the resin (A) may contain a repeating unit having a group that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (also referred to as a "photoacid-generating group").
- a repeating unit having a photoacid generating group examples include a repeating unit represented by formula (4).
- 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 moiety that is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid in the 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—, and R represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an organic group having 1 to 10 carbon atoms, such as an alkyl group, cycloalkyl group, or 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, cycloalkylene group and arylene group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituent T described above.
- R 40 is preferably a group represented by the following formula (S4-1).
- Q 1 ⁇ represents an acid residue
- M 1 + 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, such as an organic group having 1 to 10 carbon atoms, and is preferably an alkyl group, a fluoroalkyl group, or an aryl group), and more preferably a sulfonate anion group.
- the description, specific examples, and preferred range of M + are the same as those of M + in the description of the photoacid generator (B) described below.
- repeating units having a photoacid generating group include the repeating units described in [0094] to [0105] of JP 2014-041327 A, the repeating unit described in [0094] of WO 2018/193954 A, and the repeating unit described in [0138] of WO 2022/024928 A. The above descriptions are incorporated herein by reference.
- Examples of the repeating unit represented by formula (4) include the repeating units described in paragraphs [0094] to [0105] of JP 2014-041327 A and the repeating unit described in paragraph [0094] of WO 2018/193954 A.
- the content of the repeating unit having a photoacid generating group is preferably 1 mol% or more, more preferably 3 mol% or more, and particularly preferably 5 mol% or more, based on the total repeating units in the resin (A). Also, the content of the repeating unit having a photoacid generating group is preferably less than 40 mol%, more preferably 30 mol% or less, and particularly preferably 20 mol% or less, based on the total repeating units in the resin (A). It is also preferred that the resin (A) does not contain a repeating unit having a photoacid generating group.
- the resin (A) may have a repeating unit represented by the following formula (V-1) or (V-2).
- the repeating units represented by the following formulae (V-1) and (V-2) are preferably repeating units different from the repeating units described above.
- R6 and R7 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl 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 carboxyl group.
- the alkyl group a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferred.
- n3 represents an integer of 0 to 6.
- n4 represents an integer of 0 to 4.
- X4 is a methylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom.
- Examples of the repeating unit represented by formula (V-1) or (V-2) are shown below.
- 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.
- Resin (A) preferably has a high glass transition temperature (Tg) in order to suppress excessive diffusion of generated acid or pattern collapse during development.
- Tg is preferably higher than 90° C., more preferably higher than 100° C., even more preferably higher than 110° C., and particularly preferably higher than 125° C.
- Tg is preferably 400° C. or lower, more preferably 350° C. or lower.
- the glass transition temperature (Tg) of a polymer such as resin (A) (hereinafter referred to as "Tg of a repeating unit") is calculated by the following method.
- the Tg of a homopolymer consisting of only each repeating unit contained in the polymer is calculated by the Bicerano method.
- the mass proportion (%) of each repeating unit relative to all repeating units in the polymer is calculated.
- the Tg at each mass proportion is calculated using the Fox formula (described in Materials Letters 62 (2008) 3152, etc.), and these are summed to obtain the Tg (°C) of the polymer.
- the Bicerano method is described in "Prediction of Polymer Properties," Marcel Dekker Inc., New York (1993). Calculation of Tg by the Bicerano method can be performed using polymer property estimation software MDL Polymer (MDL Information Systems, Inc.).
- the resin (A) may have a repeating unit having at least one type of group selected from a lactone group, a sultone group, a carbonate group, a hydroxyl group, a cyano group, and an alkali-soluble group.
- the repeating unit having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group contained in the resin (A) include the repeating units described above in ⁇ Repeating units having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group>.
- the preferred content is also as described above in ⁇ Repeating units having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group>.
- the resin (A) may have a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group, which improves adhesion to the substrate.
- the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having a saturated hydrocarbon group having a hydroxyl group or a cyano group (substituted with a hydroxyl group or a cyano group), or may be a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group.
- the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group preferably does not have an acid-decomposable group. Examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group include those described in paragraphs [0081] to [0084] of JP 2014-098921 A.
- the resin (A) may have a repeating unit having an alkali-soluble group.
- the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol group (e.g., a hexafluoroisopropanol group) substituted at the ⁇ -position with an electron-withdrawing group, with a carboxyl group being preferred.
- Resin (A) containing a repeating unit having an alkali-soluble group enhances resolution in contact hole applications. Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group include those described in paragraphs [0085] and [0086] of JP 2014-098921 A.
- Resin (A) may have an alicyclic hydrocarbon structure and a repeating unit that is not acid-decomposable. This reduces the elution of low-molecular-weight components from the resist film into the immersion liquid during immersion exposure.
- repeating units that have an alicyclic hydrocarbon structure and are not acid-decomposable include repeating units derived from 1-adamantyl(meth)acrylate, diamantyl(meth)acrylate, tricyclodecanyl(meth)acrylate, or cyclohexyl(meth)acrylate.
- the resin (A) may have a repeating unit represented by formula (III) that does not have either a hydroxyl group or a cyano group.
- R5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
- Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group or a —CH 2 —O—Ra 2 group, where Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.
- Examples of the repeating unit represented by formula (III) that does not have either a hydroxyl group or a cyano group include those described in paragraphs [0087] to [0094] of JP-A-2014-098921.
- the resin (A) may have repeating units other than the repeating units described above.
- the resin (A) may have a repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit having an oxathiane ring group, a repeating unit having an oxazolone ring group, a repeating unit having a dioxane ring group, and a repeating unit having a hydantoin ring group.
- resin (A) may contain various repeating structural units for the purpose of adjusting dry etching resistance, suitability for standard developers, substrate adhesion, resist profile, resolution, heat resistance, sensitivity, etc.
- resin (A) particularly when the resist composition is used as an ArF actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, it is preferable that all of the repeating units are composed of repeating units derived from compounds having ethylenically unsaturated bonds. It is also particularly preferable that all of the repeating units are composed of (meth)acrylate-based repeating units.
- all of the repeating units are composed of (meth)acrylate-based repeating units
- any of the following can be used: all of the repeating units are methacrylate-based repeating units, all of the repeating units are acrylate-based repeating units, or all of the repeating units are a mixture of methacrylate-based repeating units and acrylate-based repeating units; and it is preferable that acrylate-based repeating units account for 50 mol% or less of all repeating units.
- resin (A) contains at least one group selected from the group consisting of a lactone group, a carbonate group, a sultone group, and a saturated hydrocarbon group having a hydroxyl group.
- resin (A) further improves etching resistance and LWR performance.
- resin (A) contains a repeating unit having a group that generates acid upon irradiation with actinic rays or radiation (a photoacid-generating group).
- a photoacid-generating group When resin (A) contains a repeating unit having a photoacid-generating group, the distribution of the material becomes more uniform, the variation in acid concentration is reduced, and the LWR performance is further improved.
- resin (A) contains a repeating unit having an iodine atom.
- a repeating unit having an iodine atom in resin (A), the absorptivity of EUV light and other radiation is increased, the effects of shot noise can be reduced, and LWR performance is further improved.
- the resin (A) can be synthesized by a conventional method (for example, radical polymerization).
- the weight average molecular weight (Mw) of the resin (A) 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, as determined by GPC in terms of polystyrene.
- the dispersity (molecular weight distribution, Mw/Mn) of the resin (A) is preferably from 1.0 to 5.0, more preferably from 1.0 to 3.0, even more preferably from 1.1 to 2.0, and particularly preferably from 1.1 to 1.5. The smaller the dispersity, the better the resolution and resist shape, and further the smoother the sidewalls of the resist pattern and the better the roughness.
- the content of the resin (A) in the resist composition is preferably from 30.0 to 99.9 mass %, more preferably from 40.0 to 90.0 mass %, and even more preferably from 50.0 to 80.0 mass %, based on the total solid content of the resist composition.
- the resin (A) may be used alone or in combination of two or more. When two or more resins are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
- the resist composition contains a photoacid generator (B) (also simply referred to as “photoacid generator (B)”) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
- the photoacid generator (B) may be in the form of a low molecular weight compound, or may be incorporated into a part of a polymer. Alternatively, the photoacid generator (B) may be in the form of a low molecular weight compound and in the form of a polymer in combination. When the photoacid generator (B) is in the form of a low molecular weight compound, the molecular weight of the photoacid generator (B) is not particularly limited, but is preferably 100 to 3,000, more preferably 150 to 2,500, and even more preferably 200 to 2,000.
- the photoacid generator (B) When the photoacid generator (B) 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 it may be incorporated into a resin different from the resin (A).
- the resist composition preferably contains a photoacid generator (B) that is a compound different from the resin (A).
- the resist composition may or may not contain a separate photoacid generator (B).
- Examples of the photoacid generator (B) 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, aralkylcarboxylic acids, etc.), carbonylsulfonylimide acids, bis(alkylsulfonyl)imide acids, and tris(alkylsulfonyl)methide acids.
- M + represents a cation, preferably an organic cation.
- the organic cation is preferably a cation represented by formula (ZaI) (hereinafter also referred to as “cation (ZaI)”) or a cation represented by formula (ZaII) (hereinafter also referred to as “cation (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.
- 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 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 -.
- Suitable embodiments of the organic cation in formula (ZaI) include cation (ZaI-1), cation (ZaI-2), cation (ZaI-3b), and cation (ZaI-4b), which will be described later.
- the cation (ZaI-1) is an arylsulfonium cation in which at least one of R 201 to R 203 in the above formula (ZaI) is an aryl group.
- the arylsulfonium cation all of R 201 to R 203 may be aryl groups, or some of R 201 to R 203 may be aryl groups, with the remainder being alkyl groups or cycloalkyl groups.
- R 201 to R 203 may be an aryl group, and the remaining two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, which may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group in the ring.
- Examples of the group formed by bonding two of R 201 to R 203 include alkylene groups in which one or more methylene groups may be substituted with oxygen atoms, sulfur atoms, ester groups, amide groups, and/or carbonyl groups (e.g., butylene group, pentylene group, and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -).
- Arylsulfonium cations include triarylsulfonium cations, diarylalkylsulfonium cations, aryldialkylsulfonium cations, diarylcycloalkylsulfonium cations, and aryldicycloalkylsulfonium cations.
- the aryl group contained in the arylsulfonium cation is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
- the aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure containing an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue.
- the arylsulfonium cation has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
- the alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium cation optionally has is preferably a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, or a cyclohexyl group.
- Preferred substituents that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 may have are alkyl groups (e.g., having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (e.g., having 3 to 15 carbon atoms), aryl groups (e.g., having 6 to 14 carbon atoms), alkoxy groups (e.g., having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkylalkoxy groups (e.g., having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms (e.g., fluorine and iodine), hydroxyl groups, carboxyl groups, ester groups, sulfinyl groups, sulfonyl groups, alkylthio groups, and phenylthio groups.
- alkyl groups e.g., having 1 to 15 carbon atoms
- cycloalkyl groups e.g., having 3 to 15 carbon atoms
- the above substituents may further have a substituent, if possible, and it is also preferred that the above alkyl group has a halogen atom as a substituent to form a halogenated alkyl group such as a trifluoromethyl group. It is also preferred that the above substituents are combined in any manner to form an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group is intended to be a group that decomposes under the action of an acid to generate a polar group, and preferably has a structure in which the polar group is protected by a group that leaves under the action of an acid.
- the polar group and the leaving group are as described above.
- Cation (ZaI-2) is a cation in which R 201 to R 203 in formula (ZaI) each independently represent an organic group that does not have an aromatic ring.
- the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a heteroatom.
- the organic group having no aromatic ring represented by R 201 to R 203 preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 1 to 20 carbon atoms.
- R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group, and still more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
- Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 include linear alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms or branched alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (e.g., methyl, ethyl, propyl, butyl, and pentyl), and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, and norbornyl).
- R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group. It is also preferred that the substituents of R 201 to R 203 each independently form an acid-decomposable group by any combination of the substituents.
- the cation (ZaI-3b) is a cation represented by the following formula (ZaI-3b).
- R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, an alkylthio group, or an arylthio group.
- R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (for example, a t-butyl group), a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
- R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group. It is also preferred that the substituents of R 1c to R 7c and R x and R y each independently form an acid-decomposable group through any combination of the substituents.
- R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring, and each of these rings may independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
- the ring include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, and a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings.
- the ring include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
- Examples of groups formed by combining two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include alkylene groups such as butylene and pentylene, in which a methylene group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
- the groups formed by combining R 5c and R 6c , and R 5c and R x are preferably a single bond or an alkylene group, such as a methylene group or an ethylene group.
- R 1c to R 5c , R 6c , R 7c , R x , R y , and the rings formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may have a substituent.
- the cation (ZaI-4b) is a cation represented by the following formula (ZaI-4b).
- a halogen atom for example, a fluorine atom or an iodine atom
- R13 represents a hydrogen atom, a halogen atom (for example, a fluorine atom or an iodine atom), a hydroxyl group, an alkyl group, a halogenated alkyl
- R 14 represents a hydroxyl group, a halogen atom (for example, a fluorine atom or an iodine atom), an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a group containing a cycloalkyl group (which may be a cycloalkyl group itself or a group containing a cycloalkyl group as a part). These groups may have a substituent. When multiple R 14s are present, each independently represents the above group such as a hydroxyl group.
- a halogen atom for example, a fluorine atom or an iodine atom
- an alkyl group for example, a fluorine atom or an iodine atom
- a halogenated alkyl group
- Each R 15 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group.
- Two R 15 may be bonded to each other to form a ring.
- the ring skeleton may contain a heteroatom such as an oxygen atom or a nitrogen atom.
- it is preferred that two R 15 's are alkylene groups and bond to each other to form a ring structure.
- the alkyl group, the cycloalkyl group, the naphthyl group, and the ring formed by bonding two R 15 's to each other may have a substituent.
- the alkyl groups of R 13 , R 14 , and R 15 may be linear or branched.
- the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
- the alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, or the like. It is also preferred that the substituents R 13 to R 15 and R x and R y each independently form an acid-decomposable group through any combination of the substituents.
- R 204 and R 205 each independently represent an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
- the aryl group of R 204 and R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
- the aryl group of R 204 and R 205 may be an aryl group having a heterocycle containing an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like.
- Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocycle include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
- the alkyl group and cycloalkyl group for 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 (for example, 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 (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group).
- the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may each independently have a substituent.
- substituents that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may have include an alkyl group (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 hydroxyl 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 substituents.
- X - represents an anion.
- the anion is not particularly limited, and examples thereof include monovalent or divalent or higher anions.
- the anion is preferably an anion with a significantly low ability to cause a nucleophilic reaction, and more preferably a non-nucleophilic anion.
- the anion is preferably an organic anion.
- non-nucleophilic anions examples include sulfonate anions (aliphatic sulfonate anions, aromatic sulfonate anions, camphorsulfonate anions, etc.), carboxylate anions (aliphatic carboxylate anions, aromatic carboxylate anions, aralkyl carboxylate anions, etc.), sulfonylimide anions, bis(alkylsulfonyl)imide anions, and tris(alkylsulfonyl)methide anions.
- 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 groups, cycloalkyl groups, and aryl groups 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 aralkylcarboxylic acid 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 a 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. Substituents 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 ⁇ ).
- perfluoroaliphatic sulfonate anions preferably having 4 to 8 carbon atoms
- benzenesulfonate anions containing a fluorine atom are more preferred, with nonafluorobutanesulfonate anion, perfluorooctanesulfonate anion, pentafluorobenzenesulfonate anion, and 3,5-bis(trifluoromethyl)benzenesulfonate anion being even more preferred.
- Anions represented by the following formula (AN1) are also preferred as non-nucleophilic anions.
- 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, such as 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 that 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.
- Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R' include monovalent linear or branched hydrocarbon groups such as alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl; alkenyl groups such as ethenyl, propenyl, and butenyl; alkynyl groups such as ethynyl, propynyl, and butynyl; cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl, and adamantyl; monovalent alicyclic hydrocarbon groups such as cycloalkenyl groups such as cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, and norbornenyl; aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, naphthyl, methylnaphthyl, anthryl, and methyl
- L represents a divalent linking group.
- 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-.
- a group represented by the following formula (AN1-1) is preferable. * a -(CR 2a 2 ) X -Q-(CR 2b 2 ) Y -* b (AN1-1)
- * a represents the bonding position to R3 in formula (AN1).
- * b represents the bonding position to —C(R 1 )(R 2 )— in formula (AN1).
- X and Y each independently represent an integer of 0 to 10, preferably an integer of 0 to 3.
- R 2a and R 2b each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When a plurality of R 2a and a plurality of R 2b are present, the plurality of R 2a and R 2b may be the same or different. However, when Y is 1 or more, R 2b in CR 2b 2 directly bonded to —C(R 1 )(R 2 )— in formula (AN1) is other than a fluorine atom.
- Q represents * A -O-CO-O-* B , * A -CO-* B , * A -CO-O-* B , * A -O-CO-* B , * A -O-* B , * A -S-* B , or * A - SO2- * B .
- Q represents * A -O-CO-O-* B , * A -CO-* B , * A -O-CO-* B , * A -O-* B , * A -S-* B , or * A - SO2- * B .
- * A represents the bonding position on the R 3 side in formula (AN1)
- * B represents the bonding position on the —SO 3 — side in formula (AN1).
- 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 (for example, a linear alkyl group), a branched group (for example, 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).
- 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 hydrocarbon group having a cyclic structure is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, which may have a substituent.
- the cycloalkyl group may be monocyclic (such as a cyclohexyl group) or polycyclic (such as an adamantyl group), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
- lactone group and sultone group for example, a group in which one hydrogen atom has been removed from a ring atom constituting the lactone structure or sultone structure in any of the structures represented by the above-mentioned formulae (LC1-1) to (LC1-22) and the structures represented by the above-mentioned formulae (SL1-1) to (SL1-3) is preferred.
- R3 preferably contains a halogen atom.
- the halogen atom contained in R3 is preferably a fluorine atom or an iodine atom, and particularly preferably an iodine atom.
- the number of halogen atoms is preferably as large as possible from the viewpoint of the absorption efficiency of EUV light.
- an iodine atom is contained, a structure in which the iodine atom is directly bonded to a carbon atom on an aromatic ring is preferred.
- Preferred embodiments of the anion represented by formula (AN1) include those described in [0040] to [0044] of JP-A-2018-155908.
- the non-nucleophilic anion may be a benzenesulfonate anion, and is preferably a benzenesulfonate anion substituted with a branched alkyl group or cycloalkyl group.
- Anions represented by the following formula (AN2) are also preferred as non-nucleophilic anions.
- 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 atoms.
- the number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1 to 10, 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, they 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 hydrogen atoms.
- L represents a divalent linking group.
- L is defined as L in formula (AN1).
- W represents an organic group containing a cyclic structure, and is 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 monocyclic or polycyclic.
- monocyclic alicyclic groups include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
- polycyclic alicyclic groups 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 monocyclic or polycyclic. In particular, polycyclic heterocyclic groups can better suppress acid diffusion.
- the heterocyclic group may or may not have aromaticity. Examples of heterocyclic rings having aromaticity 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 having no 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 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 atoms constituting the cyclic organic group may be carbonyl carbons.
- W preferably contains a halogen atom.
- the halogen atoms contained in W are preferably fluorine atoms or iodine atoms, with iodine atoms being particularly preferred.
- the greater the number of halogen atoms the better, from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
- the iodine atom it is preferable for the iodine atom to be directly bonded to a carbon atom on an aromatic ring.
- the anion represented by formula (AN2) is preferably SO 3 — —CF 2 —CH 2 —OCO—(L) q' —W, SO 3 — —CF 2 —CHF—CH 2 —OCO—(L) q' —W, SO 3 — —CF 2 —COO—(L) q' —W, SO 3 — —CF 2 —CF 2 —CH 2 —CH 2 —(L) q -W, or SO 3 — —CF 2 —CH(CF 3 )—OCO—(L) q' —W.
- L, q, and W are the same as in formula (AN2).
- q' represents an integer of 0 to 10.
- Preferred embodiments of the anion represented by formula (AN2) include those described in [0076] of WO 2023/157455, [0071] to [0089] of JP 2021-81708 A, [0033] to [0045] of JP 2018-5224 A, and [0031] to [0039] of JP 2018-25789 A.
- An aromatic sulfonate anion represented by the following formula (AN3) is also preferred as a non-nucleophilic anion.
- Ar represents an aryl group (e.g., a phenyl group) and may further have a substituent other than the sulfonate anion and the -(D-B) group.
- substituents that may further be had include a fluorine atom and a hydroxyl group.
- n represents an integer of 0 or more, 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 formed from combinations of two or more of these.
- B represents a hydrocarbon group.
- B is preferably an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic 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).
- B preferably contains a halogen atom.
- the halogen atoms contained in B are preferably fluorine atoms or iodine atoms, with iodine atoms being particularly preferred.
- the greater the number of halogen atoms the better, from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
- the iodine atom it is preferable for the iodine atom to be directly bonded to a carbon atom on the aromatic ring.
- Preferred embodiments of the anion represented by formula (AN3) include those described in [0029] to [0034] of JP-A No. 2018-159744 and [0045] of JP-A No. 2018-155908.
- the non-nucleophilic anion is also preferably a disulfonamide anion.
- the disulfonamide anion is, for example, an anion represented by N ⁇ (SO 2 —R q ) 2 .
- Rq represents an alkyl group which may have a substituent, preferably a fluoroalkyl group, more preferably a perfluoroalkyl group.
- Two Rqs may be bonded to each other to form a ring.
- the group formed by bonding two Rqs to each other is preferably an alkylene group which may have a substituent, preferably a fluoroalkylene group, more preferably a perfluoroalkylene group.
- the alkylene group preferably has 2 to 4 carbon atoms.
- non-nucleophilic anions include anions represented by the following formulas (d1-1) to (d1-4):
- R 51 represents a hydrocarbon group (for example, an aryl group such as a phenyl group) which may have a substituent (for example, a hydroxyl group).
- Z 2c represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent (provided that the carbon atom adjacent to S is not substituted with a fluorine atom).
- the hydrocarbon group for Z 2c may be linear or branched, or may have a cyclic structure.
- a carbon atom in the hydrocarbon group (preferably, a carbon atom that is a ring member when the hydrocarbon group has a cyclic structure) may be a carbonyl carbon (-CO-).
- Examples of the hydrocarbon group include a group having a norbornyl group which may have a substituent.
- the carbon atom forming the norbornyl group may be a carbonyl carbon.
- Z 2c -SO 3 - " in formula (d1-2) is preferably different from the anion represented by formula (AN4), (AN1) or (AN5) above.
- Z 2c is preferably other than an aryl group.
- the atoms at the ⁇ -position and ⁇ -position relative to -SO 3 - in Z 2c are preferably atoms other than carbon atoms having a fluorine atom as a substituent.
- R52 represents an organic group (preferably a hydrocarbon group having a fluorine atom)
- Y3 represents a linear, branched, or cyclic alkylene group, an arylene group, or a carbonyl group
- Rf represents a hydrocarbon group
- R 53 to R 54 represent an organic group (preferably a hydrocarbon group having a fluorine atom), and R 53 to R 54 may be bonded to each other to form a ring.
- One type of anion may be used alone, or two or more types may be used.
- the photoacid generator (B) is a compound represented by the following general formula (B1):
- Rf represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- Ra represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- Wa represents an organic group containing a cyclic structure.
- a represents an integer of 1 to 4.
- Z + represents a cation.
- a represents an integer of 2 to 4
- a plurality of Rf's may be the same or different, and a plurality of Ra's may be the same or different.
- Rf represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- the number of carbon atoms in the perfluoroalkyl group represented by Rf is not particularly limited, but it is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably CF3 .
- Rf is preferably a fluorine atom or CF3 .
- Ra represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
- the number of carbon atoms in the perfluoroalkyl group represented by Ra is not particularly limited, but it is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably CF3 .
- Ra is preferably a fluorine atom or CF3 .
- Wa represents an organic group containing a cyclic structure.
- the organic group is not particularly limited as long as it has at least one carbon atom, but is preferably an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
- 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 the carbon atom to which Rf and Ra in general formula (B1) are bonded.
- 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), which may substitute for one or more of the carbon atoms forming the cyclic structure.
- the cyclic structure is preferably, for example, a hydrocarbon group having a cyclic structure, a lactone ring group, or a sultone ring group, with a hydrocarbon group having a cyclic structure being particularly preferred.
- the hydrocarbon group having a cyclic structure is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, which may have a substituent.
- the cycloalkyl group may be monocyclic (such as a cyclohexyl group) or polycyclic (such as an adamantyl group), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
- lactone group and sultone group for example, a group in which one hydrogen atom has been removed from a ring atom constituting the lactone structure or sultone structure in any of the structures represented by the above-mentioned formulae (LC1-1) to (LC1-22) and the structures represented by the above-mentioned formulae (SL1-1) to (SL1-3) is preferred.
- Wa preferably contains a halogen atom.
- the halogen atom contained in Wa is preferably a fluorine atom or an iodine atom, with iodine atoms being particularly preferred.
- the greater the number of halogen atoms the better, from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
- the iodine atom it is preferable for the iodine atom to be directly bonded to a carbon atom on the aromatic ring.
- Wa preferably has a partial structure represented by the following general formula (B2):
- X1 and X2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom.
- Rb represents a hydrocarbon group.
- b represents 1 or 2. * indicates the bonding position of the general formula (B1) to a portion other than the partial structure represented by the general formula (B2).
- X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and preferably both represent an oxygen atom.
- Rb represents a hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group represented by Rb may be a linear or branched hydrocarbon group, or a cyclic hydrocarbon group, but is preferably a cyclic hydrocarbon group.
- the cyclic hydrocarbon group is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkane ring group, which may have a substituent.
- the cycloalkane ring group may be monocyclic (cyclohexane, etc.) or polycyclic (norbornane, adamantane, etc.), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
- b represents 1 or 2, and preferably represents 1.
- Wa is more preferably represented by the following general formula (B3):
- Rc represents a monocyclic or polycyclic cycloalkane ring group.
- Rd and Re each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and Rd and Re may be bonded to each other to form a ring.
- *1 represents the bonding position of the carbon atom to which Rf and Ra are bonded in general formula (B1).
- the cycloalkane ring group represented by Rc may be monocyclic (cyclohexane, etc.) or polycyclic (norbornane, adamantane, etc.), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
- the hydrocarbon group represented by Rd and Re may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. In addition, it may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. Examples thereof include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 5 to 15 carbon atoms), and an aryl group (preferably having 6 to 10 carbon atoms).
- the hydrocarbon group may further have a substituent.
- a represents an integer of 1 to 4, preferably 1 or 2.
- Z 1 + represents a cation.
- Examples of the cation represented by Z + include the cations as M + in the compounds represented by the above-mentioned "M + X - ".
- Z 1 + preferably contains a fluorine atom or an iodine atom.
- Rf represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group
- Ra represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group
- a 2.
- Compound (I) is a compound having one or more structural moieties X and one or more structural moieties Y, which, upon irradiation with actinic rays or radiation, 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: 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 upon irradiation with actinic rays or radiation.
- 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.
- compound (I) is an acid-generating compound having one of the first acidic moieties derived from the structural moiety X and one of the second acidic moieties derived from the structural moiety Y
- compound PI corresponds to a "compound having HA1 and HA2 .” More specifically, the acid dissociation constant a1 and the acid dissociation constant a2 of compound PI are calculated by determining the acid dissociation constant of compound PI.
- the acid dissociation constant a1 is the pKa when compound PI becomes a "compound having A 1 - and HA 2 "
- the acid dissociation constant a2 is the pKa when the "compound having A 1 - and HA 2 " becomes a "compound having A 1 - and A 2 - ".
- compound (I) when compound (I) is an acid-generating compound 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 HA1s and one HA2 .”
- the acid dissociation constant of compound PI when the acid dissociation constant of compound PI is determined, the acid dissociation constant when compound PI becomes “a compound having one A 1 - , one HA 1 , and one HA 2, " and the acid dissociation constant when "a 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 acid dissociation constant a1.
- the acid dissociation constant when "a 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.
- the value of the acid dissociation constant a2 is larger than the largest value of the multiple acid dissociation constants a1.
- the acid dissociation constant a1 and the acid dissociation constant a2 can be 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 - , and 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 if 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 if 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 -4.0 or more.
- the acid dissociation constant a1 is preferably 2.0 or less, and more preferably 0 or less.
- the lower limit of the acid dissociation constant a1 is preferably -20.0 or more.
- the anionic moiety A 1 - and the anionic moiety A 2 - are structural moieties containing a negatively charged atom or atomic group, and examples thereof include structural moieties selected from the group consisting of formulae (AA-1) to (AA-3) and formulae (BB-1) to (BB-6) shown below.
- the anionic moiety A 1 ⁇ is preferably one that can form an acidic moiety with a small acid dissociation constant, and among these, any one of formulas (AA-1) to (AA-3) is more preferable, and any one of formulas (AA-1) and (AA-3) is even more preferable.
- the anionic moiety A 2 - is preferably one that can form an acidic moiety with a larger acid dissociation constant than the anionic moiety A 1 - , more preferably any of formulas (BB-1) to (BB-6), and even more preferably any of formulas (BB-1) and (BB-4).
- * represents a bonding position.
- R A represents a monovalent organic group.
- the monovalent organic group represented by R A is not particularly limited, but examples thereof include a cyano group, a trifluoromethyl group, and a methanesulfonyl group.
- 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 monovalent organic cations such as those represented by M + described above.
- Compound (II) is a compound having two or more of the structural moieties X and one or more of the structural moieties Z shown below, 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 nonionic moiety capable of neutralizing an acid
- 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.
- the group capable of electrostatically interacting with a proton or the functional group having an electron include a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or 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, 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 capable of electrostatically interacting 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 photoacid generator (B) may be an inner salt.
- inner salts include compounds having a structure in which an anionic moiety is bonded to the cation represented by E + of the compound represented by "E + X - " described above.
- anionic moiety include groups containing a structural moiety selected from the group consisting of formulas (AA-1) to (AA-3) and formulas (BB-1) to (BB-6) above, with groups containing a structural moiety selected from the group consisting of formulas (AA-1) to (AA-3) above being preferred.
- the content of the photoacid generator (B) is preferably 20.0 mass% or more, more preferably 30.0 mass% or more, and even more preferably 40.0 mass% or more, based on the total solid content of the resist composition, and the content of the photoacid generator (B) is preferably 60.0 mass% or less, more preferably 55.0 mass% or less, and even more preferably 50.0 mass% or less, based on the total solid content of the resist composition.
- the photoacid generator (B) may be used alone or in combination of two or more. When two or more photoacid generators (B) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned suitable content range.
- the resist composition may contain an acid diffusion controller (also referred to as acid diffusion controller (C)).
- the acid diffusion controller can act as a quencher that traps the acid generated from, for example, a photoacid generator during exposure and suppresses the reaction of the resin (A) in the unexposed areas caused by excess generated acid.
- Base Compound (CA) As the basic compound (CA), compounds having structures represented by the following formulae (A) to (E) are preferred.
- R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (having 6 to 20 carbon atoms). At least two of R 200 , R 201 and R 202 may be bonded to form a ring.
- R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- * represents a bonding position.
- the alkyl group or cycloalkyl group represented by R200 , R201 , R202 , R203 , R204 , R205 and R206 in formulae (A) and (E) may have a substituent or may be unsubstituted.
- the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the alkyl group or cycloalkyl group represented by R200 , R201 , R202 , R203 , R204 , R205 and R206 in formulae (A) and (E) is more preferably unsubstituted.
- the basic compound (CA) also includes guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and the like.
- the basic compound (CA) may be a compound having at least one structure selected from the group consisting of an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure, and a pyridine structure.
- the difference between the pKa of the conjugate acid of the basic compound (CA) and the pKa of the acid generated from the photoacid generator is preferably 1.00 or more, more preferably 1.00 to 14.00, and even more preferably 2.00 to 13.00.
- the pKa of the conjugate acid of the basic compound (CA) varies depending on the type of photoacid generator used, but is preferably, for example, 1.00 to 14.00, more preferably 3.00 to 13.00, and even more preferably 3.50 to 12.50.
- the compound (CD) may be a compound that generates an acid when irradiated with actinic rays or radiation.
- the compound (CD) is preferably a compound that generates an acid having a pKa value 1.00 or more higher than that of the acid generated from the photoacid generator.
- the difference between the pKa of the acid generated from compound (CD) and the pKa of the acid generated from the photoacid generator is preferably 1.00 or more, more preferably 1.00 to 10.00, even more preferably 1.00 to 5.00, and particularly preferably 1.00 to 3.00.
- the pKa of the acid generated from compound (CD) varies depending on the type of photoacid generator used, but is preferably, for example, 0.50 to 10.00, more preferably 0.80 to 5.00, and even more preferably 1.00 to 5.00.
- the compound (CD) is preferably an onium salt compound consisting of an anion and a cation.
- Examples of the compound (CD) include compounds (onium salts) represented by "M + X - ".
- M + represents an organic cation
- X - represents an organic anion.
- Examples of M + include the same as M + described in the description of the photoacid generator.
- Examples of X - include anions represented by formulas (d1-1) to (d1-4) described in the description of the photoacid generator, and an anion represented by formula (d1-1) or formula (d1-2) is preferred.
- Specific examples of the basic compound (CA) include those described in paragraphs [0132] to [0136] of WO 2020/066824, and specific examples of the basic compound (CE) 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.
- Specific examples of the low molecular weight compound (CB) having a nitrogen atom and having a group that leaves under the action of an acid include those described in paragraphs [0156] to [0163] of WO 2020/066824.
- Specific examples of the onium salt compound (CD) that is a weaker acid than the acid generated from the photoacid generator or the like include those described in paragraphs [0305] to [0314] of WO 2020/158337.
- the molecular weight of the acid diffusion controller is not particularly limited, but is preferably 100 to 3,000, more preferably 150 to 2,500, and even more preferably 200 to 2,000.
- the acid diffusion controller is a compound that generates an acid with a pKa of 0 or greater upon exposure to actinic rays or radiation.
- the content of the acid diffusion controller (the total content if multiple types of acid diffusion controllers are present) is preferably 0.1 to 15.0 mass %, and more preferably 1.0 to 15.0 mass %, relative to the total solid content of the composition.
- the acid diffusion controller may be used alone or in combination of two or more types.
- the resist composition may further contain a hydrophobic resin (also referred to as hydrophobic resin (D)) that is different from the resin (A).
- the hydrophobic resin is preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike surfactants, it does not necessarily have to have a hydrophilic group in its molecule, and it does not necessarily have to contribute to uniform mixing of polar and non-polar substances.
- the hydrophobic resin preferably has one or more of a fluorine atom, a silicon atom, and a CH3 partial structure contained in the side chain portion of the resin, and more preferably has two or more of them.
- the hydrophobic resin preferably has a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms. These groups may be contained in the main chain of the resin or may be substituted 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 %, and more preferably from 0.1 to 15.0 mass %, relative to the total solid content of the resist composition.
- the hydrophobic resin may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
- the resist composition may contain a surfactant, which can provide a pattern with superior adhesion and fewer development defects.
- the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant.
- fluorine-based and/or silicone-based surfactants include 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 even more preferably from 0.1 to 1.0 mass %, relative to the total solid content of the resist composition.
- 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 resist composition contains a solvent.
- the solvent preferably contains (M1) a propylene glycol monoalkyl ether carboxylate and (M2) at least one selected from the group consisting of a propylene glycol monoalkyl ether, a lactate ester, an acetate ester, an alkoxypropionate ester, a chain ketone, a cyclic ketone, a lactone, and an 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 resist composition and reducing the number of development defects in the pattern.
- the above-mentioned solvent has a good balance of the solubility, boiling point, and viscosity of the above-mentioned resin, and therefore can suppress unevenness in the thickness of the resist film and the occurrence of precipitates during spin coating. Details of the component (M1) and the component (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 solvent content in the resist composition is preferably determined so that the solids concentration is 0.5 to 30% by mass, and more preferably 1 to 20% by mass. This further improves the coatability of the resist composition.
- the resist composition may further contain at least one selected from the group consisting of a dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and a compound that promotes solubility in a developer (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1,000 or less, or an alicyclic or aliphatic compound containing a carboxyl group).
- a dissolution inhibiting compound is a compound having a molecular weight of 3,000 or less, which is decomposed by the action of an acid and has a reduced solubility in an organic developer.
- the content of other additives is not particularly limited, but may be 20.0% by mass or less, 10.0% by mass or less, or 5.0% by mass or less, relative to the total solid content of the resist composition.
- the other additives may be used alone or in combination of two or more. When two or more additives are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
- the resist composition may contain water as an impurity.
- water When water is contained as an impurity, the lower the water content, the better, but the resist composition may contain 1 to 30,000 ppm by mass of water.
- the resist composition may contain residual monomers as impurities (for example, monomers derived from the raw material monomers used in the synthesis of the resin (A)). When residual monomers are contained as impurities, the lower the content of the residual monomers, the better, but the resist composition may contain 1 to 30,000 ppm by mass of the total solids content of the resist composition.
- the present invention provides an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition
- an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising: (A) a resin whose polarity changes under the action of an acid; (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation; and (F) a solvent
- the resin (A) is a resin having two or more repeating units represented by the general formula (P1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group represented by the general formula (Ga1)
- the present invention also relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (also referred to as the "composition of the present invention") that is used to form a pattern by development with an organic treatment liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having from 9 to 12 carbon atoms.
- the composition of the present invention is the same as the actinic ray- or radiation-sensitive resin composition used in step (1) of the pattern formation method of the present invention described above.
- the organic treatment liquid containing butyl acetate and a hydrocarbon having from 9 to 12 carbon atoms is the same as the organic treatment liquid used in step (3) of the pattern formation method of the present invention described above.
- the present invention also relates to a resist film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
- the method for forming the resist film and the description of the resist film are the same as those in the step (1) of the pattern forming method of the present invention.
- the present specification also relates to a method for manufacturing an electronic device, including the above-described pattern formation method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
- a preferred embodiment of the electronic device of the present specification is one that is installed in electrical and electronic equipment (such as home appliances, OA (Office Automation), media-related equipment, optical equipment, and communication equipment).
- A-1 to A-27 were used as resins (A).
- AR-1 and AR-2 were used as resins other than resin (A).
- A-1 to A-27, AR-1, and AR-2 contain the repeating units shown in Table 1 below in the amounts shown in Table 1 below.
- Table 1 also lists the weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of each resin.
- the content of each repeating unit is the content ratio (molar ratio) of each repeating unit to all repeating units contained in each resin.
- the weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of the resin were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (amounts calculated as polystyrene).
- GPC carrier: tetrahydrofuran (THF)
- THF tetrahydrofuran
- the repeating unit content was measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).
- ma1 to ma9 correspond to the repeating units represented by the above general formula (P1)
- mb1 to mb6 correspond to the repeating units represented by the above general formula (Ga1).
- the values in parentheses in mb1 to mb6 indicate the molecular weight of the compound represented by the general formula (Ga2) above.
- a resist composition was prepared by mixing the various components shown in Tables 2 and 3 to obtain a mixed solution, and then filtering the resulting mixed solution through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m.
- the solids concentration of the resist composition was 1.5% by mass.
- the solids content refers to all components other than the solvent.
- the "Content (% by mass)" column indicates the content (% by mass) of each component relative to the total solids content in the resist composition.
- Examples 01 to 53, Comparative Examples 01 to 06 ⁇ Pattern formation method: EUV exposure, organic solvent development (negative)> An organic film AL412 (manufactured by Brewer Science) was applied to a silicon wafer and baked at 205° C. for 60 seconds to form a film with a thickness of 5 nm. Each resist composition shown in Tables 4 and 5 was applied thereon and baked (PB) for 60 seconds at the temperature shown in Tables 4 and 5 to form a resist film with a thickness of 45 nm. The wafer on which the resist film obtained above was formed was subjected to pattern irradiation using an EUV scanner NXE3400 (NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination) manufactured by ASML.
- NXE3400 NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination
- a mask with a line size of 20 nm and a line:space ratio of 1:1 was used as the reticle.
- the wafer was then baked for 60 seconds (Post Exposure Bake; PEB) at the temperatures listed in Tables 4 and 5 using a coater/developer CLEAN TRAC LITHIUS Pro Z manufactured by Tokyo Electron Ltd., followed by puddling and development for 30 seconds with the developer listed in Tables 4 and 5, followed by high-speed spin drying at a rotation speed of 2000 rpm for 20 seconds, thereby obtaining a line and space pattern with a pitch of 40 nm.
- PEB Post Exposure Bake
- the patterns obtained using the above pattern formation method were evaluated for resolution margin, LWR, and sensitivity performance using the following methods.
- the present invention provides a pattern formation method and an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition that can form ultrafine patterns (e.g., line widths of 20 nm or less) that are excellent in sensitivity, LWR performance, and resolution margin.
- the present invention also provides a method for manufacturing electronic devices that includes the pattern formation method.
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Abstract
酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、上記樹脂(A)は、明細書中に記載の一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、明細書中に記載の一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、上記組成物を用いて膜を形成する工程、上記膜を露光する工程、上記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程、を含むパターン形成方法、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び上記パターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法。
Description
本発明は、パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、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、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:Electron Beam)、X線及び極紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)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。
特許文献1には、同一又は異なる重合体中に、1の水酸基が結合した芳香族炭素環を含む第1構造単位、2以上の水酸基が結合した芳香族炭素環を含む第2構造単位、及び酸の作用により解離しカルボキシ基を与える酸解離性基を含む第3構造単位を有する重合体成分と、感放射線性酸発生体とを含有する感放射線性樹脂組成物が記載されている。
特許文献2には、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成し、露光した後に、酢酸ブチル及び炭素数11以上の炭化水素を含有する有機系処理液によって、現像及びリンスの少なくとも一方を行うパターン形成方法が記載されている。
特許文献2には、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成し、露光した後に、酢酸ブチル及び炭素数11以上の炭化水素を含有する有機系処理液によって、現像及びリンスの少なくとも一方を行うパターン形成方法が記載されている。
昨今、レジスト組成物及びパターン形成方法に求められる性能はますます高くなっているが、微細度の進行等により、そのような要求を満たすことの難易度は益々高まっている。
上記の状況下、本発明は、感度、LWR性能(ラインウィズスラフネス: Line Width Roughness:LWR)、及び解像性マージンに優れる極微細(例えば、線幅20nm以下)のパターンを形成できる、パターン形成方法、及び、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、上記パターン形成方法を含む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]
(1)酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
(2)上記膜を露光する工程と、
(3)上記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程と、
を含むパターン形成方法。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
(1)酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
(2)上記膜を露光する工程と、
(3)上記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程と、
を含むパターン形成方法。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
[2]
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、la=0である、[1]に記載のパターン形成方法。
[3]
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、ma=0である、[1]又は[2]に記載のパターン形成方法。
[4]
上記樹脂(A)が、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して60モル%より多く含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[5]
上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、上記一般式(Ga1)中のR1、R2、及びR3を含む下記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、la=0である、[1]に記載のパターン形成方法。
[3]
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、ma=0である、[1]又は[2]に記載のパターン形成方法。
[4]
上記樹脂(A)が、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して60モル%より多く含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[5]
上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、上記一般式(Ga1)中のR1、R2、及びR3を含む下記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
一般式(Ga2)中、
R1、R2及びR3はそれぞれ上記一般式(Ga1)中のR1、R2及びR3と同じ意味を表す。
R1、R2及びR3はそれぞれ上記一般式(Ga1)中のR1、R2及びR3と同じ意味を表す。
[6]
上記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合している、[1]~[5]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[7]
上記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つが、na=2である、[1]~[6]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
上記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合している、[1]~[5]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[7]
上記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つが、na=2である、[1]~[6]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[8]
上記化合物(B)が、下記一般式(B1)で表される化合物である、[1]~[7]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
上記化合物(B)が、下記一般式(B1)で表される化合物である、[1]~[7]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
一般式(B1)中、
Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Waは、環状構造を含む有機基を表す。
aは、1~4の整数を表す。
Z+はカチオンを表す。
aが2~4の整数を表す場合は、複数のRfは、同一であっても良く、異なっていても良く、複数のRaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Waは、環状構造を含む有機基を表す。
aは、1~4の整数を表す。
Z+はカチオンを表す。
aが2~4の整数を表す場合は、複数のRfは、同一であっても良く、異なっていても良く、複数のRaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
[9]
上記一般式(B1)中のRfがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Raがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、a=2である、[8]に記載のパターン形成方法。
[10]
上記一般式(B1)中のWaがフッ素原子又はヨウ素原子を含む、[8]又は[9]に記載のパターン形成方法。
[11]
上記一般式(B1)中のWaが下記一般式(B2)で表される部分構造を有する、[8]~[10]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
上記一般式(B1)中のRfがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Raがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、a=2である、[8]に記載のパターン形成方法。
[10]
上記一般式(B1)中のWaがフッ素原子又はヨウ素原子を含む、[8]又は[9]に記載のパターン形成方法。
[11]
上記一般式(B1)中のWaが下記一般式(B2)で表される部分構造を有する、[8]~[10]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
一般式(B2)中、
X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Rbは、炭化水素基を表す。
bは、1又は2を表す。
*は、それぞれ上記一般式(B1)における一般式(B2)で表される部分構造以外の部分との結合位置を表す。
X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Rbは、炭化水素基を表す。
bは、1又は2を表す。
*は、それぞれ上記一般式(B1)における一般式(B2)で表される部分構造以外の部分との結合位置を表す。
[12]
上記一般式(B1)中のZ+が、フッ素原子又はヨウ素原子を含む、[8]~[11]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
上記一般式(B1)中のZ+が、フッ素原子又はヨウ素原子を含む、[8]~[11]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
[13]
酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂であり、
酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像することでパターンを形成するために用いられる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂であり、
酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像することでパターンを形成するために用いられる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
[14]
[1]~[12]のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
[1]~[12]のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
本発明により、感度、LWR性能、及び解像性マージンに優れる極微細(例えば、線幅20nm以下)のパターンを形成できる、パターン形成方法、及び、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明により、上記パターン形成方法を含む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。
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、「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;アルキルスルホニル基;アリールスルホニル基;アルキル基;アルケニル基;シクロアルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;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。
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;アルキルスルホニル基;アリールスルホニル基;アルキル基;アルケニル基;シクロアルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;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)。
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、前述した通り、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、前述した通り「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、pKaは、前述した通り「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樹脂組成物に含まれる成分であって、かつ、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樹脂組成物に含まれる成分であって、かつ、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。
<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(1)酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
(2)上記膜を露光する工程と、
(3)上記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程と、
を含むパターン形成方法である。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
本発明のパターン形成方法は、
(1)酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、
上記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
(2)上記膜を露光する工程と、
(3)上記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程と、
を含むパターン形成方法である。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
本発明のパターン形成方法により、極微細(例えば、線幅20nm以下)のパターン形成という、パターンの性能向上が難しい条件においても、感度、LWR性能、及び解像性マージンに優れる極微細のパターンを形成できる機構の詳細は明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
本発明のパターン形成方法において使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂(A)は、一般式(P1)で表されるヒドロキシスチレン系構造を有する繰り返し単位を2種以上有する。そのため、該樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて得られた膜を露光して現像する際の、未露光部及び露光部での現像液に対する樹脂(A)の溶解度を適度に調整することが可能となり、未露光部と露光部との間の現像液に対する溶解速度の差(いわゆる溶解コントラスト)が高くなり、感度及び解像性マージンが向上するものと考えられる。
一方で、酢酸ブチルといった従来使用されている現像液を用いた場合、樹脂(A)は上記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上有するため、樹脂(A)に含まれる繰り返し単位間での現像液に対する溶解度のばらつきが生じることに起因して、上記膜の現像液に対する溶解挙動のばらつきや、現像除去が意図されていない膜領域への現像液の部分的な浸透及び膨潤を引き起こすことにより、ラフネス性能が悪化してしまうおそれがある。
本発明では、現像液として、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液を用いるため、現像除去が意図されていない膜領域への現像液の浸透及び膨潤が抑制される。そのため、ラフネス性能が向上するものと考えられる。
本発明のパターン形成方法において使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂(A)は、一般式(P1)で表されるヒドロキシスチレン系構造を有する繰り返し単位を2種以上有する。そのため、該樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて得られた膜を露光して現像する際の、未露光部及び露光部での現像液に対する樹脂(A)の溶解度を適度に調整することが可能となり、未露光部と露光部との間の現像液に対する溶解速度の差(いわゆる溶解コントラスト)が高くなり、感度及び解像性マージンが向上するものと考えられる。
一方で、酢酸ブチルといった従来使用されている現像液を用いた場合、樹脂(A)は上記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上有するため、樹脂(A)に含まれる繰り返し単位間での現像液に対する溶解度のばらつきが生じることに起因して、上記膜の現像液に対する溶解挙動のばらつきや、現像除去が意図されていない膜領域への現像液の部分的な浸透及び膨潤を引き起こすことにより、ラフネス性能が悪化してしまうおそれがある。
本発明では、現像液として、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液を用いるため、現像除去が意図されていない膜領域への現像液の浸透及び膨潤が抑制される。そのため、ラフネス性能が向上するものと考えられる。
以下、上記それぞれの工程について詳述する。
[工程(1)]
工程(1)は、上記樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程である。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、典型的にはレジスト組成物である。工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を便宜的に、「レジスト組成物」とも呼ぶ。また、工程(1)で、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膜は、典型的にはレジスト膜である。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膜を便宜的に、「レジスト膜」とも呼ぶ。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の詳細については後述する。
工程(1)は、上記樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程である。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、典型的にはレジスト組成物である。工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を便宜的に、「レジスト組成物」とも呼ぶ。また、工程(1)で、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膜は、典型的にはレジスト膜である。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膜を便宜的に、「レジスト膜」とも呼ぶ。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の詳細については後述する。
工程(1)は、レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程であることが好ましい。
レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する方法としては、例えば、レジスト組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
必要に応じて、塗布前にレジスト組成物をフィルター濾過するのが好ましい。フィルターのポアサイズは、0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。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。
必要に応じて、塗布前にレジスト組成物をフィルター濾過するのが好ましい。フィルターのポアサイズは、0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製又はナイロン製が好ましい。
レジスト組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコンで被覆されたシリコンなど)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。
レジスト組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜など)を形成してもよい。
レジスト組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜など)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現像機の少なくとも一方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。加熱温度は特に限定されないが、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。加熱時間は特に限定されないが、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限定されないが、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、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。また、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。
レジスト膜の上層にトップコート組成物を用いてトップコートを形成してもよい。
トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できるのが好ましい。トップコートは、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落[0072]~[0082]の記載に基づいてトップコートを形成できる。
例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成するのが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、レジスト組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル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のも好ましい。
トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できるのが好ましい。トップコートは、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落[0072]~[0082]の記載に基づいてトップコートを形成できる。
例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成するのが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、レジスト組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル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のも好ましい。
[工程(2)]
工程(2)は、工程(1)で形成した膜(レジスト膜)を露光する工程である。
露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、及び電子ビームが挙げられる。
工程(2)は、工程(1)で形成した膜(レジスト膜)を露光する工程である。
露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、及び電子ビームが挙げられる。
露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うのが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
ベークの加熱温度は特に限定されないが、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。
ベークの加熱時間は特に限定されないが、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現像機の少なくとも一方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。
ベークの加熱温度は特に限定されないが、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。
ベークの加熱時間は特に限定されないが、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現像機の少なくとも一方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)]
工程(3)は、工程(2)で露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程である。
工程(3)で使用する有機系処理液に含まれる炭素数9以上12以下の炭化水素は、アルカン、アルケン、アルキン及びシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アルカンであることがより好ましく、ノナン、デカン、ウンデカン及びドデカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが更に好ましく、ウンデカン及びドデカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが特に好ましく、ウンデカンであることが最も好ましい。
炭素数9以上12以下の炭化水素は、ウンデカンやドデカンなどのように構造異性体が存在する場合は、構造異性体を含んでいてもよい。
有機系処理液に含まれる炭素数9以上12以下の炭化水素は1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
工程(3)は、工程(2)で露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程である。
工程(3)で使用する有機系処理液に含まれる炭素数9以上12以下の炭化水素は、アルカン、アルケン、アルキン及びシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アルカンであることがより好ましく、ノナン、デカン、ウンデカン及びドデカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが更に好ましく、ウンデカン及びドデカンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが特に好ましく、ウンデカンであることが最も好ましい。
炭素数9以上12以下の炭化水素は、ウンデカンやドデカンなどのように構造異性体が存在する場合は、構造異性体を含んでいてもよい。
有機系処理液に含まれる炭素数9以上12以下の炭化水素は1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
有機系処理液中の炭素数9以上12以下の炭化水素の含有量(炭素数9以上12以下の炭化水素を複数種含有する場合はその総量)は、有機系処理液の全体を100質量%として、1質量%以上35質量%以下であることが好ましく、5質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上25質量%以下であることが更に好ましい。
有機系処理液は、酢酸ブチル(酢酸n-ブチル)を含有する。
有機系処理液中の酢酸ブチルの含有量は、有機系処理液の全体を100質量%として、65質量%以上99質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
有機系処理液中の酢酸ブチルの含有量は、有機系処理液の全体を100質量%として、65質量%以上99質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
有機系処理液中の酢酸ブチルと炭素数9以上12以下の炭化水素の質量比(酢酸ブチルの含有量/炭素数9以上12以下の炭化水素の含有量)は、60/40~95/5が好ましく、70/30~95/5がより好ましく、80/20~90/10が更に好ましく、90/10が特に好ましい。
有機系処理液は、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素に加えて、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、水、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素以外の有機溶剤、界面活性剤、酸化防止剤、塩基性化合物等が挙げられる。有機系処理液中のその他の成分の含有量は、有機系処理液の全体を100質量%として、0質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0質量%以上1質量%以下であることがより好ましく0質量%以上0.5質量%以下であることが更に好ましく、0質量%であること(すなわち、その他の成分を含有しないこと)が特に好ましい。
工程(3)における現像方法は特に限定されないが、例えば、現像液(上記有機系処理液)が満たされた槽中に、レジスト膜を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、レジスト膜表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止して現像する方法(パドル法)、レジスト膜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。
現像時間は除去しようとする部分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。
現像液の温度は特に限定されないが、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
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。
現像時間は除去しようとする部分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。
現像液の温度は特に限定されないが、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
工程(3)を行うことで、レジストパターン(単に「パターン」とも呼ぶ。)が形成される。
工程(3)を行った後に、リンスを行ってもよい。
リンスは、上記有機系処理液を用いて行うこともできるし、上記有機系処理液以外のリンス液を用いて行うこともできる。
上記有機系処理液以外のリンス液は、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。上記有機系処理液以外のリンス液は、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ことが好ましい。
工程(3)を行った後に、リンスを行ってもよい。
リンスは、上記有機系処理液を用いて行うこともできるし、上記有機系処理液以外のリンス液を用いて行うこともできる。
上記有機系処理液以外のリンス液は、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。上記有機系処理液以外のリンス液は、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ことが好ましい。
リンス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、本発明のパターン形成方法は、工程(3)の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、パターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。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。工程(3)の後の加熱工程は、例えば、40~250℃(好ましくは90~200℃)で、例えば、10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行ってもよい。
また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程(3)にて形成されたパターンをマスクとして、基板(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特に限定されないが、酸素プラズマエッチングが好ましい。
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特に限定されないが、酸素プラズマエッチングが好ましい。
本発明のパターン形成方法において使用される有機系処理液、レジスト組成物及びその他の各種材料(例えば、溶剤、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないのが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm(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。不純物の含有量の下限は特に制限されず、0質量ppt以上であってもよい。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号公報の段落[0321]に記載される。
また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、例えば、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法が挙げられる。
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。
有機系処理液及びリンス液には、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。導電性の化合物の添加量の下限は特に制限されず、0.01質量%以上であってもよい。
薬液配管としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を使用できる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又は、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)を使用できる。
薬液配管としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を使用できる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又は、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)を使用できる。
〔感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物〕
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)は、下記樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)は、下記樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む。
レジスト組成物は、ポジ型のレジスト組成物であってもよいし、ネガ型のレジスト組成物であってもよいが、ネガ型のレジスト組成物であることが好ましい。また、レジスト組成物は、有機溶剤現像用のレジスト組成物であることが好ましい。
レジスト組成物は、化学増幅型のレジスト組成物であってもよいし、非化学増幅型のレジスト組成物であってもよいが、化学増幅型のレジスト組成物であることが好ましい。
本発明のパターン形成方法において、典型的には、現像液として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。
レジスト組成物は、化学増幅型のレジスト組成物であってもよいし、非化学増幅型のレジスト組成物であってもよいが、化学増幅型のレジスト組成物であることが好ましい。
本発明のパターン形成方法において、典型的には、現像液として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)]
レジスト組成物は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する、酸の作用により極性が変化する樹脂(単に「樹脂(A)」ともいう。)を含有する。ただし、下記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、下記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
レジスト組成物は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する、酸の作用により極性が変化する樹脂(単に「樹脂(A)」ともいう。)を含有する。ただし、下記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、下記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
(一般式(P1)で表される繰り返し単位)
樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上有する。
樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上有する。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。上記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(P1)中、XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
XA1が表すハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
XA1が表す炭化水素基は、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であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
XA1が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
XA1が表すハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
XA1が表す炭化水素基は、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であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
XA1が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
XA1が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
XA1は、水素原子又はメチル基を表すことが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
一般式(P1)中、Laは、単結合又は-C(=O)O-を表し、単結合を表すことが好ましい。
一般式(P1)中、Rxaは、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。
Rxaで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
Rxaで表される炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。また、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。
上記炭化水素基としては、上述のXA1としての炭化水素基が挙げられる。
Rxaで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
Rxaで表される炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。また、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。
上記炭化水素基としては、上述のXA1としての炭化水素基が挙げられる。
Rxaは置換基を有していてもよく、ハロゲン原子を置換基として有することが好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子、又はヨウ素原子が好ましい。
また、Rxaが表す炭化水素基が-CH2-を含む場合、-CH2-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-又は-SO2-に置き換わってもよい。
また、Rxaが表す炭化水素基が-CH2-を含む場合、-CH2-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-又は-SO2-に置き換わってもよい。
Rxaは、ハロゲン原子又はハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、フッ素原子、ヨウ素原子、又は、フッ素原子若しくはヨウ素原子で置換された炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。
一般式(P1)中、laは0~3の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、la=0であることがさらに好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、la=0であることがさらに好ましい。
一般式(P1)中、maは0~4の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、ma=0であることがさらに好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、ma=0であることがさらに好ましい。
一般式(P1)中、naは1~5の整数を表し、1又は2を表すことが好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つが、na=2であることが好ましい。
樹脂(A)は、一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つが、na=2であることが好ましい。
一般式(P1)で表される繰り返し単位において、-OH基の置換位置としては特に限定されないが、一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合していることが好ましい。
以下に、一般式(P1)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
樹脂(A)が含有する一般式(P1)で表される繰り返し単位は2種以上であればよく、2種類であることが好ましい。
ただし、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。すなわち、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合には、XA1、La、Rxaの種類やmaが異なる繰り返し単位を2種以上含む場合であっても、樹脂(A)には相当しない。
ただし、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。すなわち、一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合には、XA1、La、Rxaの種類やmaが異なる繰り返し単位を2種以上含む場合であっても、樹脂(A)には相当しない。
樹脂(A)が含有する一般式(P1)で表される2種以上の繰り返し単位の、それぞれの含有比率としては特に限定されない。例えば、パターン形成において使用する現像液種によって適宜選択することもできる。
例えば、樹脂(A)中の一般式(P1)で表される繰り返し単位が2種である場合、各繰り返し単位の含有比率は、例えば、1:20~20:1であってもよく、1:10~10:1であってもよく、1:5~5:1であってもよく、1:2~2:1であってもよい。
一般式(P1)で表される2種の繰り返し単位が、一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合している繰り返し単位とそれ以外の繰り返し単位である場合、各繰り返し単位の含有比率は、1:2~2:1であってもよい。
一般式(P1)で表される2種の繰り返し単位が、na=2である繰り返し単位とそれ以外の繰り返し単位である場合、各繰り返し単位の含有比率は、1:5~1:2であってもよい。
例えば、樹脂(A)中の一般式(P1)で表される繰り返し単位が2種である場合、各繰り返し単位の含有比率は、例えば、1:20~20:1であってもよく、1:10~10:1であってもよく、1:5~5:1であってもよく、1:2~2:1であってもよい。
一般式(P1)で表される2種の繰り返し単位が、一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合している繰り返し単位とそれ以外の繰り返し単位である場合、各繰り返し単位の含有比率は、1:2~2:1であってもよい。
一般式(P1)で表される2種の繰り返し単位が、na=2である繰り返し単位とそれ以外の繰り返し単位である場合、各繰り返し単位の含有比率は、1:5~1:2であってもよい。
一般式(P1)で表される2種以上の繰り返し単位の総含有量は、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%以上がより好ましく、10モル%以上がさらに好ましい。また、一般式(P1)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、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。
(一般式(Ga1)で表される繰り返し単位)
樹脂(A)は、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する。
樹脂(A)は、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
一般式(Ga1)で表される繰り返し単位は、酸の作用により分解し極性が増大する基(「酸分解性基」ともいう。)を有する繰り返し単位である。具体的には、極性基としてのカルボキシ基又はヒドロキシ基が-C(R1)(R2)(R3)で表される酸の作用により脱離する基で保護された酸分解性基を有する繰り返し単位である。
一般式(Ga1)中、XA2は水素原子、ハロゲン原子又は炭化水素基を表す。
XA2が表すハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
XA2が表す炭化水素基は、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であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
XA2が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
XA2が表すハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
XA2が表す炭化水素基は、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であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
XA2が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
XA2が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
XA2は、水素原子又はメチル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。
一般式(Ga1)中、Aは単結合又はアリーレン基を表し、単結合であることが好ましい。
Aが表すアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基等の炭素数6~18のアリーレン基が挙げられ、炭素数6~12のアリーレン基を表すことが好ましく、フェニレン基又はナフチレン基を表すことがより好ましく、フェニレン基を表すことがさらに好ましい。Aが表すアリーレン基は置換基を有していてもよい。
Aが表すアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ビフェニレン基等の炭素数6~18のアリーレン基が挙げられ、炭素数6~12のアリーレン基を表すことが好ましく、フェニレン基又はナフチレン基を表すことがより好ましく、フェニレン基を表すことがさらに好ましい。Aが表すアリーレン基は置換基を有していてもよい。
一般式(Ga1)中、Yは-C(=O)O-(エステル結合)又は-O-(エーテル結合)を表し、-C(=O)O-を表すことが好ましい。
一般式(Ga1)中、R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表す。
R1~R3が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表すアルキル基は、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、1~7がより好ましく、1~4が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、シクロアルキル基は、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。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表すアルケニル基としては、炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、炭素数2~5のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基が挙げられる。アルケニル基は置換基を有していてもよい。
R1~R3が表す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、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよい。
R1~R3は、ハロゲン原子を有することも好ましい。R1~R3が有するハロゲン原子としては、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子がより好ましい。
R1~R3のうち2つが結合して環を形成してもよい。
R1~R3のうち2つが結合して形成される環は、単環でもよいし、多環でもよい。上記環の炭素数は3~20が好ましく、4~15がより好ましい。上記環としてはシクロアルカン環が好ましい。シクロアルカン環は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。上記環は置換基を有していてもよい。
R1~R3のうち2つが結合して形成される環は、単環でもよいし、多環でもよい。上記環の炭素数は3~20が好ましく、4~15がより好ましい。上記環としてはシクロアルカン環が好ましい。シクロアルカン環は、環を構成するメチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。上記環は置換基を有していてもよい。
R1~R3は酸分解性基を含んでもよいし、含まなくてもよいが、R1~R3は酸分解性基を含まないことが好ましい。
一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、一般式(Ga1)中のR1~R3を含む下記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上であることが好ましい。
一般式(Ga2)中、
R1、R2及びR3はそれぞれ上記一般式(Ga1)中のR1、R2及びR3と同じ意味を表す。
R1、R2及びR3はそれぞれ上記一般式(Ga1)中のR1、R2及びR3と同じ意味を表す。
すなわち、一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいては、一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上となるような式量のR1~R3を有していることが好ましい。R1~R3を含む一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上であると、露光部と未露光部での溶解コントラストが向上し、LWR、解像性が更に向上すると考えられる。また、繰り返し単位についての大西パラメータ(繰り返し単位中の全原子数/(繰り返し単位中の炭素原子数-繰り返し単位中の窒素原子数))が低くなり、炭素密度が高くなる傾向がある。これにより、レジスト膜の強度が高くなり、エッチング耐性が更に向上すると考えられる。
一般式(Ga2)で表される化合物の分子量は125以上500以下であることが好ましく、150以上400以下であることがより好ましく、175以上300以下であることが更に好ましい。
一般式(Ga2)で表される化合物の分子量は125以上500以下であることが好ましく、150以上400以下であることがより好ましく、175以上300以下であることが更に好ましい。
以下に、一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
一般式(Ga1)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、50モル%以上であることが好ましく、60モル%より多いことがより好ましく、65モル%以上が更に好ましい。また、一般式(Ga1)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、90%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、75モル%以下が更に好ましい。
樹脂(A)が含む一般式(Ga1)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)が含む一般式(Ga1)で表される繰り返し単位が2種以上である場合は、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(A)が含む一般式(Ga1)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)が含む一般式(Ga1)で表される繰り返し単位が2種以上である場合は、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。
(その他の酸分解性基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位以外にも、酸分解性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
酸分解性基を有する繰り返し単位としては、後述する(酸分解性基を有する繰り返し単位)以外に、(不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位)が好ましい。
樹脂(A)は、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位以外にも、酸分解性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
酸分解性基を有する繰り返し単位としては、後述する(酸分解性基を有する繰り返し単位)以外に、(不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位)が好ましい。
酸分解性基は、酸の作用により分解し極性が増大する基である。
酸分解性基は、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。樹脂(A)は、酸の作用により極性が増大して、有機溶剤に対する溶解度が減少することが好ましい。
上記極性基としては、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。
なかでも、極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、又は、スルホン酸基が好ましい。
酸分解性基は、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。樹脂(A)は、酸の作用により極性が増大して、有機溶剤に対する溶解度が減少することが好ましい。
上記極性基としては、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。
なかでも、極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、又は、スルホン酸基が好ましい。
酸の作用により脱離する基としては、例えば、式(Y1)~(Y4)で表される基が挙げられる。
式(Y1):-C(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y2):-C(=O)OC(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38)
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y1):-C(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y2):-C(=O)OC(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38)
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y1)及び式(Y2)中、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アルケニル基(直鎖状又は分岐鎖状)、又は、アリール基(単環又は多環)を表す。なお、Rx1~Rx3の全てがアルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)である場合、Rx1~Rx3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、Rx1~Rx3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、Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Rx1~Rx3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Rx1~Rx3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。Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。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、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3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。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、例えば、EUV露光用レジスト組成物である場合、Rx1~Rx3で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、及び、Rx1~Rx3の2つが結合して形成される環は、更に、置換基として、フッ素原子又はヨウ素原子を有していることも好ましい。
なかでも、Rx1~Rx3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、Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Rx1~Rx3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Rx1~Rx3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。Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。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、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3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。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、例えば、EUV露光用レジスト組成物である場合、Rx1~Rx3で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、及び、Rx1~Rx3の2つが結合して形成される環は、更に、置換基として、フッ素原子又はヨウ素原子を有していることも好ましい。
式(Y3)中、R36~R38は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R37とR38とは、互いに結合して環を形成してもよい。1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基が挙げられる。R36は水素原子であることも好ましい。
なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基において、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
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。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、例えば、EUV露光用レジスト組成物である場合、R36~R38で表される1価の有機基、及び、R37とR38とが互いに結合して形成される環は、更に、置換基として、フッ素原子又はヨウ素原子を有していることも好ましい。
なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基において、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
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。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、例えば、EUV露光用レジスト組成物である場合、R36~R38で表される1価の有機基、及び、R37とR38とが互いに結合して形成される環は、更に、置換基として、フッ素原子又はヨウ素原子を有していることも好ましい。
式(Y3)としては、下記式(Y3-1)で表される基が好ましい。
ここで、LY1及びLY2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とアリール基とを組み合わせた基)を表す。
MY1は単結合又は2価の連結基を表す。
QY1はヘテロ原子を含んでいてもよいアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基、アルデヒド基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とシクロアルキル基とを組み合わせた基)を表す。
アルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、メチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
LY1及びLY2のうち一方は水素原子であり、他方はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
QY1、MY1、及びLY1の少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
パターンの微細化の点では、LY2が2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基であることがより好ましい。2級アルキル基としては、イソプロピル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基が挙げられ、3級アルキル基としては、tert-ブチル基、及び、アダマンタン基が挙げられる。これらの態様では、Tg(ガラス転移温度)及び活性化エネルギーが高くなるため、膜強度の担保に加え、かぶりの抑制ができる。
式(Y3-1)中、*は結合位置を表す。
MY1は単結合又は2価の連結基を表す。
QY1はヘテロ原子を含んでいてもよいアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基、アルデヒド基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とシクロアルキル基とを組み合わせた基)を表す。
アルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、メチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
LY1及びLY2のうち一方は水素原子であり、他方はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
QY1、MY1、及びLY1の少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
パターンの微細化の点では、LY2が2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基であることがより好ましい。2級アルキル基としては、イソプロピル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基が挙げられ、3級アルキル基としては、tert-ブチル基、及び、アダマンタン基が挙げられる。これらの態様では、Tg(ガラス転移温度)及び活性化エネルギーが高くなるため、膜強度の担保に加え、かぶりの抑制ができる。
式(Y3-1)中、*は結合位置を表す。
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環を形成してもよい。Arとしては、アリール基が好ましい。
繰り返し単位の酸分解性が優れる点から、極性基を保護する脱離基において、極性基(又はその残基)に非芳香環が直接結合している場合、上記非芳香環中の、上記極性基(又はその残基)と直接結合している環員原子に隣接する環員原子は、置換基としてフッ素原子等のハロゲン原子を有さないことも好ましい。
酸の作用により脱離する基は、他にも、3-メチル-2-シクロペンテニル基のような置換基(アルキル基等)を有する2-シクロペンテニル基、及び、1,1,4,4-テトラメチルシクロヘキシル基のような置換基(アルキル基等)を有するシクロヘキシル基でもよい。
酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(A)で表される繰り返し単位も好ましい。
L1は、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基を表し、R1は水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、又は、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基を表し、R2は酸の作用によって脱離し、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基を表す。ただし、L1、R1、及びR2のうち少なくとも1つは、フッ素原子又はヨウ素原子を有する。
L1で表される、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基としては、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい炭化水素基(例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、アリーレン基等)、及び、これらの複数が連結した連結基が挙げられる。なかでも、L1としては、-CO-、アリーレン基、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-が好ましく、-CO-、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-がより好ましい。
アリーレン基としては、フェニレン基が好ましい。
アルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキレン基に含まれるフッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、2以上が好ましく、2~10がより好ましく、3~6が更に好ましい。
L1で表される、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基としては、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい炭化水素基(例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、アリーレン基等)、及び、これらの複数が連結した連結基が挙げられる。なかでも、L1としては、-CO-、アリーレン基、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-が好ましく、-CO-、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-がより好ましい。
アリーレン基としては、フェニレン基が好ましい。
アルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキレン基に含まれるフッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、2以上が好ましく、2~10がより好ましく、3~6が更に好ましい。
R1で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
R1で表される、フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキル基に含まれる、フッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、1以上が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。
R1で表されるアルキル基は、ハロゲン原子以外の酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
R1で表される、フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキル基に含まれる、フッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、1以上が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。
R1で表されるアルキル基は、ハロゲン原子以外の酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
R2で表される、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基としては、上述した式(Y1)~(Y4)で表され、かつ、フッ素原子又はヨウ素原子を有する脱離基が挙げられる。
酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(AI)で表される繰り返し単位も好ましい。ただし、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位に相当するものを除く。
式(AI)において、Xa1は、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Tは、単結合、又は、2価の連結基を表す。Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アルケニル基(直鎖状又は分岐鎖状)、又は、アリール基(単環又は多環)を表す。ただし、Rx1~Rx3の全てがアルキル基(直鎖状、又は分岐鎖状)である場合、Rx1~Rx3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。
Rx1~Rx3の2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基等)を形成してもよい。
Rx1~Rx3の2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基等)を形成してもよい。
Xa1により表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH2-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、水酸基、又は、1価の有機基を表す。R11で表される1価の有機基としては、例えば、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルキル基、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアシル基、及び、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Xa1としては、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は、ヒドロキシメチル基が好ましい。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、芳香環基、-COO-Rt-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、又は、シクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Tが-COO-Rt-基を表す場合、Rtとしては、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-基、-(CH2)2-基、又は、-(CH2)3-基がより好ましい。
Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Tが-COO-Rt-基を表す場合、Rtとしては、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-基、-(CH2)2-基、又は、-(CH2)3-基がより好ましい。
Rx1~Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及び、t-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Rx1~Rx3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基が好ましい。また、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基も好ましい。なかでも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
式(AI)で表される繰り返し単位は、例えば、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3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。
Rx1~Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Rx1~Rx3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基が好ましい。また、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基も好ましい。なかでも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
式(AI)で表される繰り返し単位は、例えば、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
上記各基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシル基、及び、アルコキシカルボニル基(炭素数2~6)が挙げられる。置換基中の炭素数は、8以下が好ましい。
式(AI)で表される繰り返し単位としては、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位(Xa1が水素原子又はメチル基を表し、かつ、Tが単結合を表す繰り返し単位)が好ましい。
樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(B)で表される繰り返し単位が好ましい。ただし、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位に相当するものを除く。
不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(B)で表される繰り返し単位が好ましい。ただし、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位に相当するものを除く。
式(B)において、Xbは、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Lは、単結合、又は、置換基を有してもよい2価の連結基を表す。Ry1~Ry3は、それぞれ独立に、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、単環状若しくは多環状のシクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。ただし、Ry1~Ry3のうち少なくとも1つはアルケニル基、アルキニル基、単環若しくは多環のシクロアルケニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。
Ry1~Ry3の2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基、シクロアルケニル基等)を形成してもよい。
Ry1~Ry3の2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基、シクロアルケニル基等)を形成してもよい。
Xbにより表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH2-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、水酸基、又は、1価の有機基を表し、例えば、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルキル基、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアシル基、及び、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Xbとしては、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は、ヒドロキシメチル基が好ましい。
Lの2価の連結基としては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-基、-COO-Rt-CO-基、-Rt-CO-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、シクロアルキレン基、又は、芳香環基を表し、芳香環基が好ましい。
Lとしては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-CO-基、又は、-Rt-CO-基が好ましい。Rtは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。
Lとしては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-CO-基、又は、-Rt-CO-基が好ましい。Rtは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。
Ry1~Ry3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及び、t-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
Ry1~Ry3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
Ry1~Ry3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Ry1~Ry3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Ry1~Ry3のアルキニル基としては、エチニル基が好ましい。
Ry1~Ry3のシクロアルケニル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基の一部に二重結合を含む構造が好ましい。
Ry1~Ry3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。なかでも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
Ry1~Ry3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基、又は、シクロアルケニル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基、-SO2-基及び-SO3-基等のヘテロ原子を含む基、ビニリデン基、又は、それらの組み合わせで置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基又はシクロアルケニル基は、シクロアルカン環又はシクロアルケン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
式(B)で表される繰り返し単位は、例えば、Ry1がメチル基、エチル基、ビニル基、アリル基、又は、アリール基であり、Ry2とRy3とが結合して上述のシクロアルキル基又はシクロアルケニル基を形成している態様が好ましい。
Ry1~Ry3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
Ry1~Ry3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
Ry1~Ry3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Ry1~Ry3のアルキニル基としては、エチニル基が好ましい。
Ry1~Ry3のシクロアルケニル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基の一部に二重結合を含む構造が好ましい。
Ry1~Ry3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。なかでも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
Ry1~Ry3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基、又は、シクロアルケニル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基、-SO2-基及び-SO3-基等のヘテロ原子を含む基、ビニリデン基、又は、それらの組み合わせで置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基又はシクロアルケニル基は、シクロアルカン環又はシクロアルケン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
式(B)で表される繰り返し単位は、例えば、Ry1がメチル基、エチル基、ビニル基、アリル基、又は、アリール基であり、Ry2とRy3とが結合して上述のシクロアルキル基又はシクロアルケニル基を形成している態様が好ましい。
上記各基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシル基、及び、アルコキシカルボニル基(炭素数2~6)が挙げられる。置換基中の炭素数は、8以下が好ましい。
式(B)で表される繰り返し単位としては、好ましくは、酸分解性(メタ)アクリル酸3級エステル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lが-CO-基を表す繰り返し単位)、酸分解性ヒドロキシスチレン3級アルキルエーテル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lがフェニル基を表す繰り返し単位)、酸分解性スチレンカルボン酸3級エステル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lが-Rt-CO-基(Rtは芳香族基)を表す繰り返し単位)である。
不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0067]~[0071]に記載の繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
その他の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、一般式(Ga1)で表される繰り返し単位とその他の酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量の合計が、50モル%以上であることが好ましく、60モル%より多いことがより好ましく、65モル%以上が更に好ましい。また、一般式(Ga1)で表される繰り返し単位とその他の酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量の合計が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、90%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、75モル%以下が更に好ましい。
樹脂(A)が含むその他の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)が含むその他の酸分解性基を有する繰り返し単位が2種以上である場合は、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(A)が含むその他の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)が含むその他の酸分解性基を有する繰り返し単位が2種以上である場合は、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。
(酸基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、上記(Pa1)で表される繰り返し単位以外にも、酸基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホン酸基、スルホンアミド基、又はイソプロパノール基が好ましい。
上記ヘキサフルオロイソプロパノール基は、フッ素原子の1つ以上(好ましくは1~2つ)が、フッ素原子以外の基(アルコキシカルボニル基等)で置換されてもよい。酸基としては、このように形成された-C(CF3)(OH)-CF2-も好ましい。また、フッ素原子の1つ以上がフッ素原子以外の基に置換されて、-C(CF3)(OH)-CF2-を含む環を形成してもよい。
酸基を有する繰り返し単位は、前述の酸分解性基を有する繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
酸基を有する繰り返し単位は、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい。
酸基を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0088]~[0089]、[0103]~[0110]に記載の繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
樹脂(A)は、上記(Pa1)で表される繰り返し単位以外にも、酸基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホン酸基、スルホンアミド基、又はイソプロパノール基が好ましい。
上記ヘキサフルオロイソプロパノール基は、フッ素原子の1つ以上(好ましくは1~2つ)が、フッ素原子以外の基(アルコキシカルボニル基等)で置換されてもよい。酸基としては、このように形成された-C(CF3)(OH)-CF2-も好ましい。また、フッ素原子の1つ以上がフッ素原子以外の基に置換されて、-C(CF3)(OH)-CF2-を含む環を形成してもよい。
酸基を有する繰り返し単位は、前述の酸分解性基を有する繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
酸基を有する繰り返し単位は、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい。
酸基を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0088]~[0089]、[0103]~[0110]に記載の繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
酸基を有する繰り返し単位は、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位であることが好ましい。
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、前述した酸分解性基を有する繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、前述した酸分解性基を有する繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
酸基を有する繰り返し単位は、下記式(Pa1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。樹脂(A)は下記式(Pa1)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。ただし、上記一般式(P1)で表される繰り返し単位に相当するものを除く。
式(Pa1)中、
Ra1及びRa2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。
La1は単結合又は2価の連結基を表す。
Ara1は芳香環基を表す。
Ara1と、Ra2又はLa1とは単結合で又は連結基を介して結合してもよい。
RXはヒドロキシ基以外の置換基を表す。
nは1以上9以下の整数を表す。
mは0以上8以下の整数を表す。
Ra1及びRa2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。
La1は単結合又は2価の連結基を表す。
Ara1は芳香環基を表す。
Ara1と、Ra2又はLa1とは単結合で又は連結基を介して結合してもよい。
RXはヒドロキシ基以外の置換基を表す。
nは1以上9以下の整数を表す。
mは0以上8以下の整数を表す。
式(Pa1)中のRa1及びRa2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。
Ra1及びRa2が表す置換基は特に限定されないが、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であることが好ましい。
Ra1及びRa2が表すアルキル基は、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、1~5がより好ましく、1~3が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
Ra1及びRa2が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
Ra1及びRa2が表す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。
Ra1及びRa2が表すアルコキシカルボニル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。アルコキシカルボニル基は置換基を有していてもよい。
Ra1及びRa2が表す置換基は特に限定されないが、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であることが好ましい。
Ra1及びRa2が表すアルキル基は、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、1~5がより好ましく、1~3が特に好ましい。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。アルキル基は置換基を有していてもよい。
Ra1及びRa2が表す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、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基でもよい。シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
Ra1及びRa2が表す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。
Ra1及びRa2が表すアルコキシカルボニル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。アルコキシカルボニル基は置換基を有していてもよい。
式(Pa1)中のLa1は単結合又は2価の連結基を表す。
La1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-、-CONRa3-、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。Ra3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。アルキレン基は置換基を有していてもよい。
Ra3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。
La1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-、-CONRa3-、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。Ra3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。アルキレン基は置換基を有していてもよい。
Ra3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(Pa1)中のAra1は芳香環基を表し、具体的には(m+n+1)価の芳香環基を表す。
Ara1が表す芳香環基は、芳香族炭化水素基でもよいし、芳香族ヘテロ環基でもよい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン等の炭素数6~18の芳香族炭化水素を含む基であることが好ましい。
芳香族ヘテロ環基は、環員として、窒素原子、酸素原子及び硫黄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。芳香族ヘテロ環基としては、チオフェン、フラン、ピリジン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等の環員原子数4~20の芳香族ヘテロ環を含む基が好ましい。
Ara1が表す芳香環基は、芳香族炭化水素基でもよいし、芳香族ヘテロ環基でもよい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン等の炭素数6~18の芳香族炭化水素を含む基であることが好ましい。
芳香族ヘテロ環基は、環員として、窒素原子、酸素原子及び硫黄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。芳香族ヘテロ環基としては、チオフェン、フラン、ピリジン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等の環員原子数4~20の芳香族ヘテロ環を含む基が好ましい。
Ara1と、Ra2又はLa1とは単結合で又は連結基を介して結合してもよい。連結基としては、例えば、-O-、-S-、-CO-、-CO2-、-SO-、-SO2-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~5)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~5)、及びこれらの2つ以上を組み合わせてなる基等が挙げられる。アルキレン基及びアルケニレン基は置換基を有していてもよい。
式(Pa1)中のRXはヒドロキシ基以外の置換基を表す。
RXが表す置換基としては、例えば、カルボキシル基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、炭化水素基、アミノ基、ニトロ基、及びこれらの2つ以上を組み合わせてなる基などが挙げられる。
RXが表す炭化水素基としては、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数5~15)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~10)が挙げられる。
RXが表す置換基はハロゲン原子を有することが好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子がさらに好ましい。
RXが表す炭化水素基は置換基を有していてもよい。また、RXが表す炭化水素基が-CH2-を含む場合、-CH2-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-及び-SO2-からなる群より選ばれる少なくとも1つに置き換わってもよい。
RXが表す置換基としては、例えば、カルボキシル基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、炭化水素基、アミノ基、ニトロ基、及びこれらの2つ以上を組み合わせてなる基などが挙げられる。
RXが表す炭化水素基としては、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数5~15)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~10)が挙げられる。
RXが表す置換基はハロゲン原子を有することが好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子がさらに好ましい。
RXが表す炭化水素基は置換基を有していてもよい。また、RXが表す炭化水素基が-CH2-を含む場合、-CH2-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-及び-SO2-からなる群より選ばれる少なくとも1つに置き換わってもよい。
式(Pa1)中のnは1以上9以下の整数を表し、1以上5以下の整数を表すことが好ましく、1以上4以下の整数を表すことがより好ましい。
式(Pa1)中のmは0以上8以下の整数を表し、0以上4以下の整数を表すことが好ましく、0以上3以下の整数を表すことがより好ましい。
酸基を有す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。下記構造式中、G1及びG2はそれぞれ独立に水素原子、メチル基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、ヒドロキシ基又はヒドロキシメチル基を表す。f1は1~3の整数を表す。
樹脂(A)がその他の酸基を有する繰り返し単位を含む場合、一般式(P1)で表される繰り返し単位とその他の酸基を有する繰り返し単位の含有量の合計が、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%以上がより好ましく、10モル%以上がさらに好ましい。また、一般式(P1)で表される繰り返し単位とその他の酸基を有する繰り返し単位の含有量の合計が、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。
(芳香環を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、芳香環を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
芳香環は、芳香族炭化水素でもよいし、芳香族ヘテロ環でもよい。
芳香族炭化水素としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン等の炭素数6~18の芳香族炭化水素であることが好ましい。
芳香族ヘテロ環基、環員として、窒素原子、酸素原子及び硫黄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。芳香族ヘテロ環としては、チオフェン、フラン、ピリジン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等の環員原子数4~20の芳香族ヘテロ環が好ましい。
芳香環を有する繰り返し単位は、特に限定されないが、例えば上述の式(Pa1)で表される繰り返し単位が挙げられる。
樹脂(A)は、芳香環を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
芳香環は、芳香族炭化水素でもよいし、芳香族ヘテロ環でもよい。
芳香族炭化水素としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン等の炭素数6~18の芳香族炭化水素であることが好ましい。
芳香族ヘテロ環基、環員として、窒素原子、酸素原子及び硫黄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。芳香族ヘテロ環としては、チオフェン、フラン、ピリジン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等の環員原子数4~20の芳香族ヘテロ環が好ましい。
芳香環を有する繰り返し単位は、特に限定されないが、例えば上述の式(Pa1)で表される繰り返し単位が挙げられる。
(酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、上述した<酸分解性基を有する繰り返し単位>及び<酸基を有する繰り返し単位>とは別に、酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位(以下、単位Xともいう。)を有していてもよい。ここで言う<酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位>は、後述の<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>、及び<光酸発生基を有する繰り返し単位>等の、A群に属する他の種類の繰り返し単位とは異なることが好ましい。
樹脂(A)は、上述した<酸分解性基を有する繰り返し単位>及び<酸基を有する繰り返し単位>とは別に、酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位(以下、単位Xともいう。)を有していてもよい。ここで言う<酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位>は、後述の<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>、及び<光酸発生基を有する繰り返し単位>等の、A群に属する他の種類の繰り返し単位とは異なることが好ましい。
単位Xとしては、式(C)で表される繰り返し単位が好ましい。
L5は、単結合、又はエステル基を表す。R9は、水素原子、又はフッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R10は、水素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基、又はこれらを組み合わせた基を表す。
フッ素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0116]~[0117]に記載の繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
フッ素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0116]~[0117]に記載の繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
単位Xの含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、0モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上が更に好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、45モル%未満が好ましく、35モル%以下がより好ましい。
樹脂(A)の繰り返し単位のうち、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子の少なくとも1つを有する繰り返し単位の合計含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましく、40モル%以上が特に好ましい。上限値は特に制限されないが、例えば、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、100モル%以下である。
なお、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子の少なくとも1つを有する繰り返し単位としては、例えば、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸分解性基を有する繰り返し単位、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位、及びフッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位が挙げられる。
なお、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子の少なくとも1つを有する繰り返し単位としては、例えば、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸分解性基を有する繰り返し単位、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位、及びフッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位が挙げられる。
(ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、及びカーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位(以下、「単位Y」ともいう。)を有していてもよい。
単位Yは、水酸基、及びヘキサフルオロプロパノール基等の酸基を有さないことも好ましい。
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、及びカーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位(以下、「単位Y」ともいう。)を有していてもよい。
単位Yは、水酸基、及びヘキサフルオロプロパノール基等の酸基を有さないことも好ましい。
ラクトン基又はスルトン基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればよい。ラクトン構造又はスルトン構造は、5~7員環ラクトン構造又は5~7員環スルトン構造が好ましい。なかでも、ビシクロ構造若しくはスピロ構造を形成する形で5~7員環ラクトン構造に他の環構造が縮環しているもの、又はビシクロ構造若しくはスピロ構造を形成する形で5~7員環スルトン構造に他の環構造が縮環しているものがより好ましい。
樹脂(A)は、下記式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造、下記式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造又は下記式(CC1-1)~(CC1-2)のいずれかで表される環状炭酸エステル構造の環員原子から、水素原子を1つ以上取り除いてなるラクトン基、スルトン基又はカーボネート基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、ラクトン基、スルトン基又はカーボネート基が主鎖に直接結合していてもよい。例えば、ラクトン基、スルトン基又はカーボネート基の環員原子が、樹脂(A)の主鎖を構成してもよい。ラクトン基、スルトン基及びカーボネート基は置換基を有していてもよい。
樹脂(A)は、下記式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造、下記式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造又は下記式(CC1-1)~(CC1-2)のいずれかで表される環状炭酸エステル構造の環員原子から、水素原子を1つ以上取り除いてなるラクトン基、スルトン基又はカーボネート基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、ラクトン基、スルトン基又はカーボネート基が主鎖に直接結合していてもよい。例えば、ラクトン基、スルトン基又はカーボネート基の環員原子が、樹脂(A)の主鎖を構成してもよい。ラクトン基、スルトン基及びカーボネート基は置換基を有していてもよい。
下記構造式中のRLは置換基を表す。RLが複数存在する場合、複数のRLは同じでもよいし、異なっていてもよい。RLとしては、例えば、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基及び酸分解性基が挙げられる。e1は0~4の整数を表す。e1が複数存在する場合、複数のe1は同じでもよいし、異なっていてもよい。e1が2以上の場合、複数存在するRLは同一でも異なっていてもよく、複数存在するRL同士が結合して環を形成してもよい。
ラクトン基、スルトン基又はカーボネート基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記式(AI-2)で表される繰り返し単位が挙げられる。
式(AI-2)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基は置換基を有していてもよい。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、及びハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環式炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。なかでも、Abとしては、単結合、又は-Ab1-CO2-で表される連結基が好ましい。Ab1は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、又はノルボルニレン基が好ましい。
Vは、式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基、式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基又は式(CC1-1)~(CC1-2)のいずれかで表される環状炭酸エステル構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基を表す。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環式炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。なかでも、Abとしては、単結合、又は-Ab1-CO2-で表される連結基が好ましい。Ab1は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、又はノルボルニレン基が好ましい。
Vは、式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基、式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基又は式(CC1-1)~(CC1-2)のいずれかで表される環状炭酸エステル構造の環員原子から水素原子を1つ取り除いてなる基を表す。
ラクトン基又はスルトン基を有する繰り返し単位に、光学異性体が存在する場合、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)は90以上が好ましく、95以上がより好ましい。
カーボネート基としては、環状炭酸エステル基が好ましい。
環状炭酸エステル基を有する繰り返し単位については、例えば、国際公開第2022/024928号の[0127]~[0133]の記載を参照できる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
環状炭酸エステル基を有する繰り返し単位については、例えば、国際公開第2022/024928号の[0127]~[0133]の記載を参照できる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
樹脂(A)が単位Yを含む場合、単位Yの含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、40モル%未満が好ましく、35モル%以下がより好ましい。
(光酸発生基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(「光酸発生基」ともいう。)を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
光酸発生基を有する繰り返し単位としては、式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
樹脂(A)は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(「光酸発生基」ともいう。)を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
光酸発生基を有する繰り返し単位としては、式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
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-、-SO2-、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。
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。
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(SO3 -)、又はスルホンアミド基(N--SO2RN1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、後述する光酸発生剤(B)の説明におけるM+と同じである。
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(SO3 -)、又はスルホンアミド基(N--SO2RN1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、後述する光酸発生剤(B)の説明におけるM+と同じである。
光酸発生基を有する繰り返し単位の具体例としては、例えば、特開2014-041327号公報の[0094]~[0105]に記載された繰り返し単位、国際公開第2018/193954号公報の[0094]に記載された繰り返し単位、国際公開第2022/024928号の[0138]に記載された繰り返し単位が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
式(4)で表される繰り返し単位としては、例えば、特開2014-041327号公報の段落[0094]~[0105]に記載された繰り返し単位、及び国際公開第2018/193954号公報の段落[0094]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
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%以上であることが好ましく、3モル%以上であることがより好ましく、5モル%以上であることが特に好ましい。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%未満であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることが特に好ましい。
樹脂(A)は光酸発生基を有する繰り返し単位を含まないことも好ましい。
樹脂(A)は光酸発生基を有する繰り返し単位を含まないことも好ましい。
(式(V-1)又は式(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有していてもよい。
下記式(V-1)及び下記式(V-2)で表される繰り返し単位は上述の繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
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有していてもよい。
下記式(V-1)及び下記式(V-2)で表される繰り返し単位は上述の繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
式中、
R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、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)、又はカルボキシル基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。
n3は、0~6の整数を表す。
n4は、0~4の整数を表す。
X4は、メチレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。
式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を以下に例示する。
式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位としては、例えば、国際公開第2018/193954号の段落[0100]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、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)、又はカルボキシル基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。
n3は、0~6の整数を表す。
n4は、0~4の整数を表す。
X4は、メチレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。
式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を以下に例示する。
式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位としては、例えば、国際公開第2018/193954号の段落[0100]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
(主鎖の運動性を低下させるための繰り返し単位)
樹脂(A)は、発生酸の過剰な拡散又は現像時のパターン崩壊を抑制できる点から、ガラス転移温度(Tg)が高い方が好ましい。Tgは、90℃より大きいことが好ましく、100℃より大きいことがより好ましく、110℃より大きいことが更に好ましく、125℃より大きいことが特に好ましい。なお、現像液への溶解速度が優れる点から、Tgは400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
なお、本明細書において、樹脂(A)等のポリマーのガラス転移温度(Tg)(以下「繰り返し単位のTg」)は、以下の方法で算出する。まず、ポリマー中に含まれる各繰り返し単位のみからなるホモポリマーのTgを、Bicerano法によりそれぞれ算出する。次に、ポリマー中の全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の質量割合(%)を算出する。次に、Foxの式(Materials Letters 62(2008)3152等に記載)を用いて各質量割合におけるTgを算出して、それらを総和して、ポリマーのTg(℃)とする。
Bicerano法は、Prediction of polymer properties, Marcel Dekker Inc, New York(1993)に記載されている。Bicerano法によるTgの算出は、ポリマーの物性概算ソフトウェアMDL Polymer(MDL Information Systems, Inc.)を用いて行うことができる。
樹脂(A)は、発生酸の過剰な拡散又は現像時のパターン崩壊を抑制できる点から、ガラス転移温度(Tg)が高い方が好ましい。Tgは、90℃より大きいことが好ましく、100℃より大きいことがより好ましく、110℃より大きいことが更に好ましく、125℃より大きいことが特に好ましい。なお、現像液への溶解速度が優れる点から、Tgは400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
なお、本明細書において、樹脂(A)等のポリマーのガラス転移温度(Tg)(以下「繰り返し単位のTg」)は、以下の方法で算出する。まず、ポリマー中に含まれる各繰り返し単位のみからなるホモポリマーのTgを、Bicerano法によりそれぞれ算出する。次に、ポリマー中の全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の質量割合(%)を算出する。次に、Foxの式(Materials Letters 62(2008)3152等に記載)を用いて各質量割合におけるTgを算出して、それらを総和して、ポリマーのTg(℃)とする。
Bicerano法は、Prediction of polymer properties, Marcel Dekker Inc, New York(1993)に記載されている。Bicerano法によるTgの算出は、ポリマーの物性概算ソフトウェアMDL Polymer(MDL Information Systems, Inc.)を用いて行うことができる。
主鎖の運動性を低下させるための繰り返し単位については、国際公開第2022/024928号の[0144]~[0160]の内容を援用する。
(ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)が有するラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位としては、上述した<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した繰り返し単位が挙げられる。好ましい含有量も上述した<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した通りである。
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)が有するラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位としては、上述した<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した繰り返し単位が挙げられる。好ましい含有量も上述した<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した通りである。
樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有していてもよい。これにより基板密着性が向上する。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基を有する(水酸基又はシアノ基で置換された)飽和炭化水素基を有する繰り返し単位であることが好ましい。また、水酸基又はシアノ基で置換された脂環式炭化水素構造を有する繰り返し単位であってもよい。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0081]~[0084]に記載のものが挙げられる。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基を有する(水酸基又はシアノ基で置換された)飽和炭化水素基を有する繰り返し単位であることが好ましい。また、水酸基又はシアノ基で置換された脂環式炭化水素構造を有する繰り返し単位であってもよい。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0081]~[0084]に記載のものが挙げられる。
樹脂(A)は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
アルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、及びα位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。樹脂(A)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含むことにより、コンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0085]及び[0086]に記載のものが挙げられる。
アルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、及びα位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。樹脂(A)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含むことにより、コンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0085]及び[0086]に記載のものが挙げられる。
(脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位)
樹脂(A)は、脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位として、例えば、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、又はシクロヘキシル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位が挙げられる。
樹脂(A)は、脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位として、例えば、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、又はシクロヘキシル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位が挙げられる。
(水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位)
樹脂(A)は、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)は、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
式(III)中、R5は少なくとも1つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は-CH2-O-Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0087]~[0094]に記載のものが挙げられる。
Raは水素原子、アルキル基又は-CH2-O-Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0087]~[0094]に記載のものが挙げられる。
(その他の繰り返し単位)
更に、樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を有してもよい。
例えば樹脂(A)は、オキサチアン環基を有する繰り返し単位、オキサゾロン環基を有する繰り返し単位、ジオキサン環基を有する繰り返し単位、及びヒダントイン環基を有する繰り返し単位からなる群から選択される繰り返し単位を有していてもよい。
更に、樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を有してもよい。
例えば樹脂(A)は、オキサチアン環基を有する繰り返し単位、オキサゾロン環基を有する繰り返し単位、ジオキサン環基を有する繰り返し単位、及びヒダントイン環基を有する繰り返し単位からなる群から選択される繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性、標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、解像性、耐熱性、及び感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有していてもよい。
樹脂(A)としては、特に、レジスト組成物がArF用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として用いられる場合、繰り返し単位の全てが、エチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する繰り返し単位で構成されることが好ましい。特に、繰り返し単位の全てが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されることも好ましい。繰り返し単位の全てが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成される場合、繰り返し単位の全てがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位の全てがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位の全てがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができ、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50モル%以下であることが好ましい。
樹脂(A)がラクトン基、カーボネート基、スルトン基及び水酸基を有する飽和炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも1つを有することが本発明の好ましい一態様である。樹脂(A)がラクトン基、カーボネート基、スルトン基及び水酸基を有する飽和炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも1つを有することで、エッチング耐性及びLWR性能が更に向上する。
樹脂(A)が活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(光酸発生基)を有する繰り返し単位を含むことが本発明の好ましい一態様である。樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含むことで、素材の分布の均一性が高くなり、酸濃度のバラツキが低減し、LWR性能が更に向上する。
樹脂(A)がヨウ素原子を有する繰り返し単位を含むことが本発明の好ましい一態様である。樹脂(A)がヨウ素原子を有する繰り返し単位を含むことで、EUV光等の吸収率が高くなり、ショットノイズの影響を軽減でき、LWR性能が更に向上する。
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法により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、1.0~5.0が好ましく、1.0~3.0がより好ましく、1.1~2.0が更に好ましく、1.1~1.5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。
GPC法によりポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量(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、1.0~5.0が好ましく、1.0~3.0がより好ましく、1.1~2.0が更に好ましく、1.1~1.5が特に好ましい。分散度が小さいものほど、解像度、及びレジスト形状がより優れ、更に、レジストパターンの側壁がよりスムーズであり、ラフネス性にもより優れる。
レジスト組成物中の樹脂(A)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、30.0~99.9質量%が好ましく、40.0~90.0質量%がより好ましく、50.0~80.0質量%が更に好ましい。
樹脂(A)は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
樹脂(A)は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[光酸発生剤(B)]
レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する光酸発生剤(B)(単に「光酸発生剤(B)」ともいう。)を含有する。
レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する光酸発生剤(B)(単に「光酸発生剤(B)」ともいう。)を含有する。
光酸発生剤(B)は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態とを併用してもよい。
光酸発生剤(B)が低分子化合物の形態である場合、光酸発生剤(B)の分子量は特に制限されないが、100~3000が好ましく、150~2500がより好ましく、200~2000が更に好ましい。
光酸発生剤(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。樹脂(A)が前述した光酸発生基を有する繰り返し単位を含まない場合、レジスト組成物は樹脂(A)とは異なる化合物である光酸発生剤(B)を含有することが好ましい。樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含む場合、レジスト組成物は、別途光酸発生剤(B)を含んでもよいし、含まないことも好ましい。
光酸発生剤(B)が低分子化合物の形態である場合、光酸発生剤(B)の分子量は特に制限されないが、100~3000が好ましく、150~2500がより好ましく、200~2000が更に好ましい。
光酸発生剤(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。樹脂(A)が前述した光酸発生基を有する繰り返し単位を含まない場合、レジスト組成物は樹脂(A)とは異なる化合物である光酸発生剤(B)を含有することが好ましい。樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含む場合、レジスト組成物は、別途光酸発生剤(B)を含んでもよいし、含まないことも好ましい。
光酸発生剤(B)としては、例えば、「M+ X-」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられ、露光により有機酸を発生する化合物であることが好ましい。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+ X-」で表される化合物において、M+はカチオンを表し、有機カチオンを表すことが好ましい。有機カチオンとしては、式(ZaI)で表されるカチオン(以下「カチオン(ZaI)」ともいう。)、又は、式(ZaII)で表されるカチオン(以下「カチオン(ZaII)」ともいう。)が好ましい。
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-CH2-CH2-O-CH2-CH2-が挙げられる。
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-CH2-CH2-O-CH2-CH2-が挙げられる。
式(ZaI)における有機カチオンの好適な態様としては、後述する、カチオン(ZaI-1)、カチオン(ZaI-2)、カチオン(ZaI-3b)、カチオン(ZaI-4b)が挙げられる。
まず、カチオン(ZaI-1)について説明する。
カチオン(ZaI-1)は、上記式(ZaI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウムカチオンである。
アリールスルホニウムカチオンは、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
R201~R203のうちの1つがアリール基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、及び-CH2-CH2-O-CH2-CH2-)が挙げられる。
アリールスルホニウムカチオンとしては、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及びアリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられる。
カチオン(ZaI-1)は、上記式(ZaI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウムカチオンである。
アリールスルホニウムカチオンは、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
R201~R203のうちの1つがアリール基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、及び-CH2-CH2-O-CH2-CH2-)が挙げられる。
アリールスルホニウムカチオンとしては、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及びアリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられる。
アリールスルホニウムカチオンに含まれるアリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。アリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環構造を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、及びベンゾチオフェン残基が挙げられる。アリールスルホニウムカチオンが2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、又はシクロヘキシル基がより好ましい。
アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、又はシクロヘキシル基がより好ましい。
R201~R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルキル基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば、炭素数3~15)、アリール基(例えば、炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、ハロゲン原子(例えば、フッ素及びヨウ素)、水酸基、カルボキシル基、エステル基、スルフィニル基、スルホニル基、アルキルチオ基、又はフェニルチオ基が好ましい。
上記置換基は可能な場合更に置換基を有していてもよく、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基となっていることも好ましい。
上記置換基は任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
なお、酸分解性基とは、酸の作用により分解して極性基を生じる基を意図し、酸の作用により脱離する基で極性基が保護された構造であることが好ましい。極性基及び脱離基については前述のとおりである。
上記置換基は可能な場合更に置換基を有していてもよく、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基となっていることも好ましい。
上記置換基は任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
なお、酸分解性基とは、酸の作用により分解して極性基を生じる基を意図し、酸の作用により脱離する基で極性基が保護された構造であることが好ましい。極性基及び脱離基については前述のとおりである。
次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
カチオン(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
R201~R203としての芳香環を有さない有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
R201~R203としては、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
カチオン(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
R201~R203としての芳香環を有さない有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
R201~R203としては、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
R201~R203のアルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基)、並びに、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びノルボルニル基)が挙げられる。
R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば、炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
R201~R203の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば、炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
R201~R203の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
次に、カチオン(ZaI-3b)について説明する。
カチオン(ZaI-3b)は、下記式(ZaI-3b)で表されるカチオンである。
カチオン(ZaI-3b)は、下記式(ZaI-3b)で表されるカチオンである。
式(ZaI-3b)中、R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表す。
R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(例えば、t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c~R7c、並びに、Rx及びRy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。
R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(例えば、t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c~R7c、並びに、Rx及びRyの置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとRx、及びRxとRyは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよく、この環は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又はアミド結合を含んでいてもよい。
上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環としては、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環としては、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基及びペンチレン基等のアルキレン基が挙げられる。このアルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
R5cとR6c、及びR5cとRxが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。
R5cとR6c、及びR5cとRxが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。
R1c~R5c、R6c、R7c、Rx、Ry、並びに、R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとRx、及びRxとRyがそれぞれ互いに結合して形成する環は、置換基を有していてもよい。
次に、カチオン(ZaI-4b)について説明する。
カチオン(ZaI-4b)は、下記式(ZaI-4b)で表されるカチオンである。
カチオン(ZaI-4b)は、下記式(ZaI-4b)で表されるカチオンである。
式(ZaI-4b)中、lは0~2の整数を表し、rは0~8の整数を表す。
R13は、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、水酸基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、水酸基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合は、それぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
R15は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又はナフチル基を表す。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。
一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、及び上記ナフチル基、並びに、2つのR15が互いに結合して形成する環は置換基を有してもよい。
R13は、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、水酸基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、水酸基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合は、それぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
R15は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又はナフチル基を表す。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。
一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、及び上記ナフチル基、並びに、2つのR15が互いに結合して形成する環は置換基を有してもよい。
式(ZaI-4b)において、R13、R14、及びR15のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基は、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又はt-ブチル基等が好ましい。
R13~R15、並びに、Rx及びRyの各置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
R13~R15、並びに、Rx及びRyの各置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
次に、式(ZaII)について説明する。
式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204及びR205のアリール基としては、フェニル基、又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及びベンゾチオフェンが挙げられる。
R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基)、又は炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はノルボルニル基)が好ましい。
式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204及びR205のアリール基としては、フェニル基、又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及びベンゾチオフェンが挙げられる。
R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基)、又は炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はノルボルニル基)が好ましい。
R204及びR205のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば、炭素数3~15)、アリール基(例えば、炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及びフェニルチオ基が挙げられる。また、R204及びR205の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
以下に有機カチオンの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
「M+ X-」で表される化合物において、X-はアニオンを表す。アニオンとしては、特に制限されず、1又は2価以上のアニオンが挙げられる。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。アニオンは有機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、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。
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。
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。
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、PF6
-)、フッ素化ホウ素(例えば、BF4
-)、及び、フッ素化アンチモン(例えば、SbF6
-)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。
式(AN1)中、R1及びR2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’、-NH2、-NR’2、-NHR’、又は、-NHCOR’が好ましい。R’は、1価の炭化水素基である。
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’、-NH2、-NR’2、-NHR’、又は、-NHCOR’が好ましい。R’は、1価の炭化水素基である。
上記R’で表される1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基等のアルキル基;エテニル基、プロペニル基、及びブテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、及びブチニル基等のアルキニル基等の1価の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、及びアダマンチル基等のシクロアルキル基;シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、及びノルボルネニル基等のシクロアルケニル基等の1価の脂環炭化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、及びメチルアントリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基、及びアントリルメチル基等のアラルキル基等の1価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
なかでも、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭化水素基(シクロアルキル基が好ましい)又は水素原子が好ましい。
なかでも、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭化水素基(シクロアルキル基が好ましい)又は水素原子が好ましい。
Lは、2価の連結基を表す。
Lが複数存在する場合、Lは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
2価の連結基としては、例えば、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、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-、-SO2-、-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-、-SO2-、又は、-COO-アルキレン基-がより好ましい。
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-、-SO2-、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-、-SO2-、-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-、-SO2-、又は、-COO-アルキレン基-がより好ましい。
Lとしては、例えば、下記式(AN1-1)で表される基が好ましい。
*a-(CR2a 2)X-Q-(CR2b 2)Y-*b (AN1-1)
*a-(CR2a 2)X-Q-(CR2b 2)Y-*b (AN1-1)
式(AN1-1)中、*aは、式(AN1)におけるR3との結合位置を表す。
*bは、式(AN1)における-C(R1)(R2)-との結合位置を表す。
X及びYは、それぞれ独立に、0~10の整数を表し、0~3の整数が好ましい。
R2a及びR2bは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
R2a及びR2bがそれぞれ複数存在する場合、複数存在するR2a及びR2bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
ただし、Yが1以上の場合、式(AN1)における-C(R1)(R2)-と直接結合するCR2b 2におけるR2bは、フッ素原子以外である。
Qは、*A-O-CO-O-*B、*A-CO-*B、*A-CO-O-*B、*A-O-CO-*B、*A-O-*B、*A-S-*B、又は、*A-SO2-*Bを表す。
ただし、式(AN1-1)中のX+Yが1以上、かつ、式(AN1-1)中のR2a及びR2bのいずれもが全て水素原子である場合、Qは、*A-O-CO-O-*B、*A-CO-*B、*A-O-CO-*B、*A-O-*B、*A-S-*B、又は、*A-SO2-*Bを表す。
*Aは、式(AN1)におけるR3側の結合位置を表し、*Bは、式(AN1)における-SO3 -側の結合位置を表す。
*bは、式(AN1)における-C(R1)(R2)-との結合位置を表す。
X及びYは、それぞれ独立に、0~10の整数を表し、0~3の整数が好ましい。
R2a及びR2bは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
R2a及びR2bがそれぞれ複数存在する場合、複数存在するR2a及びR2bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
ただし、Yが1以上の場合、式(AN1)における-C(R1)(R2)-と直接結合するCR2b 2におけるR2bは、フッ素原子以外である。
Qは、*A-O-CO-O-*B、*A-CO-*B、*A-CO-O-*B、*A-O-CO-*B、*A-O-*B、*A-S-*B、又は、*A-SO2-*Bを表す。
ただし、式(AN1-1)中のX+Yが1以上、かつ、式(AN1-1)中のR2a及びR2bのいずれもが全て水素原子である場合、Qは、*A-O-CO-O-*B、*A-CO-*B、*A-O-CO-*B、*A-O-*B、*A-S-*B、又は、*A-SO2-*Bを表す。
*Aは、式(AN1)におけるR3側の結合位置を表し、*Bは、式(AN1)における-SO3 -側の結合位置を表す。
式(AN1)中、R3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。
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、R3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。
上記ラクトン基及びスルトン基としては、例えば、前述した式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造、及び、式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する環員原子から、水素原子を1つ除いてなる基が好ましい。
上記環状構造を有する有機基は、例えば、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していても、有してなくてもよい。ヘテロ原子は、環状構造を形成する炭素原子の1つ以上と置換していてもよい。
上記環状構造を有する有機基は、例えば、環状構造の炭化水素基、ラクトン環基、及び、スルトン環基が好ましい。なかでも、上記環状構造を有する有機基は、環状構造の炭化水素基が好ましい。
上記環状構造の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルキル基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
上記シクロアルキル基は、単環(シクロヘキシル基等)でも多環(アダマンチル基等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
上記ラクトン基及びスルトン基としては、例えば、前述した式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造、及び、式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する環員原子から、水素原子を1つ除いてなる基が好ましい。
R3は、ハロゲン原子を含むことが好ましい。R3に含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子、ヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子が特に好ましい。EUV用レジストとして用いる場合は、EUV光の吸収効率の観点からハロゲン原子の個数は多いほど好ましい。ヨウ素原子を有する場合は芳香環上の炭素原子に直接結合した構造が好ましい。
式(AN1)で表されるアニオンの好ましい態様として、特開2018-155908号公報の[0040]~[0044]に記載されたものを挙げることができる。
式(AN1)で表されるアニオンの好ましい態様として、特開2018-155908号公報の[0040]~[0044]に記載されたものを挙げることができる。
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。
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CF3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。
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CF3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。
R4及びR5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。R4及びR5が複数存在する場合、R4及びR5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R4及びR5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。R4及びR5としては、水素原子が好ましい。
R4及びR5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。R4及びR5としては、水素原子が好ましい。
Lは、2価の連結基を表す。Lの定義は、式(AN1)中のLと同義である。
Wは、環状構造を含む有機基を表す。なかでも、環状の有機基であることが好ましい。
環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び、複素環基が挙げられる。
脂環基は、単環であってもよく、多環であってもよい。単環の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。なかでも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の炭素数7以上の嵩高い構造を有する脂環基が好ましい。
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。
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。
Wは、ハロゲン原子を含むことが好ましい。Wに含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子、ヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子が特に好ましい。EUV用レジストとして用いる場合は、EUV光の吸収効率の観点からハロゲン原子の個数は多いほど好ましい。ヨウ素原子を有する場合は芳香環上の炭素原子に直接結合した構造が好ましい。
式(AN2)で表されるアニオンとしては、SO3
--CF2-CH2-OCO-(L)q’-W、SO3
--CF2-CHF-CH2-OCO-(L)q’-W、SO3
--CF2-COO-(L)q’-W、SO3
--CF2-CF2-CH2-CH2-(L)q-W、又は、SO3
--CF2-CH(CF3)-OCO-(L)q’-Wが好ましい。ここで、L、q及びWは、式(AN2)と同様である。q’は、0~10の整数を表す。
式(AN2)で表されるアニオンの好ましい態様として、国際公開第2023/157455の[0076]、特開2021-81708号公報の[0071]~[0089]、特開2018-5224号公報の[0033]~[0045]、及び特開2018-25789号公報の[0031]~[0039]に記載されたものを挙げることができる。
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。
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。
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、脂肪族炭化水素基又は、芳香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。
Bとしては、脂肪族炭化水素基又は、芳香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。
Bは、ハロゲン原子を含むことが好ましい。Bに含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子、ヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子が特に好ましい。EUV用レジストとして用いる場合は、EUV光の吸収効率の観点からハロゲン原子の個数は多いほど好ましい。ヨウ素原子を有する場合は芳香環上の炭素原子に直接結合した構造が好ましい。
式(AN3)で表されるアニオンの好ましい態様として、特開2018-159744号公報の[0029]~[0034]、特開2018-155908号公報の[0045]に記載されたものを挙げることができる。
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-(SO2-Rq)2で表されるアニオンである。
ここで、Rq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Rqは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRq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。
ジスルホンアミドアニオンは、例えば、N-(SO2-Rq)2で表されるアニオンである。
ここで、Rq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Rqは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRqが互いに結合して形成される基は、置換基を有していてもよいアルキレン基が好ましく、フルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロアルキレン基が更に好ましい。上記アルキレン基の炭素数は2~4が好ましい。
また、非求核性アニオンとしては、下記式(d1-1)~(d1-4)で表されるアニオンも挙げられる。
式(d1-1)中、R51は置換基(例えば、水酸基)を有していてもよい炭化水素基(例えば、フェニル基等のアリール基)を表す。
式(d1-2)中、Z2cは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基(ただし、Sに隣接する炭素原子にはフッ素原子が置換されない)を表す。
Z2cにおける上記炭化水素基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。また、上記炭化水素基における炭素原子(好ましくは、上記炭化水素基が環状構造を有する場合における、環員原子である炭素原子)は、カルボニル炭素(-CO-)であってもよい。上記炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいノルボルニル基を有する基が挙げられる。上記ノルボルニル基を形成する炭素原子は、カルボニル炭素であってもよい。
また、式(d1-2)中の「Z2c-SO3 -」は、上述の式(AN4)、(AN1)又は(AN5)で表されるアニオンとは異なるのが好ましい。例えば、Z2cは、アリール基以外が好ましい。また、例えば、Z2cにおける、-SO3 -に対してα位及びβ位の原子は、置換基としてフッ素原子を有する炭素原子以外の原子が好ましい。例えば、Z2cは、-SO3 -に対してα位の原子及び/又はβ位の原子は環状基中の環員原子であるのが好ましい。
Z2cにおける上記炭化水素基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。また、上記炭化水素基における炭素原子(好ましくは、上記炭化水素基が環状構造を有する場合における、環員原子である炭素原子)は、カルボニル炭素(-CO-)であってもよい。上記炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいノルボルニル基を有する基が挙げられる。上記ノルボルニル基を形成する炭素原子は、カルボニル炭素であってもよい。
また、式(d1-2)中の「Z2c-SO3 -」は、上述の式(AN4)、(AN1)又は(AN5)で表されるアニオンとは異なるのが好ましい。例えば、Z2cは、アリール基以外が好ましい。また、例えば、Z2cにおける、-SO3 -に対してα位及びβ位の原子は、置換基としてフッ素原子を有する炭素原子以外の原子が好ましい。例えば、Z2cは、-SO3 -に対してα位の原子及び/又はβ位の原子は環状基中の環員原子であるのが好ましい。
式(d1-3)中、R52は有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表し、Y3は直鎖状、分岐鎖状、若しくは、環状のアルキレン基、アリーレン基、又は、カルボニル基を表し、Rfは炭化水素基を表す。
式(d1-4)中、R53~R54は有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表す。R53~R54は互いに結合して環を形成していてもよい。
アニオンは、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
光酸発生剤(B)は、下記一般式(B1)で表される化合物であることも好ましい。
一般式(B1)中、
Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Waは、環状構造を含む有機基を表す。
aは、1~4の整数を表す。
Z+はカチオンを表す。
aが2~4の整数を表す場合は、複数のRfは、同一であっても良く、異なっていても良く、複数のRaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Waは、環状構造を含む有機基を表す。
aは、1~4の整数を表す。
Z+はカチオンを表す。
aが2~4の整数を表す場合は、複数のRfは、同一であっても良く、異なっていても良く、複数のRaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(B1)中、Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rfが表すパーフルオロアルキル基における炭素数としては特に限定されないが、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、CF3であることがより好ましい。
Rfは、フッ素原子又はCF3であることが好ましい。
Rfが表すパーフルオロアルキル基における炭素数としては特に限定されないが、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、CF3であることがより好ましい。
Rfは、フッ素原子又はCF3であることが好ましい。
一般式(B1)中、Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raが表すパーフルオロアルキル基における炭素数としては特に限定されないが、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、CF3であることがより好ましい。
Raは、フッ素原子又はCF3であることが好ましい。
Raが表すパーフルオロアルキル基における炭素数としては特に限定されないが、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、CF3であることがより好ましい。
Raは、フッ素原子又はCF3であることが好ましい。
一般式(B1)中、Waは、環状構造を含む有機基を表す。
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いが、炭素数1~30の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、一般式(B1)中のRf及びRaが結合する炭素原子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、環状構造の炭化水素基が好ましい。
上記環状構造の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルキル基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
上記シクロアルキル基は、単環(シクロヘキシル基等)でも多環(アダマンチル基等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
上記ラクトン基及びスルトン基としては、例えば、前述した式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造、及び、式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する環員原子から、水素原子を1つ除いてなる基が好ましい。
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いが、炭素数1~30の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、一般式(B1)中のRf及びRaが結合する炭素原子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、環状構造の炭化水素基が好ましい。
上記環状構造の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルキル基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
上記シクロアルキル基は、単環(シクロヘキシル基等)でも多環(アダマンチル基等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
上記ラクトン基及びスルトン基としては、例えば、前述した式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造、及び、式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する環員原子から、水素原子を1つ除いてなる基が好ましい。
Waは、ハロゲン原子を含むことが好ましい。Waに含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子が特に好ましい。EUV用レジストとして用いる場合は、EUV光の吸収効率の観点からハロゲン原子の個数は多いほど好ましい。ヨウ素原子を有する場合は芳香環上の炭素原子に直接結合した構造が好ましい。
Waは、下記一般式(B2)で表される部分構造を有することが好ましい。
一般式(B2)中、
X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Rbは、炭化水素基を表す。
bは、1又は2を表す。
*は、それぞれ一般式(B1)における一般式(B2)で表される部分構造以外の部分との結合位置を表す。
X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Rbは、炭化水素基を表す。
bは、1又は2を表す。
*は、それぞれ一般式(B1)における一般式(B2)で表される部分構造以外の部分との結合位置を表す。
一般式(B2)中、X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表し、いずれもが酸素原子を表すことが好ましい。
一般式(B2)中、Rbは、炭化水素基を表す。
Rbが表す炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基であってもよく、環状の炭化水素基であってもよいが、環状の炭化水素基であることが好ましい。
Rbが表す炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基であってもよく、環状の炭化水素基であってもよいが、環状の炭化水素基であることが好ましい。
環状の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルカン環基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
上記シクロアルカン環基は、単環(シクロヘキサン等)でも多環(ノルボルナン、アダマンタン等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
上記シクロアルカン環基は、単環(シクロヘキサン等)でも多環(ノルボルナン、アダマンタン等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
一般式(B2)中、bは、1又は2を表し、1を表すことが好ましい。
Waは、下記一般式(B3)で表されることがより好ましい。
一般式(B3)中、
Rcは、単環又は多環のシクロアルカン環基を表す。
Rd及びReは、それぞれ独立して、水素原子、又は炭化水素基を表す。Rd及びReは、互いに結合して環を形成していてもよい。
*1は、一般式(B1)におけるRf及びRaが結合する炭素原子との結合位置を表す。
Rcは、単環又は多環のシクロアルカン環基を表す。
Rd及びReは、それぞれ独立して、水素原子、又は炭化水素基を表す。Rd及びReは、互いに結合して環を形成していてもよい。
*1は、一般式(B1)におけるRf及びRaが結合する炭素原子との結合位置を表す。
Rcが表すシクロアルカン環基は、単環(シクロヘキサン等)でも多環(ノルボルナン、アダマンタン等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
Rd及びReが表す炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。また、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数5~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~10)が挙げられる。
上記炭化水素基はさらに置換基を有していてもよい。
上記炭化水素基はさらに置換基を有していてもよい。
一般式(B1)中、aは、1~4の整数を表し、1又は2が好ましい。
一般式(B1)中、Z+はカチオンを表す。
Z+が表すカチオンとしては、上述の「M+ X-」で表される化合物におけるM+としてのカチオンが挙げられる。
Z+は、フッ素原子又はヨウ素原子を含むことが好ましい。
Z+が表すカチオンとしては、上述の「M+ X-」で表される化合物におけるM+としてのカチオンが挙げられる。
Z+は、フッ素原子又はヨウ素原子を含むことが好ましい。
一般式(B1)において、Rfがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Raがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、a=2であることがより好ましい。
以下に、一般式(B1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。以下の構造中、Meはメチル基を表す。
光酸発生剤(B)は、化合物(I)~(II)からなる群から選択される少なくとも1つであることも好ましい。
(化合物(I))
化合物(I)は、1つ以上の下記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Yを有する化合物であって、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A1 -とカチオン部位M1 +とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HA1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A2 -とカチオン部位M2 +とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HA2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。
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A1 -とカチオン部位M1 +とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HA1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A2 -とカチオン部位M2 +とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HA2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M1
+及び上記構造部位Y中の上記カチオン部位M2
+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M1
+をH+に置き換えてなるHA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数a1と、上記構造部位Y中の上記カチオン部位M2
+をH+に置き換えてなるHA2で表される酸性部位に由来する酸解離定数a2とを有し、且つ、上記酸解離定数a1よりも上記酸解離定数a2の方が大きい。
以下において、条件Iをより具体的に説明する。
化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を1つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つ有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「HA1とHA2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「A1 -とHA2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「A1 -とHA2とを有する化合物」が「A1 -とA2 -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「HA1とHA2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「A1 -とHA2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「A1 -とHA2とを有する化合物」が「A1 -とA2 -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HA1と1つのHA2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A1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -と1つのHA2とを有する化合物」となる際の酸解離定数が、前述の酸解離定数a1に該当する。「2つのA1 -と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -とA2 -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M1 +をH+に置き換えてなるHA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数を複数有する場合、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A1 -と1つのHA1と1つのHA2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A1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -と1つのHA2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。
化合物PIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIが「1つのA1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -と1つのHA2とを有する化合物」となる際の酸解離定数が、前述の酸解離定数a1に該当する。「2つのA1 -と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -とA2 -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M1 +をH+に置き換えてなるHA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数を複数有する場合、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A1 -と1つのHA1と1つのHA2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A1 -と1つのHA1と1つのHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -と1つのHA2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、前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A1 -、及び2つ以上の上記M1 +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A1 -及び上記A2 -、並びに、上記M1 +及び上記M2 +は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、上記A1 -及び上記A2 -は、それぞれ異なっていることが好ましい。
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A1 -、及び2つ以上の上記M1 +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A1 -及び上記A2 -、並びに、上記M1 +及び上記M2 +は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、上記A1 -及び上記A2 -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。なお、酸解離定数a2の下限値としては、-4.0以上が好ましい。
上記化合物PIにおいて、酸解離定数a1は、2.0以下が好ましく、0以下がより好ましい。なお、酸解離定数a1の下限値としては、-20.0以上が好ましい。
アニオン部位A1
-及びアニオン部位A2
-は、負電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、以下に示す式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)からなる群から選ばれる構造部位が挙げられる。
アニオン部位A1 -としては、酸解離定数の小さい酸性部位を形成し得るものが好ましく、なかでも、式(AA-1)~(AA-3)のいずれかであることがより好ましく、式(AA-1)及び(AA-3)のいずれかであることが更に好ましい。
また、アニオン部位A2 -としては、アニオン部位A1 -よりも酸解離定数の大きい酸性部位を形成し得るものが好ましく、式(BB-1)~(BB-6)のいずれかであることがより好ましく、式(BB-1)及び(BB-4)のいずれかであることが更に好ましい。
なお、以下の式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)中、*は、結合位置を表す。
式(AA-2)中、RAは、1価の有機基を表す。RAで表される1価の有機基は特に制限されないが、例えば、シアノ基、トリフルオロメチル基、及びメタンスルホニル基が挙げられる。
アニオン部位A1 -としては、酸解離定数の小さい酸性部位を形成し得るものが好ましく、なかでも、式(AA-1)~(AA-3)のいずれかであることがより好ましく、式(AA-1)及び(AA-3)のいずれかであることが更に好ましい。
また、アニオン部位A2 -としては、アニオン部位A1 -よりも酸解離定数の大きい酸性部位を形成し得るものが好ましく、式(BB-1)~(BB-6)のいずれかであることがより好ましく、式(BB-1)及び(BB-4)のいずれかであることが更に好ましい。
なお、以下の式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)中、*は、結合位置を表す。
式(AA-2)中、RAは、1価の有機基を表す。RAで表される1価の有機基は特に制限されないが、例えば、シアノ基、トリフルオロメチル基、及びメタンスルホニル基が挙げられる。
カチオン部位M1
+及びカチオン部位M2
+は、正電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、電荷が1価の有機カチオンが挙げられる。なお、有機カチオンとしては、例えば、前述したM+で表される有機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)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、A1
-及びM1
+の定義は、前述した化合物(I)中の構造部位Xの定義、並びに、A1
-及びM1
+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M1
+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M1
+をH+に置き換えてなるHA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数a1の好適範囲については、上記化合物PIにおける酸解離定数a1と同じである。
なお、化合物(II)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと上記構造部位Zとを有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIIは「2つのHA1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A1 -と1つのHA1とを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA1 -と1つのHA1とを有する化合物」が「2つのA1 -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。
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HA1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A1 -と1つのHA1とを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA1 -と1つのHA1とを有する化合物」が「2つのA1 -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、前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A1 -、及び2つ以上の上記M1 +は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
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A1 -、及び2つ以上の上記M1 +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。
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。
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)が有し得る、カチオン以外の部位を例示する。
光酸発生剤(B)は分子内塩であってもよい。分子内塩としては、例えば、前述した「E+ X-」で表される化合物のE+で表されるカチオンに、アニオン部位が結合した構造の化合物が挙げられる。アニオン部位としては、上記式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)からなる群から選ばれる構造部位を含む基が挙げられ、上記式(AA-1)~(AA-3)からなる群から選ばれる構造部位を含む基が好ましい。
光酸発生剤(B)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、20.0質量%以上が好ましく、30.0質量%以上がより好ましく、40.0質量%以上が更に好ましい。また、光酸発生剤(B)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、60.0質量%以下が好ましく、55.0質量%以下がより好ましく、50.0質量%以下が更に好ましい。
光酸発生剤(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。光酸発生剤(B)を2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
光酸発生剤(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。光酸発生剤(B)を2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[酸拡散制御剤]
レジスト組成物は、酸拡散制御剤(酸拡散制御剤(C)ともいう)を含んでいてもよい。
酸拡散制御剤は、露光時に、例えば、光酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における樹脂(A)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。
レジスト組成物は、酸拡散制御剤(酸拡散制御剤(C)ともいう)を含んでいてもよい。
酸拡散制御剤は、露光時に、例えば、光酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における樹脂(A)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。
酸拡散制御剤の種類は特に制限されず、例えば、塩基性化合物(CA)、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(CB)、及び、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(CC)が挙げられる。
化合物(CC)としては、例えば光酸発生剤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(CD)、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(CE)が挙げられる。
化合物(CC)としては、例えば光酸発生剤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(CD)、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(CE)が挙げられる。
(塩基性化合物(CA))
塩基性化合物(CA)としては、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物が好ましい。
塩基性化合物(CA)としては、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物が好ましい。
式(A)及び(E)中、
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表す。R200、R201及びR202の少なくとも2つは結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基を表す。
式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中、*は結合位置を表す。
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表す。R200、R201及びR202の少なくとも2つは結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基を表す。
式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中、*は結合位置を表す。
式(A)及び(E)中のR200、R201、R202、R203、R204、R205及びR206が表すアルキル基又はシクロアルキル基は、置換基を有していても無置換であってもよい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
式(A)及び(E)中のR200、R201、R202、R203、R204、R205及びR206が表すアルキル基又はシクロアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
式(A)及び(E)中のR200、R201、R202、R203、R204、R205及びR206が表すアルキル基又はシクロアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
塩基性化合物(CA)としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等も挙げられる。
塩基性化合物(CA)は、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造及びピリジン構造からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する化合物であってもよい。
塩基性化合物(CA)は、水酸基及びエーテル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つを有するアルキルアミン誘導体、又は、水酸基及びエーテル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つを有するアニリン誘導体等であってもよい。
塩基性化合物(CA)は、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造及びピリジン構造からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する化合物であってもよい。
塩基性化合物(CA)は、水酸基及びエーテル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つを有するアルキルアミン誘導体、又は、水酸基及びエーテル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つを有するアニリン誘導体等であってもよい。
塩基性化合物(CA)の共役酸のpKaと、光酸発生剤から発生する酸のpKaとの差(塩基性化合物(CA)の共役酸のpKaから光酸発生剤から発生する酸のpKaを引いた値)は、1.00以上が好ましく、1.00~14.00がより好ましく、2.00~13.00が更に好ましい。
また、塩基性化合物(CA)の共役酸のpKaは、使用する光酸発生剤の種類によっても異なるが、例えば、1.00~14.00が好ましく、3.00~13.00がより好ましく、3.50~12.50が更に好ましい。
また、塩基性化合物(CA)の共役酸のpKaは、使用する光酸発生剤の種類によっても異なるが、例えば、1.00~14.00が好ましく、3.00~13.00がより好ましく、3.50~12.50が更に好ましい。
(光酸発生剤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(CD))
化合物(CD)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であってもよい。
化合物(CD)は、光酸発生剤から発生する酸よりもpKaが1.00以上大きい酸を発生する化合物であることが好ましい。
化合物(CD)から発生する酸のpKaと、光酸発生剤から発生する酸のpKaとの差(化合物(CD)から発生する酸のpKaから光酸発生剤から発生する酸のpKaを引いた値)は、1.00以上であることが好ましく、1.00~10.00であることがより好ましく、1.00~5.00であることが更に好ましく、1.00~3.00であることが特に好ましい。
また、化合物(CD)から発生する酸のpKaは、使用する光酸発生剤の種類によっても異なるが、例えば、0.50~10.00が好ましく、0.80~5.00がより好ましく、1.00~5.00が更に好ましい。
化合物(CD)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であってもよい。
化合物(CD)は、光酸発生剤から発生する酸よりもpKaが1.00以上大きい酸を発生する化合物であることが好ましい。
化合物(CD)から発生する酸のpKaと、光酸発生剤から発生する酸のpKaとの差(化合物(CD)から発生する酸のpKaから光酸発生剤から発生する酸のpKaを引いた値)は、1.00以上であることが好ましく、1.00~10.00であることがより好ましく、1.00~5.00であることが更に好ましく、1.00~3.00であることが特に好ましい。
また、化合物(CD)から発生する酸のpKaは、使用する光酸発生剤の種類によっても異なるが、例えば、0.50~10.00が好ましく、0.80~5.00がより好ましく、1.00~5.00が更に好ましい。
化合物(CD)は、アニオンとカチオンとからなるオニウム塩化合物が好ましい。
化合物(CD)としては、例えば、「M+ X-」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられる。M+は有機カチオンを表し、X-は有機アニオンを表す。M+としては、光酸発生剤の説明において記載したM+と同じものが挙げられる。X-としては、例えば、光酸発生剤の説明において記載した式(d1-1)~(d1-4)で表されるアニオンが挙げられ、式(d1-1)で表されるアニオン又は式(d1-2)で表されるアニオンが好ましい。
化合物(CD)としては、例えば、「M+ X-」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられる。M+は有機カチオンを表し、X-は有機アニオンを表す。M+としては、光酸発生剤の説明において記載したM+と同じものが挙げられる。X-としては、例えば、光酸発生剤の説明において記載した式(d1-1)~(d1-4)で表されるアニオンが挙げられ、式(d1-1)で表されるアニオン又は式(d1-2)で表されるアニオンが好ましい。
塩基性化合物(CA)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(CE)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0137]~[0155]に記載のもの、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(CB)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0156]~[0163]に記載のものが挙げられる。
光酸発生剤等から発生する酸に対して相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)の具体例としては、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。
光酸発生剤等から発生する酸に対して相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)の具体例としては、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。
酸拡散制御剤の分子量は特に制限されないが、100~3000が好ましく、150~2500がより好ましく、200~2000が更に好ましい。
酸拡散制御剤は、活性光線又は放射線の照射によりpKaが0以上の酸を発生する化合物であることも好ましい。
レジスト組成物に酸拡散制御剤が含まれる場合、酸拡散制御剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分に対して、0.1~15.0質量%が好ましく、1.0~15.0質量%がより好ましい。
レジスト組成物において、酸拡散制御剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
レジスト組成物において、酸拡散制御剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[疎水性樹脂]
レジスト組成物は、さらに、樹脂(A)とは異なる疎水性樹脂(疎水性樹脂(D)ともいう)を含んでいてもよい。
疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、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。
レジスト組成物は、さらに、樹脂(A)とは異なる疎水性樹脂(疎水性樹脂(D)ともいう)を含んでいてもよい。
疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、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CH3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。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。
疎水性樹脂としては、国際公開第2020/004306号の段落[0275]~[0279]に記載される化合物が挙げられる。
レジスト組成物が疎水性樹脂を含む場合、疎水性樹脂の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.01~20.0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種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
疎水性樹脂は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、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]
レジスト組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むと、密着性により優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成することができる。
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。
レジスト組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むと、密着性により優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成することができる。
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。
レジスト組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、レジスト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。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
界面活性剤は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
[溶剤]
レジスト組成物は、溶剤を含む。
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。
レジスト組成物は、溶剤を含む。
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。
前述した溶剤と前述した樹脂とを組み合わせると、レジスト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。前述した溶剤は、前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。
成分(M1)及び成分(M2)の詳細は、国際公開第2020/004306号の段落[0218]~[0226]に記載され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
溶剤が成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含む場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
レジスト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、レジスト組成物の塗布性を更に向上させられる。
[その他の添加剤]
レジスト組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又は、カルボキシル基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)からなる群より選ばれる少なくとも1つ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。
レジスト組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又は、カルボキシル基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)からなる群より選ばれる少なくとも1つ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。
その他の添加剤の含有量は特に制限されないが、レジスト組成物の全固形分に対して、20.0質量%以下であってもよく、10.0質量%以下であってもよく、5.0質量%以下であってもよい。
その他の添加剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
その他の添加剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
また、レジスト組成物は、不純物として水を含む場合もある。不純物として水を含む場合、水の含有量としては、少ない程好ましいが、レジスト組成物全体に対して、1~30000質量ppm含まれていてもよい。
また、レジスト組成物は、不純物として残存モノマー(例えば、樹脂(A)の合成に使用された原料モノマーに由来するモノマー(単量体))を含む場合もある。不純物として残存モノマーを含む場合、残存モノマーの含有量としては、少ない程好ましいが、レジスト組成物の全固形分に対して、1~30000質量ppm含まれていてもよい。
また、レジスト組成物は、不純物として残存モノマー(例えば、樹脂(A)の合成に使用された原料モノマーに由来するモノマー(単量体))を含む場合もある。不純物として残存モノマーを含む場合、残存モノマーの含有量としては、少ない程好ましいが、レジスト組成物の全固形分に対して、1~30000質量ppm含まれていてもよい。
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物>
本発明は、酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、上記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂であり、
酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像することでパターンを形成するために用いられる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(「本発明の組成物」ともいう。)にも関する。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
本発明の組成物については、前述した本発明のパターン形成方法の工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物と同様である。また、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液についても、前述した本発明のパターン形成方法の工程(3)で用いる有機系処理液と同様である。
また、本発明は、上記の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜にも関する。
レジスト膜の形成方法、及びレジスト膜の記載については、前述した本発明のパターン形成方法の工程(1)における記載と同様である。
本発明は、酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)は、上記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、上記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂であり、
酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像することでパターンを形成するために用いられる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(「本発明の組成物」ともいう。)にも関する。
ただし、上記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、上記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
本発明の組成物については、前述した本発明のパターン形成方法の工程(1)で用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物と同様である。また、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液についても、前述した本発明のパターン形成方法の工程(3)で用いる有機系処理液と同様である。
また、本発明は、上記の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜にも関する。
レジスト膜の形成方法、及びレジスト膜の記載については、前述した本発明のパターン形成方法の工程(1)における記載と同様である。
<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。
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-27を用いた。また、樹脂(A)ではない樹脂として、AR-1及びAR-2を用いた。ただし、下記表では、便宜的にAR-1及びAR-2を「樹脂(A)」の欄に記載した。
A-1~A-27、AR-1及びAR-2は、下記表1に示す繰り返し単位を下記表1に示す含有量で含む。また、表1には、各樹脂の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)も記載した。各繰り返し単位の含有量は、各樹脂に含まれる全繰り返し単位に対する各繰り返し単位の含有比率(モル比率)である。
樹脂の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算量である)。また、繰り返し単位の含有量は、13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した。
樹脂(A)として、A-1~A-27を用いた。また、樹脂(A)ではない樹脂として、AR-1及びAR-2を用いた。ただし、下記表では、便宜的にAR-1及びAR-2を「樹脂(A)」の欄に記載した。
A-1~A-27、AR-1及びAR-2は、下記表1に示す繰り返し単位を下記表1に示す含有量で含む。また、表1には、各樹脂の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)も記載した。各繰り返し単位の含有量は、各樹脂に含まれる全繰り返し単位に対する各繰り返し単位の含有比率(モル比率)である。
樹脂の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算量である)。また、繰り返し単位の含有量は、13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した。
繰り返し単位の構造式を以下に示す。なお、ma1~ma9は上記一般式(P1)で表される繰り返し単位に相当し、mb1~mb6は、上記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位に相当する。
mb1~mb6に記載の( )内の数値は、上記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量を示す。
mb1~mb6に記載の( )内の数値は、上記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量を示す。
合成例1(樹脂A-1の合成)
シクロヘキサノン(15g)を窒素気流下にて80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記式ma1-1で表されるモノマー(5g)、下記式ma2-1で表されるモノマー(4g)、下記式mb1-1で表されるモノマー(21g)、シクロヘキサノン(50g)、及び2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、富士フイルム和光純薬工業(株)製〕(1.31g)の混合溶液を6時間かけて滴下し、反応液を得た。滴下終了後、反応液を80℃にて更に2時間攪拌した。得られた反応液を放冷後、多量のヘプタン/酢酸エチル(質量比8:2)で再沈殿した後、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで、樹脂A-1を26g得た。
得られた樹脂A-1のGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は9,600であり、分散度(Mw/Mn)は1.50であった。13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した組成比はモル比で20.0/15.0/65.0であった。
シクロヘキサノン(15g)を窒素気流下にて80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記式ma1-1で表されるモノマー(5g)、下記式ma2-1で表されるモノマー(4g)、下記式mb1-1で表されるモノマー(21g)、シクロヘキサノン(50g)、及び2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、富士フイルム和光純薬工業(株)製〕(1.31g)の混合溶液を6時間かけて滴下し、反応液を得た。滴下終了後、反応液を80℃にて更に2時間攪拌した。得られた反応液を放冷後、多量のヘプタン/酢酸エチル(質量比8:2)で再沈殿した後、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで、樹脂A-1を26g得た。
得られた樹脂A-1のGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は9,600であり、分散度(Mw/Mn)は1.50であった。13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した組成比はモル比で20.0/15.0/65.0であった。
<光酸発生剤(B)>
光酸発生剤(B)として、B-1~B-13を用いた。下記構造式中、Meはメチル基を表す。
光酸発生剤(B)として、B-1~B-13を用いた。下記構造式中、Meはメチル基を表す。
<酸拡散制御剤(C)>
酸拡散制御剤として、C-1~C-5を用いた。
酸拡散制御剤として、C-1~C-5を用いた。
<溶剤>
使用した溶剤を以下に示す。
F-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
F-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
F-3: プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
F-4: シクロヘキサノン
F-5: シクロペンタノン
F-6: 2-ヘプタノン
F-7: 乳酸エチル
F-8: γ-ブチロラクトン
F-9: プロピレンカーボネート
使用した溶剤を以下に示す。
F-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
F-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
F-3: プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
F-4: シクロヘキサノン
F-5: シクロペンタノン
F-6: 2-ヘプタノン
F-7: 乳酸エチル
F-8: γ-ブチロラクトン
F-9: プロピレンカーボネート
<現像液(有機系処理液)>
使用した現像液を以下に示す。
R-01: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=95:5(質量比)
R-02: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=90:10(質量比)
R-03: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=80:20(質量比)
R-04: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=70:30(質量比)
R-05: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=60:40(質量比)
R-06: 酢酸ブチル:n-ドデカン=90:10(質量比)
R-07: 酢酸ブチル:n-デカン=90:10(質量比)
R-08: 酢酸ブチル:n-ノナン=85:15(質量比)
XR-01: 酢酸ブチル:トリデカン=90:10(質量比)
XR-02: 酢酸ブチル:テトラデカン=90:10(質量比)
XR-03: 酢酸ブチル:オクタン=90:10(質量比)
XR-04: 酢酸ブチル
使用した現像液を以下に示す。
R-01: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=95:5(質量比)
R-02: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=90:10(質量比)
R-03: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=80:20(質量比)
R-04: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=70:30(質量比)
R-05: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=60:40(質量比)
R-06: 酢酸ブチル:n-ドデカン=90:10(質量比)
R-07: 酢酸ブチル:n-デカン=90:10(質量比)
R-08: 酢酸ブチル:n-ノナン=85:15(質量比)
XR-01: 酢酸ブチル:トリデカン=90:10(質量比)
XR-02: 酢酸ブチル:テトラデカン=90:10(質量比)
XR-03: 酢酸ブチル:オクタン=90:10(質量比)
XR-04: 酢酸ブチル
<レジスト組成物の調製>
表2及び表3に示す各種成分を混合して混合液を得て、更に得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。なお、レジスト組成物の固形分濃度は1.5質量%である。固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。表中、「含有量(質量%)」の欄は、各成分のレジスト組成物中の全固形分に対する含有量(質量%)を示す。
表2及び表3に示す各種成分を混合して混合液を得て、更に得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。なお、レジスト組成物の固形分濃度は1.5質量%である。固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。表中、「含有量(質量%)」の欄は、各成分のレジスト組成物中の全固形分に対する含有量(質量%)を示す。
[実施例-01~実施例-53、比較例-01~比較例-06]
<パターン形成方法:EUV露光、有機溶剤現像(ネガ)>
シリコンウエハ上に有機膜AL412(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚5nmの膜を形成した。その上に、表4及び表5に示す各レジスト組成物を塗布し表4及び表5に記載の温度で、60秒間ベーク(PB)を行い、膜厚45nmのレジスト膜を形成した。
上記で得られたレジスト膜が形成されたウエハを、ASML社製EUVスキャナーNXE3400(NA0.33、σ0.9/0.7、ダイポール照明)を用いてパターン照射を行った。なお、レチクルとしては、ラインサイズが20nmであり、かつ、ライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。その後、東京エレクトロン社製コータ/デベロッパCLEAN TRAC LITHIUS Pro Zを用いて表4及び表5に記載の温度で60秒間ベーク(Post Exposure Bake;PEB)した後、表4及び表5に示した現像液で30秒間パドルして現像し、2000rpmの回転数で20秒間高速スピン乾燥して、ピッチ40nmのラインアンドスペースパターンを得た。
<パターン形成方法:EUV露光、有機溶剤現像(ネガ)>
シリコンウエハ上に有機膜AL412(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚5nmの膜を形成した。その上に、表4及び表5に示す各レジスト組成物を塗布し表4及び表5に記載の温度で、60秒間ベーク(PB)を行い、膜厚45nmのレジスト膜を形成した。
上記で得られたレジスト膜が形成されたウエハを、ASML社製EUVスキャナーNXE3400(NA0.33、σ0.9/0.7、ダイポール照明)を用いてパターン照射を行った。なお、レチクルとしては、ラインサイズが20nmであり、かつ、ライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。その後、東京エレクトロン社製コータ/デベロッパCLEAN TRAC LITHIUS Pro Zを用いて表4及び表5に記載の温度で60秒間ベーク(Post Exposure Bake;PEB)した後、表4及び表5に示した現像液で30秒間パドルして現像し、2000rpmの回転数で20秒間高速スピン乾燥して、ピッチ40nmのラインアンドスペースパターンを得た。
上記パターン形成方法で得られたパターンについて以下の方法で解像性マージン、LWR、感度性能を評価した。
[感度]
上記EUV露光によるパターン形成において、露光量を変化させながら行い、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いて、ラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、ライン幅が20nmとなる際の露光量を求め、これを最適露光量(mJ/cm2)とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
上記EUV露光によるパターン形成において、露光量を変化させながら行い、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いて、ラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、ライン幅が20nmとなる際の露光量を求め、これを最適露光量(mJ/cm2)とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
[LWR性能]
最適露光量における線幅20nmのラインパターン(ライン/スペース=1/1)の長さ方向50μmにおける任意の10点について、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いてライン幅を測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
最適露光量における線幅20nmのラインパターン(ライン/スペース=1/1)の長さ方向50μmにおける任意の10点について、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いてライン幅を測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[解像性マージン]
上記EUV露光によるパターン形成において、露光量を変化させながら行い、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いて、各露光量におけるラインアンドスペースパターンのライン幅を測定した。この時、測定したSEM画像中にブリッジ欠陥が見られないラインパターンを形成できる最大ライン線幅、倒れ・断線欠陥が発生しないラインパターンを形成できる最小ライン線幅を求め、上記、最大ライン線幅と最小ライン線幅の差を解像性マージンとして算出した。値が大きいほど良好な性能であることを示す。
上記EUV露光によるパターン形成において、露光量を変化させながら行い、日立ハイテク社製走査型電子顕微鏡(CG-6300)を用いて、各露光量におけるラインアンドスペースパターンのライン幅を測定した。この時、測定したSEM画像中にブリッジ欠陥が見られないラインパターンを形成できる最大ライン線幅、倒れ・断線欠陥が発生しないラインパターンを形成できる最小ライン線幅を求め、上記、最大ライン線幅と最小ライン線幅の差を解像性マージンとして算出した。値が大きいほど良好な性能であることを示す。
結果を下記表4及び表5に示した。
上記結果から、実施例で用いたレジスト組成物及び実施例のパターン形成方法は、感度、LWR性能、及び解像性マージンに優れるパターンを形成できることが分かった。
本発明により、感度、LWR性能、及び解像性マージンに優れる極微細(例えば、線幅20nm以下)のパターンを形成できる、パターン形成方法、及び、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明により、上記パターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法を提供することができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、2024年6月7日出願の日本特許出願(特願2024-093272)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
なお、本出願は、2024年6月7日出願の日本特許出願(特願2024-093272)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
Claims (14)
- (1)酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含み、
前記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
(2)前記膜を露光する工程と、
(3)前記露光された膜を、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像する工程と、
を含むパターン形成方法。
ただし、前記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、前記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。前記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。 - 前記樹脂(A)は、前記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、la=0である、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記樹脂(A)は、前記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位において、ma=0である、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記樹脂(A)が、前記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して60モル%より多く含む、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記一般式(Ga1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、前記一般式(Ga1)中のR1、R2、及びR3を含む下記一般式(Ga2)で表される化合物の分子量が125以上である、請求項1に記載のパターン形成方法。
一般式(Ga2)中、
R1、R2及びR3はそれぞれ前記一般式(Ga1)中のR1、R2及びR3と同じ意味を表す。 - 前記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つにおいて、前記一般式(P1)中に明示される芳香環基上のLaと結合する炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも1つに-OH基が結合している、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記一般式(P1)で表される繰り返し単位の少なくとも1つが、na=2である、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物(B)が、下記一般式(B1)で表される化合物である、請求項1に記載のパターン形成方法。
一般式(B1)中、
Rfは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Raは、水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
Waは、環状構造を含む有機基を表す。
aは、1~4の整数を表す。
Z+はカチオンを表す。
aが2~4の整数を表す場合は、複数のRfは、同一であっても良く、異なっていても良く、複数のRaは、同一であっても良く、異なっていても良い。 - 前記一般式(B1)中のRfがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Raがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、a=2である、請求項8に記載のパターン形成方法。
- 前記一般式(B1)中のWaがフッ素原子又はヨウ素原子を含む、請求項8に記載のパターン形成方法。
- 前記一般式(B1)中のWaが下記一般式(B2)で表される部分構造を有する、請求項8に記載のパターン形成方法。
一般式(B2)中、
X1およびX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Rbは、炭化水素基を表す。
bは、1又は2を表す。
*は、それぞれ前記一般式(B1)における一般式(B2)で表される部分構造以外の部分との結合位置を表す。 - 前記一般式(B1)中のZ+が、フッ素原子又はヨウ素原子を含む、請求項8に記載のパターン形成方法。
- 酸の作用により極性が変化する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)と、溶剤(F)と、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)は、下記一般式(P1)で表される繰り返し単位を2種以上と、下記一般式(Ga1)で表される酸分解性基を含む繰り返し単位を有する樹脂であり、
酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含有する有機系処理液で現像することでパターンを形成するために用いられる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
ただし、前記一般式(P1)で表される全ての繰り返し単位が、la及びnaが同一であり、且つ、前記一般式(P1)中に明示される芳香環基において、全ての-OH基の結合位置が同一である場合を除く。
一般式(P1)中、
XA1は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Laは、単結合又は-C(=O)O-を表す。
Rxaは、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。前記炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-で置き換わっていてもよい。
laは0~3の整数を表し、maは0~4の整数を表し、naは1~5の整数を表す。ただし、ma及びnaは、1≦ma+na≦5を満たす。
maが2~4の整数を表す場合は、複数のRxaは、同一であっても良く、異なっていても良い。
一般式(Ga1)中、
XA2は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表す。
Aは、単結合又はアリーレン基を表す。
Yは、-C(=O)O-又は-O-を表す。
R1~R3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は、アリール基を表す。R1~R3の2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024093272 | 2024-06-07 | ||
| JP2024-093272 | 2024-06-07 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025254081A1 true WO2025254081A1 (ja) | 2025-12-11 |
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ID=97961196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/019940 Pending WO2025254081A1 (ja) | 2024-06-07 | 2025-06-02 | パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び電子デバイスの製造方法 |
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|---|---|
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| WO (1) | WO2025254081A1 (ja) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017115629A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021171852A1 (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-02 | Jsr株式会社 | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び重合体 |
| WO2022158323A1 (ja) * | 2021-01-22 | 2022-07-28 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 |
-
2025
- 2025-06-02 WO PCT/JP2025/019940 patent/WO2025254081A1/ja active Pending
- 2025-06-05 TW TW114121098A patent/TW202604995A/zh unknown
Patent Citations (3)
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