WO2026004403A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び化合物 - Google Patents

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

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acid
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亮祐 加藤
北斗 山崎
雅史 小島
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    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a pattern formation method, a method for manufacturing an electronic device, and a compound.
  • 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 discloses a resist composition containing a salt represented by the following formula (I) as "a resist composition capable of obtaining a pattern with excellent line edge roughness.”
  • R1 and R2 represent a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
  • R3 represents a hydrogen atom.
  • X1 represents a divalent saturated hydrocarbon group, and the hydrogen atoms contained in the group may be substituted with fluorine atoms, and the -CH2- contained in the group may be replaced with -O- or -CO-.
  • X2 represents a single bond or an alkylene group, and the -CH2- contained in the group may be replaced with -O-, -NH-, or -CO-.
  • R4 represents a cyclic hydrocarbon group, and the hydrogen atoms contained in the group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, or an amino group.
  • Z1+ represents an organic cation.
  • the inventors of the present invention studied the resist composition described in Patent Document 1 and discovered that there was a problem with the cross-sectional shape of the resulting resist pattern, and that there was room for improvement in order to form a pattern that was closer to a rectangular shape.
  • the inventors conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, they have completed the present invention. Specifically, they have discovered that the above problems can be solved by the following configuration.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a compound (N) represented by the formula (1) described below and a resin.
  • R 1 is a hydrogen atom.
  • the compound (CC) is an onium salt compound (CD) that is a weaker acid than the compound (N)
  • the onium salt compound (CD) is a compound containing an anion moiety represented by any one of formulas (BB-1) to (BB-7) described below.
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that can form a pattern having a rectangular cross section.
  • the present invention also provides a resist film, a pattern forming method, a device manufacturing method, and a compound.
  • actinic rays or “radiation” 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 rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays, and X-rays, but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams.
  • (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, meth Examples include acyl groups such as an acrylyl group and a methoxalyl group; a sulfanyl group; alkylsulfanyl group; alkyls
  • examples of the substituent T also include groups having one or more substituents selected from the above-mentioned substituents as further substituents (for example, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, a trifluoromethyl group, 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 (hereinafter also referred to as "resist composition”) that form a resist film, and does not include solvents. Furthermore, any component contained in a resist composition that forms a resist film is considered to be solids, even if it is in liquid form.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter, also simply referred to as the "resist composition") will be described in detail below.
  • the resist composition of the present invention contains a compound (N) represented by formula (1) described below, and a resin.
  • the resist composition may be a positive resist composition or a negative resist composition, but is preferably a negative resist composition.
  • 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.
  • the resist composition of the present invention contains a compound (N).
  • the compound (N) is characterized in that it contains an iodine atom and an amide bond.
  • the absorption efficiency of EUV light is generally poor, and EUV light absorption is insufficient particularly at the bottom of the resist pattern, leading to deterioration of the pattern shape and making it difficult to obtain a pattern with high rectangularity.
  • compound (N) contains an iodine atom, which increases the efficiency of EUV light absorption.
  • compound (N) contains an amide bond, which improves the dispersibility of compound (N) in the resist composition, making it easier to increase the absorption of EUV light at the bottom of the resist pattern.
  • the compound (N) having the above structure enabled the formation of a pattern having a cross-sectional shape closer to a rectangle.
  • the ability to form a pattern having a cross-sectional shape closer to a rectangle using the resist composition of the present invention will also be referred to as "the effects of the present invention being superior.”
  • the resist composition of the present invention contains a compound (N) represented by formula (1).
  • Compound (N) can generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to simply as "exposure”; among these, EUV light is preferred).
  • exposure an acid upon irradiation with actinic rays or radiation
  • EUV light is preferred.
  • the generation of the acid can create a difference in solubility in a developer between areas irradiated with actinic rays or radiation and areas not irradiated with actinic rays or radiation, thereby forming a resist pattern.
  • compound (N) Upon exposure, compound (N) preferably generates an acid having a pKa of less than 0.
  • the pKa of the acid generated from compound (N) upon exposure is preferably ⁇ 0.1 or less, more preferably ⁇ 0.5 or less.
  • the pKa of the acid generated from compound (N) upon exposure is preferably ⁇ 4.5 or more, more preferably ⁇ 3.5 or more.
  • the molecular weight of the compound (N) is not particularly limited, but is preferably 500 to 3,000, more preferably 600 to 2,500, and even more preferably 700 to 2,000.
  • Formula (1) will be described in detail below.
  • Z represents —SO 3 — or —SO 2 —N — —SO 2 —Rf, where Rf represents a substituent F selected from a fluorine atom and an alkyl group having a fluorine atom.
  • Z is preferably —SO 3 — .
  • Rf is preferably an alkyl group having a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom may be linear, branched, or cyclic, but is preferably linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the number of fluorine atoms contained in the alkyl group is not particularly limited, but the alkyl group is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Y represents —(CR 2 ) r — or an arylene group having the above-mentioned substituent F.
  • Each R independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and at least one of the Rs represents the above-mentioned substituent F.
  • Y is preferably —(CR 2 ) r —.
  • R is preferably a hydrogen atom or the above-mentioned substituent F, and more preferably a hydrogen atom or a fluorine atom.
  • Examples of the monovalent substituent represented by R include groups selected from the above-mentioned substituents T.
  • r represents an integer of 1 or greater.
  • r is preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 6, and even more preferably 1 or 2.
  • the arylene group having the substituent F is preferably an arylene group having a fluorine atom.
  • the number of fluorine atoms in the arylene group is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4.
  • the arylene group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • Specific examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group, with the phenylene group being preferred.
  • X represents a single bond or a divalent linking group, and X is preferably a single bond.
  • the divalent linking group represented by X is not particularly limited, and examples thereof include -(CR f 2 ) r - (R f each independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and at least one of the R f's represents the substituent F; r represents an integer of 1 or greater), -CO-, -O-, -S-, -NH-, -SO-, -SO 2 -, -COO-, -CONH-, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably having 1 or 2 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), and divalent linking groups formed by combining a plurality of these.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom.
  • the monovalent organic group represented by R1 include substituents containing one or more carbon atoms selected from the above-mentioned substituents T.
  • the monovalent organic group represented by R1 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic, but is preferably linear.
  • L represents a single bond or an alkylene group.
  • the alkylene group has two or more carbon atoms, the methylene group in the alkylene group may be substituted with a divalent linking group selected from -O-, a carbonyl group, -S-, -NR N -, and a sulfonyl group.
  • R N represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • L is preferably a single bond.
  • the alkylene group represented by L may be linear, branched, or cyclic.
  • the linear alkylene group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the branched alkylene group preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 6 carbon atoms.
  • the cyclic alkylene group preferably has 3 to 15 carbon atoms, and more preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • the methylene group in the alkylene group is preferably substituted with at least one of —O— and a carbonyl group.
  • W represents an (n+1)-valent aromatic group which may have a substituent other than an iodine atom, and n represents an integer of 1 or more. n is preferably an integer of 2 or more, and more preferably an integer of 3 or more. The upper limit is, for example, 10 or less.
  • the aromatic ring constituting the (n+1)-valent aromatic group represented by W may be either a monocyclic or polycyclic ring.
  • the aromatic ring may be either an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, but is preferably an aromatic hydrocarbon ring.
  • the aromatic ring preferably has 5 to 20 ring-member atoms, more preferably 5 to 15 ring-member atoms, and even more preferably 6 to 10 ring-member atoms.
  • the aromatic ring When the aromatic ring is an aromatic heterocycle, it preferably has a heteroatom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom as a ring member atom.
  • a benzene ring or a naphthalene ring is preferred, and a benzene ring is more preferred.
  • Examples of the substituent other than an iodine atom that W may have include, among groups selected from the above-mentioned substituents T, substituents other than an iodine atom.
  • substituents other than an iodine atom include, among groups selected from the above-mentioned substituents T, substituents other than an iodine atom.
  • a group represented by the following formula (W) is particularly preferred.
  • L represents a single bond or an alkylene group.
  • a methylene group in the alkylene group may be substituted with a divalent linking group selected from -O-, a carbonyl group, -S-, -NR N -, and a sulfonyl group.
  • R N represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • L is preferably a single bond. Specific examples and preferred embodiments of the alkylene group represented by L are as described above.
  • Ar represents an (n+m+1)-valent aromatic group
  • m represents an integer of 0 or greater.
  • m is preferably 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
  • the aromatic ring constituting the (n+m+1)-valent aromatic group may be either a monocyclic or polycyclic ring.
  • the aromatic ring may be either an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, but is preferably an aromatic hydrocarbon ring.
  • the aromatic ring preferably has 5 to 20 ring-member atoms, more preferably 5 to 15 ring-member atoms, and even more preferably 6 to 10 ring-member atoms.
  • the aromatic ring When the aromatic ring is an aromatic heterocycle, it preferably has a heteroatom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom as a ring member atom.
  • a benzene ring or a naphthalene ring is preferred, and a benzene ring is more preferred.
  • R2 represents a halogen atom other than an iodine atom, or a monovalent organic group.
  • the halogen atom represented by R2 is preferably a bromine atom.
  • Examples of the monovalent organic group represented by R2 include substituents containing one or more carbon atoms selected from the above-mentioned substituents T.
  • R 2 is preferably an electron-withdrawing group.
  • it is preferable that at least one of the m R 2s is —CO—O—R 3 , —O—CO—R 3 , —O—CO—O—R 3 , —SO 2 —R 3 , or —SO 3 —R 3.
  • R 3 represents a monovalent organic group.
  • Examples of the electron-withdrawing group include groups whose Hammett's substituent constant ( ⁇ p value) is a positive value.
  • the Hammett's substituent constant is a numerical expression of the effect of a substituent on the acid dissociation equilibrium constant of a substituted benzoic acid, and is a parameter that indicates the strength of the electron-withdrawing and electron-donating properties of the substituent.
  • the Hammett's substituent constant refers to the substituent constant ⁇ when the substituent is located at the para position of the benzoic acid.
  • the substituent constants ( ⁇ p values) of Hammett's rule can be cited from "Hansch et al., Chemical Reviews, 1991, Vol. 91, No.
  • the ⁇ p value can be calculated using the software "ACD/ChemSketch (ACD/Labs 8.00 Release Product Version: 8.08)" based on the difference between the pKa of benzoic acid and the pKa of a benzoic acid derivative having a substituent at the para position.
  • electron-withdrawing groups examples include -F ( ⁇ p: +0.06), -Cl ( ⁇ p: +0.23), -Br ( ⁇ p: +0.23), -CO 2 R EWG ( ⁇ p: +0.45 when R EWG is an ethyl group), -CONH 2 ( ⁇ p: +0.36), -COR EWG ( ⁇ p: +0.50 when R EWG is a methyl group), -CF 3 ( ⁇ p: +0.54), -SO 2 R EWG ( ⁇ p: +0.72 when R EWG is a methyl group), and -NO 2 ( ⁇ p: +0.78).
  • R EWG each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, or an optionally substituted aromatic ring group.
  • the aliphatic hydrocarbon group represented by R EWG may have an oxygen atom between the carbon-carbon bond, or one or more carbon atoms may be substituted with a carbonyl carbon (C ⁇ O).
  • Examples of the substituent include groups selected from the above-mentioned substituents T.
  • R 3 represents a monovalent organic group. It is particularly preferable that all of the m R 2s are -CO-O-R 3 , -O-CO-R 3 , -O-CO-O-R 3 , -SO 2 -R 3 , or -SO 3 -R 3 .
  • R3 includes substituents containing one or more carbon atoms selected from the above-mentioned substituents T. Among these, R3 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -alkylene group-aliphatic heterocyclic group.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic, but is preferably linear.
  • the alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the alkylene group may be linear, branched, or cyclic, but is preferably linear.
  • the alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the number of ring atoms in the aliphatic heterocyclic group is preferably 5 to 20, and more preferably 5 to 10.
  • the aliphatic heterocyclic group preferably has at least one of an oxygen atom and a carbonyl carbon as a ring atom. Of the aliphatic heterocyclic groups, a tetrahydrofuran ring group or an ethylene carbonate ring group is preferred.
  • M + represents a cation.
  • the cation represented by M + is a monovalent cation.
  • the cation is not particularly limited, but preferably represents an organic cation.
  • the cation represented by M + preferably has a fluorine atom.
  • the number of fluorine atoms contained in the cation is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 5 or more.
  • the upper limit is, for example, 20 or less, and preferably 15 or less.
  • M + is preferably a sulfonium cation or an iodonium cation, more preferably a sulfonium cation having three or more fluorine atoms or an iodonium cation having three or more fluorine atoms, and even more preferably a sulfonium cation having 3 to 15 fluorine atoms or an iodonium cation having 3 to 15 fluorine atoms.
  • the sulfonium cation is preferably a cation represented by formula (ZaI) described later, more preferably cation (ZaI-1) described later or cation (ZaI-4b) described later.
  • the iodonium cation is preferably a cation represented by formula (ZaII) described below.
  • the compound (N) is preferably a compound represented by formula (2), and more preferably a compound represented by formula (21) described below.
  • the definitions and preferred embodiments of Z, Y, X, R 1 , n and M + are the same as the definitions and preferred embodiments of Y, X, R 1 , n and M + in formula (1) above.
  • Ar represents an (n+m+1)-valent aromatic group
  • m represents an integer of 0 or greater.
  • Preferred embodiments of Ar and m are the same as those of Ar and m in the above formula (W). Among them, m is preferably an integer of 1 or more, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 or 2.
  • R2 represents a halogen atom other than an iodine atom or a monovalent organic group.
  • R2 are the same as those of R2 in formula (W). Among these, it is preferable that at least one of the m R 2s is —CO—O—R 3 , —O—CO—R 3 , —O—CO—O—R 3 , —SO 2 —R 3 , or —SO 3 —R 3.
  • the definition and preferred embodiments of R 3 are the same as the definition and preferred embodiments of R 3 in formula (W).
  • Z represents —SO 3 — or —SO 2 —N — —SO 2 —Rf, where Rf represents a substituent F selected from a fluorine atom and an alkyl group having a fluorine atom.
  • Y represents —(CR 2 ) r — or an arylene group having the above-mentioned substituent F.
  • Each R independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and at least one R represents the above-mentioned substituent F.
  • r represents an integer of 1 or greater.
  • X represents a single bond or a divalent linking group.
  • n represents an integer of 1 or more.
  • M + represents a cation.
  • specific examples and preferred embodiments of Z, Y, X, n and M + are the same as specific examples and preferred embodiments of Y, X, n and M + in formula (1) above.
  • Ar represents an (n+q+1)-valent aromatic group.
  • q represents an integer of 1 or greater.
  • q is preferably an integer of 1 or greater, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 or 2.
  • R 21 represents a halogen atom excluding iodine atom or a monovalent organic group, and at least one of the q R 21 is —CO—O—R 3 , —O—CO—R 3 , —O—CO—O—R 3 , —SO 2 —R 3 , or —SO 3 —R 3.
  • R 3 represents a monovalent organic group. Specific examples and preferred embodiments of R3 are the same as those of R3 in formula (W).
  • all of the q R21 are -CO-O- R3 , -O-CO- R3 , -O-CO-O- R3 , -SO2 - R3 , or -SO3 - R3 .
  • the content of compound (N) in the resist composition is not particularly limited, but is preferably 0.1 mass% or more, more preferably 0.5 mass% or more, more preferably 1.0 mass% or more, and even more preferably 5.0 mass% or more, based on the total solid content of the resist composition. Furthermore, the content of compound (N) is preferably 50.0 mass% or less, more preferably 40.0 mass% or less, and even more preferably 30.0 mass% or less, based on the total solid content of the resist composition.
  • the compound (N) may be used alone or in combination of two or more. When two or more compounds (N) are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the resist composition may contain a photoacid generator.
  • the photoacid generator is not particularly limited as long as it is a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also simply referred to as "exposure"), and is a compound other than the above-mentioned compound (N).
  • the photoacid generator preferably generates an acid having a pKa of less than 0 upon exposure.
  • the pKa of the acid generated from the photoacid generator upon exposure is preferably ⁇ 0.1 or less, more preferably ⁇ 0.5 or less.
  • the pKa of the acid generated from the photoacid generator upon exposure is preferably ⁇ 5.0 or more, more preferably ⁇ 4.5 or more.
  • the photoacid generator may be in the form of a low molecular weight compound, or may be incorporated into a part of a resin. Alternatively, the form of a low molecular weight compound and the form of being incorporated into a part of a resin may be used in combination.
  • the photoacid generator is preferably in the form of a low molecular weight compound.
  • the molecular weight of the photoacid generator is not particularly limited, but is preferably 500 to 3,000, more preferably 600 to 2,500, and even more preferably 700 to 2,000.
  • the photoacid generator When the photoacid generator is in a form in which it is incorporated into a part of a resin, it may be incorporated into a part of the acid-decomposable resin, or may be incorporated into a resin different from the acid-decomposable resin.
  • photoacid generators include compounds (onium salts) represented by "M + X - ", and are preferably compounds that generate an organic acid upon exposure to light.
  • organic acids include sulfonic acids (aliphatic sulfonic acids, aromatic sulfonic acids, camphorsulfonic acids, etc.), carboxylic acids (aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, aralkyl carboxylic acids, etc.), carbonylsulfonylimido acids, bis(alkylsulfonyl)imido acids, and tris(alkylsulfonyl)methido acids.
  • M + represents a cation, preferably an organic cation.
  • the valence of the cation may be monovalent or divalent or higher.
  • the 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 -.
  • R 201 to R 205 preferably contain a fluorine atom or an iodine atom as a substituent.
  • Suitable embodiments of the cation represented by formula (ZaI) include cation (ZaI-1), cation (ZaI-2), cation (ZaI-3b), and cation (ZaI-4b) described below.
  • 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, diarylcycloalkylsulfonium cations, aryldialkylsulfonium 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 two or more aryl groups may be the same or different.
  • the aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure containing an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, etc. 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 alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium cation may have 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.
  • the aryl group may have a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, having 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, having 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkylalkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom (for example, fluorine and iodine), a hydroxy group, a carboxy group, an ester group, a sulfinyl group, a sulfonyl group, an alkylthio group, a phenylthio group, or an alkyloxycarbonylalkyleneoxy group.
  • the substituent is preferably an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, having 3
  • 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 a group that decomposes under the action of an acid and increases its polarity, and preferably has a structure in which a polar group is protected by a group that is released under the action of an acid.
  • 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 represented by R 201 to R 203 include linear alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms and 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 hydroxy group, a cyano group, or a nitro group.
  • 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 hydroxy 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.
  • 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.
  • the rings formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c , R 7c , R x , R y , and 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 hydroxy group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an
  • R 14 represents a hydroxy 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 there are multiple R 14s , they may be independent or different.
  • 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 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 number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10.
  • the alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, or the like.
  • 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.
  • it 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 of R 204 and R 205 are preferably a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 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 hydroxy group, and a phenylthio group.
  • X - represents an anion, preferably an organic anion.
  • the valence of the anion may be monovalent or divalent or higher.
  • the anion is preferably an anion having a significantly low ability to cause a nucleophilic reaction, and more preferably a non-nucleophilic anion.
  • the organic anions may be used alone or in combination of two or more.
  • 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 group, cycloalkyl group, and aryl group mentioned above may have a substituent.
  • substituents include a nitro group, a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom, a carboxy group, a hydroxy 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 atoms), an alkylimi
  • the resist composition of the present invention when used as an EUV resist, it preferably contains a fluorine atom or an iodine atom as a substituent, and more preferably contains an iodine atom.
  • a fluorine atom or an iodine atom there is no limitation on the number of fluorine atoms or iodine atoms, but from the viewpoint of EUV light absorption efficiency, the more the number, the better.
  • 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.
  • substituent on these alkyl groups include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkyloxysulfonyl group, an aryloxysulfonyl group, and a cycloalkylaryloxysulfonyl group, and a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
  • the alkyl groups in the bis(alkylsulfonyl)imide anion may be bonded to each other to form a ring structure.
  • non-nucleophilic anions include, for example, phosphorus fluorides (eg, PF 6 ⁇ ), boron fluorides (eg, BF 4 ⁇ ), and antimony fluorides (eg, SbF 6 ⁇ ).
  • Preferred non-nucleophilic anions are aliphatic sulfonate anions in which at least the ⁇ -position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, aromatic sulfonate anions substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, bis(alkylsulfonyl)imide anions in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom, or tris(alkylsulfonyl)methide anions in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom.
  • perfluoroaliphatic sulfonate anions preferably having 4 to 8 carbon atoms
  • benzenesulfonate anions having a fluorine atom are more preferred
  • nonafluorobutanesulfonate anions, perfluorooctanesulfonate anions, pentafluorobenzenesulfonate anions, or 3,5-bis(trifluoromethyl)benzenesulfonate anions are 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.
  • groups that are not electron-withdrawing groups include hydrocarbon groups, hydroxy groups, oxyhydrocarbon groups, oxycarbonyl hydrocarbon groups, amino groups, hydrocarbon-substituted amino groups, and hydrocarbon-substituted amide groups, and preferably -R', -OH, -OR', -OCOR', -NH 2 , -NR' 2 , -NHR', or -NHCOR', where R' is a monovalent hydrocarbon group.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrocarbon group (preferably a cycloalkyl group) or a hydrogen atom.
  • 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 formed by 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, 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 have a substituent and may have a heteroatom (such as an oxygen atom, a sulfur atom, and/or a nitrogen atom).
  • R3 is preferably an organic group having a cyclic structure.
  • the cyclic structure may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent.
  • the ring in the organic group having a cyclic structure is preferably directly bonded to L in formula (AN1).
  • the organic group having a cyclic structure may have, for example, 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.
  • a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, and/or a nitrogen atom
  • the organic group having a cyclic structure is preferably a hydrocarbon group having a cyclic structure, a lactone ring group, or a sultone ring group, and more 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.
  • R3 preferably contains a halogen atom.
  • the halogen atom contained in R3 is preferably a fluorine atom or an iodine atom, and more preferably an iodine atom.
  • an iodine atom is contained, a structure in which the iodine atom is directly bonded to a carbon atom on the aromatic ring is preferred.
  • the resist composition of the present invention is used as an EUV resist, the greater the number of halogen atoms, the better, from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
  • Anions represented by formula (AN1) include those described in [0040] to [0044] of JP 2018-155908 A, [0184] to [0185] and [0197] to [0198] of JP 2021-128331 A, [0124] to [0125] and [0137] to [0138] of WO 2022/064863, and [0056] to [0061] of JP 2023-177048 A, all of which are incorporated herein by reference.
  • Anions represented by the following formula (AN2) are also preferred as non-nucleophilic anions.
  • o represents an integer of 1 to 3.
  • p represents an integer of 0 to 10.
  • q represents an integer of 0 to 10.
  • L represents a divalent linking group, and is defined the same as L in formula (AN1).
  • Xf represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group substituted with one or more fluorine atoms, or an organic group having no fluorine atoms.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group substituted with one or more fluorine atoms 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 all of 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 one or more fluorine atoms. When a plurality of R4s and R5s are present, R4s and R5s may be the same or different.
  • the alkyl group represented by R4 and R5 preferably has 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group may have a substituent.
  • R4 and R5 are preferably hydrogen atoms.
  • W represents an organic group containing a cyclic structure.
  • a cyclic organic group is preferable.
  • the carbon constituting the cyclic organic group may be a carbonyl carbon.
  • the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • polycyclic alicyclic group examples include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • alicyclic groups having a bulky structure and having 7 or more carbon atoms such as norbornyl, tricyclodecanyl, tetracyclodecanyl, tetracyclododecanyl, and adamantyl, are preferred.
  • 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, and may or may not have aromaticity. Examples of aromatic heterocyclic rings include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • non-aromatic heterocyclic rings include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • the heterocyclic ring in the heterocyclic group is preferably a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group (which may be either linear or branched, and preferably has 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (which may be either monocyclic, polycyclic, or spirocyclic, and preferably has 3 to 20 carbon atoms), an aryl group (which preferably has 6 to 14 carbon atoms), a hydroxy 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.
  • W preferably contains a halogen atom.
  • the halogen atom contained in W is preferably a fluorine atom or an iodine atom, more preferably an iodine atom.
  • W contains an iodine atom, it is preferable that the iodine atom is directly bonded to a carbon atom on the aromatic ring.
  • the resist composition of the present invention is used as an EUV resist, the greater the number of halogen atoms, the better, from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
  • 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.
  • q′ represents an integer of 0 to 10.
  • L, q and W are the same as in formula (AN2).
  • Anions represented by formula (AN2) include [0076] in WO 2023/157455, [0071] to [0089] in JP 2021-081708 A, [0033] to [0045] in JP 2018-005224 A, [0031] to [0039] in JP 2018-025789 A, and [0046] in JP 202
  • Examples of anions include those described in paragraphs [0176] to [0183] and [0186] to [0196] of Patent Publication No. 1-128331, paragraphs [0116] to [0123] and [0126] to [0136] of International Publication No. 2022/064863, and paragraph [0076] of International Publication No. 2023/157455, all of which are incorporated herein by reference.
  • 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 hydroxy 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, 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 atom contained in B is preferably a fluorine atom or an iodine atom, and more preferably an iodine atom.
  • 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.
  • the resist composition is used as an EUV resist, the greater the number of halogen atoms, the better from the standpoint of EUV light absorption efficiency.
  • Anions represented by formula (AN3) include those described in [0029] to [0034] of JP 2018-159744 A, [0045] of JP 2018-155908 A, and [0037] to [0055] and [0062] to [0064] of JP 2023-177048 A, the descriptions of which are incorporated herein by reference.
  • 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.
  • R q represents an alkyl group which may have a substituent, preferably a fluoroalkyl group, more preferably a perfluoroalkyl group.
  • Two Rq 's may be bonded to each other to form a ring.
  • the group formed by bonding two Rq 's to each other is preferably an alkylene group which may have a substituent, more preferably a fluoroalkylene group, and even 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 hydroxy group).
  • Examples of the anion represented by formula (d1-1) include [0041] to [0047] in JP 2017-219836 A, [0026] to [0028] in JP 2018-155902 A, [0040] to [0041] and [0128] in JP 2020-154212 A, [0049] to "0061" and [0278] to [0279] in JP 2021-091666 A, and JP-A-2022-077505 [0013] to [0015], JP-A-2022-141598 [0026] to [0031], [0050] to [0051], JP-A-2023-108593 [0147], and WO 2023/157455 [0088] anions described therein are included, and the above descriptions are incorporated herein.
  • 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, when the hydrocarbon group has a cyclic structure, a carbon atom that is a ring atom) may be a carbonyl carbon (—CO—).
  • Examples of the hydrocarbon group include a group having a norbornyl group which may have a substituent, wherein the carbon atom in the norbornyl group may be a carbonyl carbon.
  • the anion represented by formula (d1-2) is preferably different from the anions represented by the above formulae (AN1) to (AN3).
  • 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.
  • the atom at the ⁇ -position and/or the atom at the ⁇ -position relative to —SO 3 — is preferably a ring atom in a cyclic group.
  • 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.
  • anion represented by formula (d1-3) include [0040] to [0046] of JP 2019-211751 A, [0039] to [0047] of JP 2021-128331 A, [0043] to [0060] of JP 2021-165824 A, and the anions described in [0062] and [0075] of WO 2023/119910, the above descriptions are incorporated herein by reference.
  • R 53 and R 54 each independently represent an organic group (preferably a hydrocarbon group having a fluorine atom), and R 53 and R 54 may be bonded to each other to form a ring.
  • the photoacid generator is at least one selected from the group consisting of compounds (I) to (II).
  • Compound (I) is a compound having one or more structural moieties X and one or more structural moieties Y, which, 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.
  • Structural moiety Y a structural moiety consisting of an anionic moiety A 2 - and a cationic moiety M 2 + , which forms a second acidic moiety represented by HA 2 upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • the compound (I) satisfies the following condition I.
  • Compound PI which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X and the cationic moiety M 2 + in the structural moiety Y in compound (I) with H + , has an acid dissociation constant a1 derived from the acidic moiety represented by HA 1 , which is obtained by replacing the cationic moiety M 1 + in the structural moiety X with H + , and an acid dissociation constant a2 derived from the acidic moiety represented by HA 2 , which is obtained by replacing the cationic moiety M 2 + in the structural moiety Y with H +, and the acid dissociation constant a2 is greater than the acid dissociation constant a1.
  • 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.
  • moieties other than cations that may be possessed by the above-mentioned compounds (I) and (II) include the anions described in paragraphs [0277] to [0280] of WO 2022/024928, the above descriptions of which are incorporated herein by reference.
  • the content of the photoacid generator in the resist composition is not particularly limited, but is preferably 0.5 mass % or more, more preferably 1.0 mass % or more, and even more preferably 5.0 mass % or more, based on the total solid content of the resist composition, and is preferably 50.0 mass % or less, more preferably 45.0 mass % or less, and even more preferably 40.0 mass % or less, based on the total solid content of the resist composition.
  • the photoacid generator may be used alone or in combination of two or more. When two or more photoacid generators are used, the total content thereof is preferably within the above-mentioned preferred content range.
  • the resist composition of the present invention preferably further contains an acid diffusion controller.
  • the acid diffusion controller is a compound different from the compound (N) and the photoacid generator.
  • the acid diffusion controller can trap excess acid generated from at least one of the compound (N) and the photoacid generator upon irradiation (exposure) with actinic rays or radiation, and can act as a quencher that suppresses the reaction of the acid-decomposable resin in the unexposed area due to the excess acid.
  • the type of acid diffusion controller is not particularly limited, and examples thereof include compounds selected from basic compounds (CA), low molecular weight compounds (CB) having a nitrogen atom and a group that is cleaved by the action of an acid, and compounds (CC) whose acid diffusion control ability is reduced or eliminated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • the acid diffusion controller is also preferably a compound that generates an acid having a pKa of 0 or more upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • the basic compound (CA) is preferably a compound having a structure represented by any one of the following formulas (A) to (E): In formulas (B), (C), (D) and (E), * represents a bonding position.
  • R 200 to R 202 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 to R 202 may be bonded to form a ring.
  • R 203 to R 206 each independently represent an alkyl 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) may have a substituent.
  • 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 preferably unsubstituted.
  • the basic compound (CA) also includes guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine.
  • 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 basic compound (CA) may be an alkylamine derivative having at least one selected from the group consisting of a hydroxy group and an ether bond, or an aniline derivative having at least one selected from the group consisting of a hydroxy group and an ether bond.
  • the difference between the pKa of the conjugate acid of the basic compound (CA) and the pKa of the acid generated from the compound (N) or 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) is, for example, preferably 1.00 to 14.00, more preferably 3.00 to 13.00, and even more preferably 3.50 to 12.50.
  • CA basic compound
  • CB low molecular weight compound having a nitrogen atom and a group that is cleaved by the action of an acid
  • Compound (CC) whose acid diffusion control ability is reduced or lost upon irradiation with actinic rays or radiation
  • Specific examples of the compound (CC) include an onium salt compound (CD) of an acid that is relatively weaker than the compound (N) and the photoacid generator, and a basic compound (CE) whose basicity is reduced or eliminated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • the compound (CD) may be a compound that generates an acid upon exposure to light.
  • 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 compound (N) or the photoacid generator.
  • the difference between the pKa of the acid generated from compound (CD) and the pKa of the acid generated from compound (N) or the photoacid generator (the value obtained by subtracting the pKa of the acid generated from compound (N) or the photoacid generator from the pKa of the acid generated from compound (CD)) 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) is, for example, preferably from 0.50 to 10.00, more preferably from 0.80 to 5.00, and even more preferably from 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 1 represents a cation, preferably an organic cation, and examples of M 1 include the same M 1 as described above in the description of the photoacid generator.
  • X 1 ⁇ represents an anion, preferably an organic anion, and examples of X 1 ⁇ include the anions represented by formulae (d1-1) to (d1-4) described above in the description of the photoacid generator.
  • the onium salt compound (CD) is preferably a compound containing an anion moiety represented by any of the following formulas (BB-1) to (BB-7).
  • onium salt compound (CD) examples include, for example, the compounds described in paragraphs [0305] to [0314] of WO 2020/158337, the descriptions of which are incorporated herein by reference.
  • Specific examples of the basic compound (CE) include those described in paragraphs [0137] to [0155] of WO 2020/066824 and the compound described in paragraph [0164] of WO 2020/066824, the descriptions of which are incorporated herein by reference.
  • suitable acid diffusion controllers include known compounds disclosed in, for example, paragraphs [0627] to [0664] of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs [0095] to [0187] of U.S. Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, paragraphs [0403] to [0423] of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0237190A1, and paragraphs [0259] to [0328] of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0274458A1, all of which are incorporated herein by reference.
  • 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 content of the acid diffusion controller is preferably 0.1 mass % or more, more preferably 0.5 mass % or more, and even more preferably 1.0 mass % or more, relative to the total solid content of the resist composition, and preferably 30.0 mass % or less, more preferably 20.0 mass % or less, and even more preferably 10.0 mass % or less.
  • the acid diffusion controller 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 of the present invention contains a resin.
  • the resin include a resin whose polarity increases under the action of acid (hereinafter simply referred to as an "acid-decomposable resin") and a hydrophobic resin.
  • the resist composition preferably contains an acid-decomposable resin, and more preferably contains an acid-decomposable resin and a hydrophobic resin.
  • the acid-decomposable resin will be described in detail below.
  • the acid-decomposable resin contains a repeating unit having an acid-decomposable group (hereinafter also simply referred to as "repeating unit A1").
  • the acid-decomposable group is a group that decomposes under the action of an acid to increase its polarity, and 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 the polar group is protected by a group that leaves under the action of an acid (leaving group).
  • the polarity of the acid-decomposable resin increases under the action of an acid, and the solubility in organic solvents decreases.
  • the polar group include acidic groups such as a carboxy group, a phenolic hydroxy 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(alkylsulf
  • Examples of the group that is eliminated by the action of an acid include groups represented by formula (Y1), formula (Y2), and formula (Y3).
  • Formula (Y1) -C(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 )
  • Formula (Y2) -C(R 36 )(R 37 )(OR 38 )
  • Formula (Y3) -C(Rn)(H)(Ar)
  • Rx1 to Rx3 each independently represent an alkyl group (linear or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an alkenyl group (linear or branched), an alkynyl group, 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 alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
  • the alkynyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an ethynyl group or a propargyl 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 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 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, an alkenyl group, and an alkynyl group.
  • R 36 is a hydrogen atom.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkenyl group, and alkynyl 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 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.
  • 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 aromatic ring group represented by Ar, and the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group represented by Rn have a fluorine atom or an iodine atom as a substituent.
  • 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 A1 is also 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, arylene groups, etc.), and linking groups in which a plurality of these groups are linked together.
  • L1 is preferably —CO—, an arylene group, or —arylene group-alkylene group having a fluorine atom or an iodine atom—, and more preferably —CO— or —arylene group-alkylene group having a fluorine atom or an iodine atom—.
  • 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 any of the above-mentioned formulas (Y1), (Y2), and (Y3) and which have a fluorine atom or an iodine atom.
  • the repeating unit A1 is also preferably a repeating unit represented by formula (AI).
  • 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), an alkynyl group, 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 Xa 1 which may have a substituent, include a methyl group and a group represented by —CH 2 —R 11 .
  • R11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxy group, or a monovalent organic group.
  • Examples of the monovalent organic group represented by R11 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, preferably an alkyl group having 3 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group.
  • 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 —CH 2 —, —(CH 2 ) 2 —, or —(CH 2 ) 3 —.
  • 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 alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
  • the alkynyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an ethynyl group or a propargyl 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 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.
  • a preferred embodiment is one in which Rx1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx2 and Rx3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group.
  • examples of the substituent include an alkyl group (having 1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group (having 1 to 4 carbon atoms), a carboxy 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 (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 repeating unit A1 may have 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).
  • 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. However, 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 and a group represented by —CH 2 —R 11 .
  • R11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxy group, or a monovalent organic group, and examples thereof 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, and an alkyl group having 3 or less carbon atoms is preferred, and a methyl group is 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 represented by 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.
  • Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or an aromatic ring group, and an aromatic ring group is preferable.
  • Rt may have a substituent such as a halogen atom, a hydroxy group, or an alkoxy group.
  • L is preferably a -Rt- group, a -CO- group, a -COO-Rt-CO- group, or a -Rt-CO- group.
  • the alkyl group represented by 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 group represented by Ry 1 to Ry 3 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group.
  • the alkenyl group represented by Ry 1 to Ry 3 is preferably a vinyl group.
  • the alkynyl group represented by Ry 1 to Ry 3 is preferably an ethynyl group.
  • the cycloalkenyl group represented by Ry 1 to Ry 3 is preferably a cyclopentyl group or a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, which has a structure containing a double bond in part thereof.
  • the aryl group represented by 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 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, of which a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferred.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group
  • a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group, of which a monocyclic
  • 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 hydroxy group, an alkoxy group (having 1 to 4 carbon atoms), a carboxy 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 disclosures of which are incorporated herein by reference.
  • repeating unit A1 a repeating unit having an acid-decomposable group
  • the repeating units having an acid-decomposable group described in the examples below are also preferred. Further, for specific examples of the repeating unit A1, reference can be made to the description in paragraphs [0029] to [0071] of WO 2022/024928, which is incorporated herein by reference.
  • the content of the repeating unit A1 is preferably 15 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, and even more preferably 60 mol% or more, based on the total repeating units in the acid-decomposable resin, and is preferably less than 100 mol%, more preferably 95 mol% or less, and even more preferably 90 mol% or less, based on the total repeating units in the acid-decomposable resin.
  • the repeating unit A1 contained in the acid-decomposable resin may be one type or two or more types. When the acid-decomposable resin contains two or more types of repeating units A1, it is preferable that the total content thereof is within the above-mentioned suitable content range.
  • the acid-decomposable resin preferably contains a repeating unit having an acid group (hereinafter, also simply referred to as "repeating unit A2").
  • the repeating unit A2 is preferably a repeating unit different from the repeating unit A1 (a repeating unit having an acid-decomposable group).
  • the repeating unit A2 may contain a fluorine atom or an iodine atom.
  • the acid group is preferably a carboxy group, a phenolic hydroxy group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), a sulfonic acid group, a sulfonamide group, or an isopropanol group.
  • the repeating unit A2 is preferably a repeating unit having a phenolic hydroxy 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, —C(CF 3 )(OH)—CF 2 — is also preferred.
  • one or more of the fluorine atoms may be replaced by a group other than a fluorine atom to form a ring containing -C(CF 3 )(OH)-CF 2 -.
  • the repeating unit A2 is preferably a repeating unit represented by the following formula (Pa1), and the acid-decomposable resin preferably contains a repeating unit represented by the following formula (Pa1).
  • 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 (m+n+1)-valent aromatic ring group.
  • Ar a1 may be bonded to R a2 or L a1 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, and may have a substituent.
  • 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 even more 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 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, with a fluorine atom or an iodine atom being 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 include —COO—, —CONR a3 —, an alkylene group, or a group formed by combining two or more of these groups, where R a3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkylene group 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, an octylene group, etc.
  • 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 represents an aromatic ring group having a valence of (m+n+1).
  • the aromatic ring group represented by Ar a1 may be either 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 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 via a single bond or 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 carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a hydrocarbon group, an amino group, a nitro group, and a group formed by combining two or more of these groups.
  • 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 hydrocarbon group represented by R X may have a substituent.
  • R X 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 —.
  • the substituent represented by R 1 X preferably has a halogen atom, and the halogen atom is preferably a fluorine atom or an iodine atom.
  • n represents an integer of 1 or more and 9 or less, preferably an integer of 1 or more and 5 or less, and more preferably an integer of 1 or more 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.
  • the repeating unit A2 is also preferably a repeating unit represented by the following formula (Pa2), and the acid-decomposable resin preferably contains a repeating unit represented by the following formula (Pa2).
  • R a4 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • L a2 represents a single bond or —COO—.
  • r represents an integer of 0 or more and 3 or less.
  • R X1 represents a halogen atom or a hydrocarbon group.
  • n1 represents an integer of 1 or more and 5 or less.
  • m1 represents an integer of 0 to 4.
  • R a4 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group represented by R a4 may be either linear or branched, and may have a substituent.
  • 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.
  • 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.
  • L a2 represents a single bond or —COO—, and preferably a single bond.
  • r represents an integer of 0 or more and 3 or less, preferably an integer of 0 or more and 2 or less, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
  • the aromatic ring in formula (Pa2) is benzene when r represents 0, naphthalene when r represents 1, anthracene when r represents 2, and naphthacene when r represents 3.
  • n1 represents an integer of 1 or more and 5 or less, and preferably an integer of 1 or more and 4 or less.
  • m1 represents an integer of 0 or more and 4 or less, and preferably an integer of 0 or more and 3 or less.
  • R X1 represents a halogen atom or a hydrocarbon group.
  • the halogen atom represented by R 1 X1 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, more preferably a fluorine atom or an iodine atom.
  • Examples of the hydrocarbon group represented by R 1 X1 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 hydrocarbon group represented by R X1 may have a substituent.
  • the hydrocarbon group represented by R X1 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 —.
  • the hydrocarbon group represented by R X1 preferably has a halogen atom, and the halogen atom is preferably a fluorine atom or an iodine atom.
  • repeating unit A2 (a repeating unit having an acid group) are shown below, but are not limited to these.
  • 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 repeating unit A2 described in the examples below is also preferred.
  • Specific examples of the repeating unit A2 include the repeating units described in paragraphs [0079] to [0110] of WO 2022/024928, the descriptions of which are incorporated herein by reference.
  • the content of repeating unit A2 is preferably 10 mol% or more, and more preferably 15 mol% or more, of all repeating units in the acid-decomposable resin. Furthermore, the content of repeating unit A2 is preferably less than 40 mol% of all repeating units in the acid-decomposable resin, and more preferably 35 mol% or less.
  • the acid-decomposable resin may 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 simply referred to as "repeating unit X").
  • the repeating unit X is preferably different from the repeating unit Y and the repeating unit P described below.
  • the repeating unit X is preferably a repeating unit represented by formula (C).
  • 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.
  • the content of repeating unit 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 the acid-decomposable resin.
  • the upper limit is preferably less than 40 mol%, more preferably 35 mol% or less, based on all repeating units in the acid-decomposable resin.
  • the acid-decomposable resin may also have a repeating unit having at least one of a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • repeating units having at least one of a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom include repeating units having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom and an acid-decomposable group, repeating units having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom and an acid group, and repeating units having a fluorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • the total content of repeating units having at least one of a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom in the acid-decomposable resin 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 the total repeating units of the acid-decomposable resin.
  • the upper limit is not particularly limited, but is, for example, 100 mol% or less, based on the total repeating units of the acid-decomposable resin.
  • repeating units containing a fluorine atom or an iodine atom include the repeating units described in paragraphs [0116] to [0117] of WO 2022/024928, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit (hereinafter simply referred to as "repeating 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 repeating unit Y does not have a hydroxy 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.
  • the carbonate group is preferably a cyclic carbonate group.
  • the repeating unit having a cyclic carbonate group reference can be made to the description in paragraphs [0127] to [0133] of WO 2022/024928, which is incorporated herein by reference.
  • the content of repeating unit Y is preferably 1 mol% or more, and more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in the acid-decomposable resin.
  • the upper limit is preferably less than 40 mol% and more preferably 35 mol% or less, based on all repeating units in the acid-decomposable resin.
  • the acid-decomposable resin 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"). However, it is also preferable that the acid-decomposable resin does not contain a repeating unit having a photoacid-generating group (hereinafter also referred to simply as a "repeating unit P"). Examples of the repeating unit P 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.
  • 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
  • M + represents an organic group, such as an organic group having 1 to 10
  • repeating unit P 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, and 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, and the above descriptions are incorporated herein by reference.
  • the content of repeating units P is preferably 1 mol% or more, more preferably 3 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more, based on all repeating units in the acid-decomposable resin. Furthermore, the content of repeating units P is preferably less than 40 mol%, more preferably 30 mol% or less, and even more preferably 20 mol% or less, based on all repeating units in the acid-decomposable resin.
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit represented by the following formula (V-1) or formula (V-2):
  • the repeating units represented by formula (V-1) and formula (V-2) are preferably repeating units different from the repeating units described above.
  • R6 and R7 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a halogen atom, an ester group (-OCOR or -COOR: R is an alkyl group or fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a carboxy group.
  • R is an alkyl group or fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • n3 represents an integer of 0 to 6.
  • n4 represents an integer of 0 to 4.
  • X4 represents a methylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom.
  • Examples of the repeating unit represented by formula (V-1) or (V-2) include the repeating units described in paragraph [0100] of WO 2018/193954, the description of which is incorporated herein by reference.
  • the acid-decomposable resin preferably has a high glass transition temperature (Tg) in order to prevent excessive diffusion of the generated acid or pattern collapse during development.
  • Tg glass transition temperature
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit having at least one type of group selected from a lactone group, a sultone group, a carbonate group, a hydroxy group, a cyano group, and an alkali-soluble group.
  • Examples of the repeating unit having a lactone group, a sultone group, or a carbonate group contained in the acid-decomposable resin include the repeating units described above for the repeating unit Y. The preferred content is also as described for the repeating unit Y.
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit having a hydroxy group or a cyano group, which improves adhesion to the substrate.
  • the repeating unit having a hydroxy group or a cyano group is preferably a repeating unit having a saturated hydrocarbon group having a hydroxy group or a cyano group (substituted with a hydroxy group or a cyano group), or may be a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxy group or a cyano group.
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit having an alkali-soluble group.
  • the alkali-soluble group include a carboxy group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol group substituted at the ⁇ -position with an electron-withdrawing group (for example, a hexafluoroisopropanol group), with the carboxy group being preferred.
  • the repeating unit having an alkali-soluble group include the repeating units described in paragraphs [0085] and [0086] of JP-A-2014-098921, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the acid-decomposable resin may have an alicyclic hydrocarbon structure and a repeating unit that does not exhibit acid decomposition. 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 do not exhibit acid decomposition include repeating units derived from 1-adamantyl(meth)acrylate, diamantyl(meth)acrylate, tricyclodecanyl(meth)acrylate, or cyclohexyl(meth)acrylate.
  • the acid-decomposable resin may have a repeating unit represented by formula (III) that has neither a hydroxy group nor a cyano group.
  • R5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxy 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 hydroxy group or a cyano group include the repeating units described in paragraphs [0087] to [0094] of JP2014-098921A, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the acid-decomposable resin may have repeating units other than the repeating units described above. For example, see paragraphs [0141] to [0143] and [0169] to [0170] of International Publication No. 2022/024928, which is incorporated herein by reference.
  • the acid-decomposable resin 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.
  • the acid-decomposable resin has 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 hydroxy group.
  • etching resistance and LWR performance are further improved.
  • the acid-decomposable resin contains a repeating unit having an iodine atom.
  • the acid-decomposable resin increases the absorption rate of EUV light and other radiation, reducing the effects of shot noise and further improving LWR performance.
  • the acid-decomposable resin can be synthesized by a conventional method (for example, radical polymerization).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the acid-decomposable resin, as calculated as polystyrene by GPC, is preferably 30,000 or less, more preferably 1,000 to 30,000, even more preferably 3,000 to 30,000, and particularly preferably 5,000 to 15,000.
  • the dispersity (molecular weight distribution, Mw/Mn) of the acid-decomposable resin 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 acid-decomposable resin in the resist composition is preferably 30.0 to 99.9 mass %, more preferably 40.0 to 99.9 mass %, and even more preferably 60.0 to 90.0 mass %, based on the total solid content of the resist composition.
  • the acid-decomposable 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 hydrophobic resin that is different from the acid-decomposable resin.
  • 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. Furthermore, 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 compounds described in paragraphs [0275] to [0279] of WO 2020/004306, which are incorporated herein by reference.
  • the content of the hydrophobic resin is preferably from 0.01 to 20.0 mass %, more preferably from 0.1 to 10.0 mass %, and even more preferably from 0.1 to 5.0 mass %, relative to the total solids 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 of the present invention may contain a surfactant.
  • a surfactant When a surfactant is contained, a pattern with excellent adhesion and fewer development defects can be formed.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant. Examples of fluorine-based and/or silicone-based surfactants include 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 of the present invention preferably 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). 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 content of the solvent 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.
  • the content of the components other than the components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30 mass % based on the total amount of the solvent.
  • the resist composition of the present invention may further contain, as other additives, at least one selected from the group consisting of dissolution inhibiting compounds, dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, and compounds that promote solubility in a developer (for example, phenol compounds having a molecular weight of 1,000 or less, or alicyclic or aliphatic compounds containing a carboxy group).
  • 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 of the present invention 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 relative to the entire resist composition.
  • 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). 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 pattern forming method of the present invention is a pattern forming method comprising: a step (1) of forming a resist film on a substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist composition) of the present invention; a step of exposing the resist film; and a step of developing the exposed resist film using a developer.
  • Step (1) is a step of forming a resist film on a substrate using the resist composition of the present invention. Details of the resist composition of the present invention used in step (1) are as described above.
  • 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 0.03 ⁇ m or less, even more preferably 0.01 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.005 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the pore size of the filter is not particularly limited, but may be 0.001 ⁇ m or more.
  • the material of the filter is not particularly limited, but when it is a polymer, it preferably includes polyolefins (including high density and ultra-high molecular weight) such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); polyamides such as nylon 6 and nylon 66; polyimides (PI); polyamideimides; polyesters such as polyethylene terephthalate; polyethersulfone; cellulose; polyfluorocarbons such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxyalkanes; derivatives of the above polymers; and more preferably at least one selected from the group consisting of polyolefins, polyamides, polyimides, polyamideimides, polyesters, polysulfones, cellulose, polyfluorocarbons, and derivatives thereof.
  • polyolefins including high density and ultra-high molecular weight
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • polyamides such as nylon 6 and nylon 66
  • polyimides polyamide
  • the resist composition may be filtered using one filter or a combination of two or more filters. When two or more filters are used, they may be the same or different.
  • the resist composition may also be circulated and repeatedly filtered through the same filter.
  • 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 present invention also includes the resist film obtained in step (1).
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 10 to 120 nm from the viewpoint of forming a finer pattern with higher precision.
  • the thickness of the resist film is more preferably 10 to 65 nm, and even more preferably 15 to 50 nm.
  • ArF immersion exposure 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.
  • a top coat composition 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.
  • Step (2) is a step of exposing the 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 (13.5 nm), X-rays, and electron beams.
  • baking promotes the reaction of the exposed areas, resulting in better sensitivity and pattern shape.
  • 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.
  • Step (3) is a step of developing the resist film exposed in step (2) using a developer.
  • a resist pattern also simply referred to as a "pattern" is formed.
  • the developer used in step (3) may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developer).
  • Examples of the developing method include a method of immersing a substrate in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method of piling up a developer on the surface of the substrate by surface tension and leaving it to stand for a certain period of time to develop (puddle method), a method of spraying the developer onto the surface of the substrate (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning a developer discharging nozzle at a constant speed onto a substrate that is rotating at a constant speed (dynamic dispense method).
  • the developing time is preferably from 10 to 300 seconds, more preferably from 20 to 120 seconds, and the temperature of the developer is preferably from 0 to 50°C, more preferably from 15 to 35°C.
  • step (3) a step of stopping the development while replacing the solvent with another solvent may be carried out.
  • the alkaline developer preferably uses an alkaline aqueous solution containing an alkali.
  • alkaline aqueous solution containing an alkali.
  • alkaline aqueous solutions containing quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide; inorganic alkalis; primary amines; secondary amines; tertiary amines; alcohol amines; or cyclic amines.
  • the alkaline developer is preferably an aqueous solution of a quaternary ammonium salt, such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • Appropriate amounts of alcohols, surfactants, etc. may be added to the alkaline developer.
  • the alkaline concentration of the alkaline developer is typically preferably 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkaline developer is typically preferably 10.0 to 15.0.
  • the organic developer preferably contains at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone-based solvents, ester-based solvents, alcohol-based solvents, amide-based solvents, ether-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.
  • the organic developer as a whole preferably has a water content of less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, and even more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably contains substantially no water.
  • the content of the organic solvent in the organic developer is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, still more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and particularly preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the organic developer.
  • the organic developer preferably contains butyl acetate (n-butyl acetate), and more preferably contains butyl acetate and a hydrocarbon having a carbon number of 9 to 12.
  • the organic treatment liquid may contain only one type of hydrocarbon having a carbon number of 9 to 12, or two or more types of hydrocarbons.
  • the hydrocarbon having 9 to 12 carbon atoms 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.
  • the content of butyl acetate in the organic developer 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 developer being 100% by mass.
  • the content of hydrocarbons having from 9 to 12 carbon atoms in the organic developer (the total amount when multiple hydrocarbons having from 9 to 12 carbon atoms are contained) is preferably from 1 to 35 mass%, more preferably from 5 to 30 mass%, and even more preferably from 10 to 25 mass%, based on 100 mass% of the entire organic developer.
  • the mass ratio of butyl acetate to hydrocarbons having 9 to 12 carbon atoms in the organic developer 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 developer may contain other components in addition to butyl acetate and a hydrocarbon 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, and the like.
  • the rinse solution is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a solution containing a common solvent can be used.
  • the rinse solution 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 the developer and rinse solution remaining 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 carried out, for example, at 40 to 250° C. (preferably 90 to 200° C.) for, for example, 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the formed pattern may be used as a mask to perform an etching process on the substrate. That is, the pattern formed in step (3) may be used as a mask to process the substrate (or the underlayer film and the substrate) to form a pattern on the substrate.
  • the method for processing the substrate (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 developer, resist composition, and other various materials (e.g., solvent, rinse, anti-reflective coating-forming composition, top coat-forming composition, etc.) 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.
  • the lower limit of the impurity content is not particularly limited, and 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.
  • Methods for reducing impurities such as metals contained in various materials include, for example, selecting raw materials with low metal contents as raw materials for the various materials, filtering the raw materials for the various materials, and performing distillation under conditions that minimize contamination as much as possible, for example by lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark). Details of filtration using a filter are described in paragraph [0321] of WO 2020/004306.
  • impurities may be removed using an adsorbent, or a combination of filtration and an adsorbent may be used.
  • adsorbents can be used as the adsorbent, for example, inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
  • inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite
  • organic adsorbents such as activated carbon.
  • the content of metal components contained in the used cleaning solution is preferably 100 mass ppt or less, more preferably 10 mass ppt or less, and even more preferably 1 mass ppt or less. There is no particular lower limit, and 0 mass ppt or more is preferred.
  • the present specification also relates to a method for manufacturing an electronic device, which includes the above-described pattern formation method of the present invention, 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).
  • the resulting reaction solution was cooled to 0°C, and then 550 mL of 1 mol/L hydrochloric acid and 600 mL of ethyl acetate were added, and the aqueous layer was removed using a separatory funnel.
  • the resulting organic layer was washed three times with 300 mL of ion-exchanged water.
  • the solvent was removed from the washed organic layer under reduced pressure, and then 110 g of acetone was added to dissolve the contents, followed by crystallization from 160 g of ion-exchanged water to obtain 40 g of (I)-1-A.
  • [Acid-decomposable resin] The content ratio of each repeating unit in the resins (A-1 to A-37) is shown in Table 1.
  • the synthesis methods of resin A-1 and resin A-37 are shown below. Note that the other resins were synthesized in accordance with known methods, similar to resin A-1 and resin A-37.
  • the "mol %” column indicates the content (mol %) of each repeating unit relative to the total repeating units.
  • the "Mw” column indicates the weight average molecular weight.
  • the column “Mw/Mn” indicates the dispersity.
  • the weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of Resins A-1 to A-37 were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (values converted into polystyrene).
  • the composition ratio (molar ratio) of the resins was measured by 13C -NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
  • the resulting solid was vacuum dried to obtain 58 g of resin A-1.
  • the weight average molecular weight (Mw: polystyrene equivalent) of the obtained resin A-1 determined by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) was 8,500, and the polydispersity (Mw/Mn) was 1.60.
  • the reaction liquid was stirred at 85°C for an additional 2 hours to obtain a polymerized solution.
  • Methanol (100 g) and triethylamine (16 g) were added to the obtained polymerization solution, and the mixture was stirred at 50°C for 5 hours.
  • the solution was allowed to cool to room temperature, and then ethyl acetate (650 g) and a 0.2 mol/L aqueous hydrochloric acid solution (400 mL) were added and stirred for 30 minutes to extract the organic layer.
  • the extracted organic layer was washed five times with distilled water (400 mL).
  • the obtained solid was dried in vacuo to obtain 38 g of Resin A-37.
  • the weight average molecular weight (Mw: polystyrene equivalent) of Resin A-37 determined by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) was 10,000, and the polydispersity (Mw/Mn) was 1.35.
  • Acid diffusion controller The structures of the acid diffusion controllers (C-1 to C-23 and D-1 to D-5) are shown below.
  • hydrophobic resin The structures of the hydrophobic resins E (E-1 to E-8) are shown below. Table 2 also shows the content ratio of each repeating unit in the hydrophobic resin.
  • the "molar ratio of repeating units” column indicates the content (mol %) of each repeating unit relative to the total repeating units. The type and molar ratio of each repeating unit correspond to each other from left to right.
  • the "Mw” column indicates the weight average molecular weight.
  • Mw/Mn indicates the dispersity.
  • the weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) of Resins E-1 to E- 8 were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (values converted into polystyrene).
  • the composition ratio (molar ratio) of the resins was measured by C-NMR.
  • F-1 to F-3 The surfactants (F-1 to F-3) are shown below.
  • F-1 Megafac F176 (DIC Corporation, fluorine-based surfactant)
  • F-2 Megafac R08 (manufactured by DIC Corporation, fluorine and silicone surfactant)
  • F-3 PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based surfactant)
  • the "mass %" column indicates the content (mass %) of each solid component relative to the total solid content.
  • the "mixing ratio” column of "solvent” indicates the mixing ratio (mass ratio) of each solvent.
  • Table 4 is a continuation of Table 3.
  • Re-1 is a resist composition containing (I)-1 as the compound (N) and E-1 as the hydrophobic resin.
  • Table 6 is a continuation of Table 5.
  • Re-31 is a resist composition containing (I)-4 as the compound (N) and E-2 as the hydrophobic resin.
  • Table 102 is a continuation of Table 101.
  • Each of the resist compositions of the Examples and Comparative Examples prepared by the above procedure was applied to a 6-inch Si (silicon) wafer that had been previously treated with hexamethyldisilazane (HMDS) using a spin coater "Mark 8" manufactured by Tokyo Electron, and then dried for 300 seconds on a hot plate at 130°C to obtain a resist film with a thickness of 45 nm.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • EUV exposure The wafer coated with the resist film obtained above was subjected to pattern exposure using an EUV exposure apparatus (Micro Exposure Tool, NA (numerical aperture) 0.3, Quadruple, outer sigma 0.68, inner sigma 0.36) manufactured by Exitech Corp. An exposure mask with a line width of 20 nm and a 1:1 line and space pattern was used.
  • EUV exposure apparatus Micro Exposure Tool, NA (numerical aperture) 0.3, Quadruple, outer sigma 0.68, inner sigma 0.36
  • S 3 ⁇ of variation is 2.4 nm or less.
  • A The 3 ⁇ of the variation is greater than 2.4 nm and equal to or less than 2.8 nm.
  • B The 3 ⁇ of the variation is greater than 2.8 nm and equal to or less than 3.2 nm.
  • C The 3 ⁇ of the variation is greater than 3.2 nm and equal to or less than 3.6 nm.
  • D The 3 ⁇ of the variation is greater than 3.6 nm and equal to or less than 4.0 nm.
  • E 3 ⁇ of variation is greater than 4.0 nm.
  • Example 1-12 Furthermore, by comparing Example 1-12 with Example 1-36, it was confirmed that in the resist composition, when compound (N) was a compound represented by formula (2), the pattern shape (cross-sectional rectangularity) was more excellent. Comparison between Example 1-11 and Example 1-36 and the like confirmed that in the compound (N), when R 1 in formula (1) is a hydrogen atom, the pattern shape (cross-sectional rectangularity) is more excellent. Comparison between Example 1-9 and Example 1-36 and the like confirmed that when the compound (N) is a compound represented by the formula (2) and m in the formula (2) is 1 or more, the pattern shape (cross-sectional rectangularity) is more excellent.
  • Example 1-7 Comparison between Example 1-7 and Example 1-34, etc., confirmed that when the compound (N) is a compound represented by the formula (2) in which at least one of m R 2s is —CO—O—R 3 , —O—CO—R 3 , —O—CO—O—R 3 , —SO 2 —R 3 , or —SO 3 —R 3 , and R 3 represents a monovalent organic group, the pattern shape (cross-sectional rectangularity) is more excellent.
  • Comparison of Examples 1-1 to 1-7 etc. confirmed that when Y in formula (1) of the compound (N) is —(CR 2 ) r —, the pattern shape (cross-sectional rectangularity) is more excellent.
  • Example 1-36 and Example 1-37 and the like confirmed that when Z in formula (1) of the compound (N) is —SO 3 — , the pattern shape (cross-sectional rectangularity) is more excellent.
  • Z in formula (1) of the compound (N) is —SO 3 —
  • the pattern shape is more excellent.
  • X in formula (1) is a single bond
  • the pattern shape is more excellent.
  • Comparison between Example 1-7 and Example 1-35 and the like confirmed that in the compound (N), when n in formula (1) is an integer of 3 or more, the LWR is more excellent.

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Abstract

本発明は、断面形状が矩形状であるパターンを形成できる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供する。本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、式(1)で表される化合物(N)、及び樹脂を含む。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び化合物
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び化合物に関する。
 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、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、単に「レジスト組成物」ともいう。)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。
 例えば、特許文献1では、「優れたラインエッジラフネスを有するパターンを得ることができるレジスト組成物」として、下記式(I)で表される塩を含むレジスト組成物が開示されている。
 式(I)中、R及びRはフッ素原子又はペルフルオロアルキル基を表す。Rは水素原子を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、前記基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、前記基に含まれる-CH-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。Xは単結合又はアルキレン基を表し、前記基に含まれる-CH-は、-O-、-NH-又は-CO-で置き換わっていてもよい。Rは環状炭化水素基を表し、前記基に含まれる水素原子は、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又はアミノ基で置換されていてもよい。Z1+は、有機カチオンを表す。
特開2011-201859号公報
 本発明者らが、特許文献1に記載のレジスト組成物について検討したところ、得られるレジストパターンの断面形状に問題があり、より矩形状に近いパターンを形成するため、改善の余地があることを知見した。
 そこで本発明は、断面形状が矩形状であるパターンを形成できる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
 また、本発明は、レジスト膜、パターン形成方法、デバイスの製造方法及び化合物を提供することも課題とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。すなわち、以下の構成により上記課題が解決されることを見出した。
 〔1〕 後述する式(1)で表される化合物(N)、及び樹脂を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔2〕 上記化合物(N)が、後述する式(2)で表される化合物である、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔3〕 Rが水素原子である、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔4〕 mが1以上である、〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔5〕 m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであり、Rは、1価の有機基を表す、〔4〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔6〕 Yが、-(CR-であり、R及びrは、上記式(1)中のR及びrと同義である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔7〕 Zが-SO である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔8〕 Xが単結合である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔9〕 Mが、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである、〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔10〕 Mが、3個以上のフッ素原子を有するスルホニウムカチオン又は3個以上のフッ素原子を有するヨードニウムカチオンである、〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔11〕 nが3以上の整数である、〔1〕~〔10〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔12〕 更に酸拡散制御剤を含む、〔1〕~〔11〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔13〕 上記酸拡散制御剤が、塩基性化合物(CA)、窒素原子を有し、かつ、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)から選択される化合物である、〔12〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 但し、上記化合物(CC)が上記化合物(N)に対して、相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)である場合、上記オニウム塩化合物(CD)は、後述する式(BB-1)~(BB-7)のいずれかで表されるアニオン部を含む化合物である。
 〔14〕 〔1〕~〔13〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
 〔15〕 〔1〕~〔13〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、
 上記レジスト膜を露光する工程と、
 上記露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法。
 〔16〕 〔15〕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。
 〔17〕 後述する式(21)で表される化合物。
 本発明によれば、断面形状が矩形状であるパターンを形成できる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
 また、本発明は、レジスト膜、パターン形成方法、デバイスの製造方法及び化合物も提供できる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、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、及びX線等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
 本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
 本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種を表す。また(メタ)アクリル酸はアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種を表す。
 本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー株式会社製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶剤:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー株式会社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、本発明の趣旨に反しない限り、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を含む基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 置換基としては、特に断らない限り、1価の置換基が好ましい。置換基の例としては水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げることができ、例えば、以下の置換基Tから選択できる。
(置換基T)
 置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;シクロアルキルオキシ基;フェノキシ基及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基及びブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;シクロアルキルオキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びメトキサリル基等のアシル基;スルファニル基;メチルスルファニル基及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキルスルホニル基;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;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;カルバモイル基;等が挙げられる。
 また、これらの置換基が更に1個以上の置換基を有することができる場合は、その更なる置換基として上記した置換基から選択した置換基を1個以上有する基(例えば、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、トリフルオロメチル基など)も置換基Tの例に含まれる。
 本明細書において、表記される2価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく、「X-O-CO-Z」であってもよい。
 本明細書において、酸解離定数(pKa)とは、水溶液中でのpKaを表し、具体的には、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求められる値である。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
 ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
 また、pKaは、分子軌道計算法によっても求められる。この具体的な方法としては、熱力学サイクルに基づいて、水溶液中におけるH解離自由エネルギーを計算することで算出する手法が挙げられる。H解離自由エネルギーの計算方法については、例えばDFT(密度汎関数法)により計算することができるが、他にも様々な手法が文献等で報告されており、これに制限されるものではない。なお、DFTを実施できるソフトウェアは複数存在するが、例えば、Gaussian16が挙げられる。
 本明細書において、pKaとは、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、「固形分」とは、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)に含まれる成分であって、かつ、レジスト膜を形成する成分を意味し、溶剤は含まれない。また、レジスト組成物に含まれる成分であって、かつ、レジスト膜を形成する成分であれば、その性状が液体状であっても、固形分とみなす。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 以下、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、単に「レジスト組成物」ともいう。)について詳述する。本発明のレジスト組成物は、後述する式(1)で表される化合物(N)、及び樹脂を含む。
 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。
 上記構成を有するレジスト組成物が本発明の課題を解決できる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下の通り推測する。
 なお、下記推測により、効果が得られる機序が制限されるものではない。換言すれば、下記以外の機序により効果が得られる場合でも、本発明の範囲に含まれる。
 本発明のレジスト組成物は、化合物(N)を含む。化合物(N)は、ヨウ素原子及びアミド結合を有する点に特徴がある。
 本発明のレジスト組成物を、例えば、EUV用レジストとして用いた場合、一般にEUV光では吸収効率が悪く、特にレジストパターンの底部におけるEUV光吸収が不足しパターン形状の悪化につながるため、矩形性の高いパターンが得づらい。
 ここで、化合物(N)が上述した通りヨウ素原子を有することで、EUV光の吸収効率を高め、更に、アミド結合を有することによりレジスト組成物中の化合物(N)の分散性が優れるため、レジストパターンの底部におけるEUV光の吸収が高まりやすい。
 従って、化合物(N)が上記構成を有することで、断面形状がより矩形状に近いパターンを形成できたものと推察される。
 以下、本発明のレジスト組成物を用いて、断面形状がより矩形状に近いパターンを形成できることを「本発明の効果がより優れる」ともいう。
〔化合物(N)〕
 本発明のレジスト組成物は、式(1)で表される化合物(N)を含む。
 化合物(N)は、活性光線又は放射線(以下、単に「露光」ともいう。中でも、EUV光が好ましい。)の照射によって酸を発生できる。レジスト組成物を用いて形成したレジストパターンにおいて、上記酸が発生することで、活性光線又は放射線を照射した場所と、照射していない場所との間で、現像液に対する溶解性の差をつけることができ、レジストパターンを形成することができる。
 化合物(N)は、露光により、pKaが0未満の酸を発生することが好ましい。露光により化合物(N)から発生する酸のpKaは、-0.1以下が好ましく、-0.5以下がより好ましい。また、露光により化合物(N)から発生する酸のpKaは、-4.5以上が好ましく、-3.5以上がより好ましい。
 また、化合物(N)の分子量は特に制限されないが、500~3000が好ましく、600~2500がより好ましく、700~2000が更に好ましい。
 以下、式(1)について詳述する。
 式(1)中、Zは、-SO 、又は、-SO-N-SO-Rfを表す。Rfは、フッ素原子、及びフッ素原子を有するアルキル基から選択される置換基Fを表す。
 Zとしては、-SO が好ましい。
 Rfとしては、フッ素原子を有するアルキル基が好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基において、アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよいが、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。上記アルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい。
 また、上記アルキル基が有するフッ素原子の数は特に制限されないが、アルキル基がパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
 式(1)中、Yは、-(CR-、又は、上記置換基Fを有するアリーレン基を表す。Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表し、Rの少なくとも一方は、上記置換基Fを表す。
 Yとしては、-(CR-が好ましい。Rは、水素原子、又は上記置換基Fであることが好ましく、水素原子又はフッ素原子であることが好ましい。なかでも、-(CR-において全てのRがフッ素原子であることが好ましい。
 Rで表される1価の置換基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基が挙げられる。
 rは、1以上の整数を表す。rは、1~10の整数が好ましく、1~6の整数がより好ましく、1又は2が更に好ましい。
 上記置換基Fを有するアリーレン基は、フッ素原子を有するアリーレン基であることが好ましい。アリーレン基がフッ素原子を有する場合、アリーレン基におけるフッ素原子の数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましい。
 フッ素原子を有するアリーレン基において、アリーレン基の炭素数は、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。
 アリーレン基としては、具体的には、フェニレン基、及びナフチレン基が挙げられ、フェニレン基が好ましい。
 式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基を表す。Xとしては、単結合が好ましい。
 Xで表される2価の連結基としては、特に制限されないが、例えば、-(CR -(Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表し、Rの少なくとも一方は、上記置換基Fを表す。rは1以上の整数を表す。)、-CO-、-O-、-S-、-NH-、-SO-、-SO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基(炭素数1~6が好ましく、炭素数1又は2がより好ましい)、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。
 上記式(1)中、Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。Rとしては、水素原子が好ましい。
 Rで表される1価の有機基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基のうち、1以上の炭素原子を含む置換基が挙げられる。Rで表される1価の有機基としては、中でも、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよいが、直鎖状が好ましい。
 Lは、単結合、又はアルキレン基を表す。アルキレン基の炭素数が2以上の場合、アルキレン基におけるメチレン基は、-O-、カルボニル基、-S-、-NR-、及びスルホニル基から選択される2価の連結基で置換されてもよい。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lとしては、単結合が好ましい。
 Lで表されるアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよい。
 直鎖状の上記アルキレン基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい。
 分岐鎖状の上記アルキレン基の炭素数は、3~10が好ましく、3~6がより好ましい。
 環状の上記アルキレン基の炭素数は、3~15が好ましく、3~10がより好ましい。
 上記アルキレン基におけるメチレン基は、-O-、及びカルボニル基の少なくとも一方で置換されていることが好ましい。
 Wは、ヨウ素原子以外の置換基を有してもよい(n+1)価の芳香族基を表す。nは1以上の整数を表す。
 nとしては、2以上の整数が好ましく、3以上の整数がより好ましい。上限としては、例えば、10以下が挙げられる。
 Wで表される(n+1)価の芳香族基を構成する芳香環は単環及び多環のいずれであってもよい。また、上記芳香環は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素環が好ましい。
 上記芳香環の環員原子数は、5~20が好ましく、5~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。
 上記芳香環が芳香族複素環である場合、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選択されるヘテロ原子を環員原子として有することが好ましい。
 上記芳香環としては、中でも、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
 Wが有してもよいヨウ素原子以外の置換基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基のうち、ヨウ素原子以外の置換基が挙げられる。
 式(1)中の「-L-W-(I)」で表される基としては、なかでも、下記式(W)で表される基が好ましい。
 式(W)中、Lは、単結合、又はアルキレン基を表す。アルキレン基の炭素数が2以上の場合、アルキレン基におけるメチレン基は、-O-、カルボニル基、-S-、-NR-、及びスルホニル基から選択される2価の連結基で置換されてもよい。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lとしては、単結合が好ましい。
 Lで表されるアルキレン基の具体例及び好適態様は上述した通りである。
 式(W)中、Arは、(n+m+1)価の芳香族基を表す。mは0以上の整数を表す。
 mは、1~3が好ましく、1又は2がより好ましい。
 (n+m+1)価の芳香族基を構成する芳香環は単環及び多環のいずれであってもよい。また、上記芳香環は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素環が好ましい。
 上記芳香環の環員原子数は、5~20が好ましく、5~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。
 上記芳香環が芳香族複素環である場合、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選択されるヘテロ原子を環員原子として有することが好ましい。
 上記芳香環としては、中でも、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
 上記式(W)中、Rは、ヨウ素原子を除くハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
 Rで表されるハロゲン原子としては、臭素原子が好ましい。
 Rで表される1価の有機基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基のうち、1以上の炭素原子を含む置換基が挙げられる。
 Rとしては、電子求引性基が好ましい。中でも、m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであることが好ましい。Rは、1価の有機基を表す。
 電子求引性基としては、ハメット則の置換基定数(σp値)として、正の値をとるものが挙げられる。
 ハメット則の置換基定数は、置換安息香酸の酸解離平衡定数における置換基の効果を数値で表したものであり、置換基の電子吸引性及び電子供与性の強度を示すパラメータである。本明細書におけるハメット則の置換基定数は、置換基が安息香酸のパラ位に位置する場合の置換基定数σを意味する。
 ハメット則の置換基定数(σp値)は、「Hansch et al.,Chemical Reviews,1991,Vol,91,No.2,165-195」から引用することができる。
 なお、上記文献にσp値が示されていない基については、ソフトウェア「ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00 Release Product Version:8.08)」を用いて、安息香酸のpKaと、パラ位に置換基を有する安息香酸誘導体のpKaとの差に基づいて、σp値を算出できる。
 電子求引性基としては、例えば、-F(σp:+0.06)、-Cl(σp:+0.23)、-Br(σp:+0.23)、-COEWG(σp:REWGがエチル基の時+0.45)、-CONH(σp:+0.36)、-COREWG(σp:REWGがメチル基の時+0.50)、-CF(σp:+0.54)、-SOEWG(σp:REWGがメチル基の時+0.72)、及び-NO(σp:+0.78)が挙げられる。
 REWGは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、及び置換基を有していてもよい芳香環基を表す。REWGで表される脂肪族炭化水素基は、炭素-炭素結合間に酸素原子を有してもよく、1以上の炭素原子がカルボニル炭素(C=O)で置換されてもよい。
 置換基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基が挙げられる。
 上述した通り、m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであることが好ましい。Rは、1価の有機基を表す。中でも、m個のRの全てが-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであることが好ましい。
 Rで表される1価の有機基としては、例えば、上記置換基Tから選択される基のうち、1以上の炭素原子を含む置換基が挙げられる。Rとしては、中でも、炭素数1~10のアルキル基、又は-アルキレン基-脂肪族ヘテロ環基が好ましい。
 上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよいが、直鎖状が好ましい。また、アルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~3がより好ましい。
 上記アルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよいが、直鎖状が好ましい。また、アルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~3がより好ましい。
 上記脂肪族ヘテロ環基における、脂肪族ヘテロ環の環員原子の数は、5~20が好ましく、5~10がより好ましい。また、脂肪族ヘテロ環基は、環員原子として酸素原子及びカルボニル炭素の少なくとも一方を有することが好ましい。
 脂肪族ヘテロ環基としては、中でも、テトラヒドロフラン環基、又は炭酸エチレン環基が好ましい。
 上記式(1)中、Mは、カチオンを表す。なお、Mで表されるカチオンは、1価のカチオンである。
 カチオンとしては特に制限されないが、有機カチオンを表すことが好ましい。
 Mで表されるカチオンは、フッ素原子を有することが好ましい。カチオンが有するフッ素原子の数は特に制限されないが、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましい。上限としては、例えば、20以下が挙げられ、15以下が好ましい。
 Mとしては、中でも、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンが好ましく、3個以上のフッ素原子を有するスルホニウムカチオン又は3個以上のフッ素原子を有するヨードニウムカチオンがより好ましく、3~15個のフッ素原子を有するスルホニウムカチオン又は3~15個のフッ素原子を有するヨードニウムカチオンが更に好ましい。
 上記スルホニウムカチオンとしては、後述する式(ZaI)で表されるカチオンが好ましく、後述するカチオン(ZaI-1)、又は後述するカチオン(ZaI-4b)がより好ましい。
 また、上記ヨードニウムカチオンとしては、後述する式(ZaII)で表されるカチオンが好ましい。
 本発明の効果がより優れる点で、上記化合物(N)は、式(2)で表される化合物であることが好ましく、後述する式(21)で表される化合物であることがより好ましい。
 式(2)中、Z、Y、X、R、n及びMの定義及び好適態様は、上記式(1)中の、Y、X、R、n及びMの定義及び好適態様と同一である。
 式(2)中、Arは、(n+m+1)価の芳香族基を表す。mは0以上の整数を表す。
 Ar及びmの好適態様は、上記式(W)中のAr及びmの好適態様と同一である。mとしては、中でも、1以上の整数が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更に好ましい。
 式(2)中、Rは、ヨウ素原子を除くハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。Rの具体例、及び好適態様は、上記式(W)中のRの具体例、及び好適態様と同一である。
 中でも、m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであることが好ましい。Rの定義及び好適態様は、式(W)中のRの定義及び好適態様と同一である。
 以下、上述した式(21)について詳述する。なお、本発明は、化合物の発明も含み、上記化合物とは、式(21)で表される化合物である。
 式(21)中、Zは、-SO 、又は、-SO-N-SO-Rfを表す。Rfは、フッ素原子、及びフッ素原子を有するアルキル基から選択される置換基Fを表す。
 Yは、-(CR-、又は、上記置換基Fを有するアリーレン基を表す。Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表し、Rの少なくとも一方は、上記置換基Fを表す。rは1以上の整数を表す。
 Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
 nは、1以上の整数を表す。
 Mは、カチオンを表す。
 式(21)中、Z、Y、X、n及びMの具体例及び好適態様は、上記式(1)中の、Y、X、n及びMの具体例及び好適態様と同一である。
 式(21)中、Arは、(n+q+1)価の芳香族基を表す。qは、1以上の整数を表す。qは、1以上の整数が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更に好ましい。
 式(21)中、R21は、ヨウ素原子を除くハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、q個のR21のうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rである。Rは、1価の有機基を表す。
 Rの具体例及び好適態様は、式(W)中のRの具体例及び好適態様と同一である。また、q個のR21の全てが-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであることが好ましい。
 レジスト組成物中の化合物(N)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、0.1質量%以上が好ましく、更に、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、5.0質量%以上が更に好ましい。また、化合物(N)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、50.0質量%以下が好ましく、40.0質量%以下がより好ましく、30.0質量%以下が更に好ましい。
 化合物(N)は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。化合物(N)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〕
 レジスト組成物は光酸発生剤を含んでもよい。光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射(以下、単に「露光」ともいう。)によって酸を発生する化合物であれば特に制限されないが、上記化合物(N)以外の化合物である。
 光酸発生剤は、露光により、pKaが0未満の酸を発生することが好ましい。露光により光酸発生剤から発生する酸のpKaは、-0.1以下が好ましく、-0.5以下がより好ましい。また、露光により光酸発生剤から発生する酸のpKaは、-5.0以上が好ましく、-4.5以上がより好ましい。
 光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、樹脂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樹脂の一部に組み込まれた形態とを併用してもよい。光酸発生剤は、低分子化合物の形態であることが好ましい。
 光酸発生剤が低分子化合物の形態である場合、光酸発生剤の分子量は特に制限されないが、500~3000が好ましく、600~2500がより好ましく、700~2000が更に好ましい。
 光酸発生剤が、樹脂の一部に組み込まれた形態である場合、酸分解性樹脂の一部に組み込まれてもよく、酸分解性樹脂とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 光酸発生剤としては、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。カチオンの価数は、1価又は2価以上であってもよい。
 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-CH-CH-O-CH-CH-が挙げられる。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、R201~R205は、置換基としてフッ素原子又はヨウ素原子を含んでいることが好ましい。
 式(ZaI)で表される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)、及びカチオン(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-CH-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。
 アリールスルホニウムカチオンとしては、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロ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、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、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有しう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。
 上記アリール基は置換基を有していてもよく、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)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、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、フェニルチオ基、又はアルキルオキシカルボニルアルキレンオキシ基が好ましい。
 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、酸分解性基は、酸の作用により分解し極性が増大する基であり、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。
 次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
 カチオン(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
 R201~R203としての芳香環を有さない有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
 R201~R203としては、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
 R201~R203で表される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)、ヒドロキシ基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 次に、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。
 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、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(例えば、t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよく、この環は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又はアミド結合を含んでいてもよい。
 上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環としては、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRとRが結合して形成する基としては、ブチレン基及びペンチレン基等のアルキレン基が挙げられる。アルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
 R5cとR6c、及びR5cとRが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。
 R1c~R5c、R6c、R7c、R、R、及びR1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRがそれぞれ互いに結合して形成する環は、置換基を有していてもよい。
 次に、カチオン(ZaI-4b)について説明する。
 カチオン(ZaI-4b)は、下記式(ZaI-4b)で表されるカチオンである。
 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)、ヒドロキシ基、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、ヒドロキシ基、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が複数存在する場は、それぞれ独立であっても異なってもよい。
 R15は、それぞれ独立に、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)中、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。
 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。また、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、ヒドロキシ基、及びフェニルチオ基が挙げられる。
 以下に有機カチオンの具体例を示すが、本発明は、これに限定されない。
 「M X」で表される化合物において、Xはアニオンを表し、有機アニオンを表すことが好ましい。アニオンの価数は、1価又は2価以上であってもよい。
 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。
 有機アニオンは、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及びカンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及びアラルキルカルボン酸アニオン等)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であっても、シクロアルキル基であってもよく、炭素数1~30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、又は、炭素数3~30のシクロアルキル基が好ましい。
 上記アルキル基は、例えば、フルオロアルキル基(フッ素原子以外の置換基を有していてもよい。パーフルオロアルキル基であってもよい)であってもよい。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及び、ナフチル基が挙げられる。
 上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基は、置換基を有していてもよい。
 置換基としては、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、カルボキシ基、ヒドロキシ基、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。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、置換基としてフッ素原子又はヨウ素原子を含んでいることも好ましく、ヨウ素原子を含むことがより好ましい。フッ素原子又はヨウ素原子の数に制限はないが、EUV光の吸収効率の観点からは多いほど好ましい。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましい。
 炭素数7~14のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及び、ナフチルブチル基が挙げられる。
 スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンが挙げられる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
 これらのアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及び、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及び、フッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
 非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子若しくはフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、又はアルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。
 中でも、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、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表す。
 置換基は特に制限されないが、電子求引性基ではない基が好ましい。
 電子求引性基ではない基としては、例えば、炭化水素基、ヒドロキシ基、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、-R’、-OH、-OR’、-OCOR’、-NH、-NR’、-NHR’、又は、-NHCOR’が好ましい。R’は、1価の炭化水素基である。
 中でも、R及びRは、それぞれ独立に、炭化水素基(シクロアルキル基が好ましい)又は水素原子が好ましい。
 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。
 Lは、2価の連結基を表す。
 2価の連結基としては、例えば、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、シクロアルキレン基(炭素数3~15が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、及びこれらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
 中でも、2価の連結基としては、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-SO-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-アルキレン基-、又は、-CONH-アルキレン基-が好ましく、-O-CO-O-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-、-CONH-、-SO-、又は、-COO-アルキレン基-がより好ましい。
 Lとしては、例えば、下記式(AN1-1)で表される基が好ましい。
 *-(CR2a -Q-(CR2b -*   (AN1-1)
 式(AN1-1)中、*は、式(AN1)におけるRとの結合位置を表す。
 *は、式(AN1)における-C(R)(R)-との結合位置を表す。
 X及びYは、それぞれ独立に、0~10の整数を表し、0~3の整数が好ましい。
 R2a及びR2bは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
 R2a及びR2bがそれぞれ複数存在する場合、複数存在するR2a及びR2bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 但し、Yが1以上の場合、式(AN1)における-C(R)(R)-と直接結合するCR2b におけるR2bは、フッ素原子以外である。
 Qは、*-O-CO-O-*、*-CO-*、*-CO-O-*、*-O-CO-*、*-O-*、*-S-*、又は、*-SO-*を表す。
 但し、式(AN1-1)中のX+Yが1以上、かつ、式(AN1-1)中のR2a及びR2bのいずれもが全て水素原子である場合、Qは、*-O-CO-O-*、*-CO-*、*-O-CO-*、*-O-*、*-S-*、又は、*-SO-*を表す。
 *は、式(AN1)におけるR側の結合位置を表し、*は、式(AN1)における-SO 側の結合位置を表す。
 式(AN1)中、Rは、有機基を表す。
 上記有機基は、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よく、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していてもよい。
 中でも、Rは、環状構造を有する有機基であることが好ましい。上記環状構造は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。環状構造を含む有機基における環は、式(AN1)中のLと直接結合していることが好ましい。
 上記環状構造を有する有機基は、例えば、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していてもよい。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としては、環状構造の炭化水素基、ラクトン環基、又はスルトン環基が好ましく、環状構造の炭化水素基がより好ましい。
 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。
 Rは、ハロゲン原子を含むことが好ましい。R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、ヨウ素原子がより好ましい。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。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、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。
 式(AN1)で表されるアニオンとしては、特開2018-155908号公報の[0040]~[0044]、特開2021-128331号公報の[0184]~[0185]、[0197]~[0198]、国際公開第2022/064863号の[0124]~[0125]、[0137]~[0138]、及び特開2023-177048号公報の[0056]~[0061]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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。
 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。
 Xfは、水素原子、フッ素原子、1以上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。
 1以上のフッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましく、全てのXfがフッ素原子であることが更に好ましい。
 R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、1以上のフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R及びRが複数存在する場合、R及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R及びRで表されるアルキル基は、炭素数1~4が好ましい。上記アルキル基は置換基を有していてもよい。R及びRとしては、水素原子が好ましい。
 Wは、環状構造を含む有機基を表す。中でも、環状の有機基であることが好ましい。環状の有機基を構成する炭素(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。
 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。
 中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の炭素数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。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)、ヒドロキシ基、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。
 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、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子がより好ましい。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。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、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。
 式(AN2)で表されるアニオンとしては、SO -CF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-CHF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-COO-(L)q’-W、SO -CF-CF-CH-CH-(L)-W、又は、SO -CF-CH(CF)-OCO-(L)q’-Wが好ましい。
 q’は、0~10の整数を表す。L、q及びWは、式(AN2)と同様である。
 式(AN2)で表されるアニオンとしては、国際公開第2023/157455号の[0076]、特開2021-081708号公報の[0071]~[0089]、特開2018-005224号公報の[0033]~[0045]、特開2018-025789号公報の[0031]~[0039]、特開2021-128331号公報の[0176]~[0183]、[0186]~[0196]、国際公開第2022/064863号の[0116]~「0123」、[0126]~[0136]、及び国際公開第2023/157455号の[0076]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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、フッ素原子及びヒドロキシ基が挙げられる。
 nは、0以上の整数を表す。nとしては、1~4が好ましく、2~3がより好ましく、3が更に好ましい。
 Dは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、スルホキシド基、スルホン基、スルホン酸エステル基、エステル基、及び、これらの2種以上の組み合わせからなる基が挙げられる。
 Bは、炭化水素基を表す。
 Bとしては、脂肪族炭化水素基が好ましく、イソプロピル基、シクロヘキシル基、又は更に置換基を有してもよいアリール基(トリシクロヘキシルフェニル基等)がより好ましい。
 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、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましく、ヨウ素原子がより好ましい。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。レジスト組成物を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。
 式(AN3)で表されるアニオンとしては、特開2018-159744号公報の[0029]~[0034]、特開2018-155908号公報の[0045]、特開2023-177048号公報の[0037]~[0055]、及び[0062]~[0064]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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(SO-Rで表されるアニオンである。Rは置換基を有していてもよいアルキル基を表し、フルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましい。
 2個のRは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRが互いに結合して形成される基は、置換基を有していてもよいアルキレン基が好ましく、フルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロアルキレン基が更に好ましい。上記アルキレン基の炭素数は2~4が好ましい。
 また、非求核性アニオンとしては、下記式(d1-1)~(d1-4)で表されるアニオンも挙げられる。
 式(d1-1)中、R51は置換基(例えば、ヒドロキシ基)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(d1-1)で表されるアニオンとしては、特開2017-219836号公報の[0041]~[0047]、特開2018-155902号公報の[0026]~[0028]、特開2020-154212号公報の[0040]~[0041]、[0128]、特開2021-091666号公報の[0049]~「0061」、[0278]~[0279]、国際公開第2022/064863号の[0150]~[0154]、特開2022-077505の[0013]~[0015]、特開2022-141598号公報の[0026]~[0031]、[0050]~[0051]、特開2023-108593号公報の[0147]、国際公開第2023/157455号の[0088]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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(但し、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における炭素原子は、カルボニル炭素であってもよい。
 式(d1-2)で表されるアニオンは、上述した式(AN1)~(AN3)で表されるアニオンとは異なることが好ましい。
 例えば、Z2cは、アリール基以外が好ましい。また、Z2cにおける、-SO に対してα位及びβ位の原子は、置換基としてフッ素原子を有する炭素原子以外の原子が好ましい。また、Z2cは、-SO に対してα位の原子及び/又はβ位の原子は環状基中の環員原子であることが好ましい。
 式(d1-3)中、R52は有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表し、Yは直鎖状、分岐鎖状、若しくは、環状のアルキレン基、アリーレン基、又は、カルボニル基を表し、Rfは炭化水素基を表す。
 式(d1-3)で表されるアニオンとしては、特開2019-211751号公報の[0040]~[0046]、特開2021-128331号公報の[0039]~[0047]、特開2021-165824号公報の[0043]~[0060]、及び国際公開第2023/119910号の[0062]、[0075]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 式(d1-4)中、R53及びR54は、それぞれ独立に、有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表す。R53及びR54は互いに結合して環を形成していてもよい。
 光酸発生剤は、化合物(I)~(II)からなる群から選択される少なくとも1つであることも好ましい。
(化合物(I))
 化合物(I)は、1つ以上の下記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Yを有する化合物であって、活性光線又は放射線の照射によって、下記構造部位Xに由来する下記第1の酸性部位と下記構造部位Yに由来する下記第2の酸性部位とを含む酸を発生する化合物である。
  構造部位X:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HAで表される第1の酸性部位を形成する構造部位
  構造部位Y:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ活性光線又は放射線の照射によって、HAで表される第2の酸性部位を形成する構造部位
 上記化合物(I)は、下記条件Iを満たす。
 条件I:上記化合物(I)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M 及び上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIが、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1と、上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2とを有し、且つ、上記酸解離定数a1よりも上記酸解離定数a2の方が大きい。
 以下において、条件Iをより具体的に説明する。
 化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を1つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つ有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「HAとHAとを有する化合物」に該当する。
 化合物PIの酸解離定数a1及び酸解離定数a2とは、より具体的に説明すると、化合物PIの酸解離定数を求めた場合において、化合物PIが「A とHAとを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a1であり、上記「A とHAとを有する化合物」が「A とA とを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a2である。
 化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つと有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「2つのHAと1つのHAとを有する化合物」に該当する。
 化合物PIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数が、前述の酸解離定数a1に該当する。「2つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA とA を有する化合物」となる際の酸解離定数が酸解離定数a2に該当する。つまり、化合物PIの場合、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数を複数有する場合、複数の酸解離定数a1のうち最も大きい値よりも、酸解離定数a2の値の方が大きい。なお、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をaaとし、「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をabとしたとき、aa及びabの関係は、aa<abを満たす。
 酸解離定数a1及び酸解離定数a2は、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A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 化合物(I)中、上記A 及び上記A 、並びに、上記M 及び上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、上記A 及び上記A は、それぞれ異なっていることが好ましい。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)は、0.1以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、1.0以上が更に好ましい。なお、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)の上限値は特に制限されないが、例えば、16以下である。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a2は、20以下が好ましく、15以下がより好ましい。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A 及びアニオン部位A は、負電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、以下に示す式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)からなる群から選ばれる構造部位が挙げられる。
 アニオン部位A としては、酸解離定数の小さい酸性部位を形成し得るものが好ましく、中でも、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A としては、アニオン部位A よりも酸解離定数の大きい酸性部位を形成し得るものが好ましく、式(BB-1)~(BB-6)のいずれかである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、Rは、1価の有機基を表す。Rで表される1価の有機基は特に制限されないが、例えば、シアノ基、トリフルオロメチル基、及びメタンスルホニル基が挙げられる。
 カチオン部位M 及びカチオン部位M は、正電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、電荷が1価の有機カチオンが挙げられる。なお、有機カチオンとしては、例えば、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)中、構造部位Xの定義、並びに、A 及びM 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、A 及びM の定義と同義であり、好適態様も同じである。
 上記化合物(II)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIIにおいて、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1の好適範囲については、上記化合物PIにおける酸解離定数a1と同じである。
 なお、化合物(II)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと上記構造部位Zとを有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIIは「2つのHAを有する化合物」に該当する。この化合物PIIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIIが「1つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA を有する化合物」となる際の酸解離定数が、酸解離定数a1に該当する。
 酸解離定数a1は、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A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 構造部位Z中の酸を中和可能な非イオン性の部位としては特に制限されず、例えば、プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は、電子を有する官能基を含む部位であることが好ましい。
 プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は、電子を有する官能基としては、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基が挙げられる。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。
 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、中でも、1~3級アミン構造が好ましい。
 上記化合物(I)及び化合物(II)が有し得る、カチオン以外の部位としては、国際公開第2022/024928号の[0277]~[0280]に記載されたアニオンが挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 レジスト組成物中の光酸発生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、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、5.0質量%以上が更に好ましい。また、光酸発生剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、50.0質量%以下が好ましく、45.0質量%以下がより好ましく、40.0質量%以下が更に好ましい。
 光酸発生剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。光酸発生剤を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〕
 本発明レジスト組成物は、更に酸拡散制御剤を含むことが好ましい。
 酸拡散制御剤は、上記化合物(N)及び上記光酸発生剤とは異なる化合物である。酸拡散制御剤は、活性光線又は放射線の照射(露光)により、例えば、化合物(N)及び光酸発生剤の少なくとも一方から発生する余分な酸をトラップし、余分な酸による未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用することができる。
 酸拡散制御剤の種類は特に制限されないが、例えば、塩基性化合物(CA)、窒素原子を有し、かつ、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)から選択される化合物が挙げられる。
 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。
(塩基性化合物(CA))
 塩基性化合物(CA)としては、下記式(A)~(E)のいずれかで示される構造を有する化合物が好ましい。式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中、*は結合位置を表す。
 式(A)中、R200~R202は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、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~R202の少なくとも2つは結合して環を形成してもよい。
 式(E)中、R203~R206は、それぞれ独立に、炭素数1~20のアルキル基を表す。
 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、及び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、ヒドロキシ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、ヒドロキシ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、上記化合物(N)又は上記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、上記化合物(N)又は上記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、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。
 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]に記載の化合物が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 また、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]に記載の化合物が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
(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))
 化合物(CC)としては、具体的には、上記化合物(N)及び上記光酸発生剤に対して、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(CD)は、露光により酸を発生する化合物であってもよい。
 化合物(CD)は、上記化合物(N)又は上記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、上記化合物(N)又は上記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、上記化合物(N)又は上記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、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はカチオンを表し、有機カチオンを表すことが好ましい。Mとしては、上記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はアニオンを表し、有機アニオンを表すことが好ましい。Xとしては、例えば、上記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る。
 中でも、上記化合物(CC)が上記化合物(N)に対して、相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)である場合、上記オニウム塩化合物(CD)は、下記式(BB-1)~(BB-7)のいずれかで表されるアニオン部を含む化合物であることが好ましい。
 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]に記載の化合物が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 また、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]に記載の化合物が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 上述した化合物のほか、酸拡散制御剤としては、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も好適に使用でき、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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。
 本発明のレジスト組成物が酸拡散制御剤を含む場合、酸拡散制御剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましい。また、酸拡散制御剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、30.0質量%以下が好ましく、20.0質量%以下がより好ましく、10.0質量%以下が更に好ましい。
 酸拡散制御剤は、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。
〔樹脂〕
 本発明のレジスト組成物は、樹脂を含む。樹脂としては、例えば、酸の作用により極性が増大する樹脂(以下、単に「酸分解性樹脂」ともいう。)、及び疎水性樹脂が挙げられる。レジスト組成物は、酸分解性樹脂を含むことが好ましく、酸分解性樹脂及び疎水性樹脂を含むことがより好ましい。
 以下、酸分解性樹脂について詳述する。
<酸分解性樹脂>
(酸分解性基を有する繰り返し単位)
 酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位(以下、単に「繰り返し単位A1」ともいう。)を含む。酸分解性基は、酸の作用により分解し極性が増大する基であり、典型的には、酸の作用により分解して極性基を生じる基である。酸分解性基は、酸の作用により脱離する基(脱離基)で極性基が保護された構造を有することが好ましい。酸分解性樹脂は、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、フェノール性ヒドロキシ基、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ヒドロキシ基等が挙げられる。
 中でも、極性基としては、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、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)、式(Y2)及び式(Y3)のいずれかで表される基が挙げられる。
 式(Y1):-C(Rx)(Rx)(Rx
 式(Y2):-C(R36)(R37)(OR38
 式(Y3):-C(Rn)(H)(Ar)
 式(Y1)中、Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アルケニル基(直鎖状又は分岐鎖状)、アルキニル基、又は、アリール基(単環又は多環)を表す。なお、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)である場合、Rx~Rxのうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。
 中でも、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すことが好ましく、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状のアルキル基を表すことがより好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
 Rx~Rxのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及び、t-ブチル基等の炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びに、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxのアルキニル基としては、エチニル基又はプロパルギル基が好ましい。
 Rx~Rxのアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。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)で表される基は、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、Rx~Rx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、Rx~Rx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(Y2)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、アルケニル基、及び、アルキ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、アルケニル基、及び、アルキニル基には、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。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、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)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。
 本発明のレジスト組成物をEUV用レジストとして用いる場合、Arで表される芳香環基、並びに、Rnで表されるアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基は、置換基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。
 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。
 繰り返し単位A1としては、式(A)で表される繰り返し単位も好ましい。
 Lは、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基を表し、Rは水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、又は、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基を表し、Rは酸の作用によって脱離し、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基を表す。但し、L、R及びRのうち少なくとも1つは、フッ素原子又はヨウ素原子を有する。
 L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-、-SO-、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい炭化水素基(例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、アリーレン基等)、及び、これらの複数が連結した連結基が挙げられる。
 中でも、Lとしては、-CO-、アリーレン基、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-が好ましく、-CO-、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-がより好ましい。
 アリーレン基としては、フェニレン基が好ましい。
 アルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
 フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキレン基に含まれるフッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、2以上が好ましく、2~10がより好ましく、3~6が更に好ましい。
 R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。
 R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。
 R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。
 R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)、式(Y2)及び式(Y3)のいずれかで表され、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。
 繰り返し単位A1としては、式(AI)で表される繰り返し単位も好ましい。
 式(AI)において、Xaは、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Tは、単結合、又は、2価の連結基を表す。Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アルケニル基(直鎖状又は分岐鎖状)、アルキニル基、又は、アリール基(単環又は多環)を表す。但し、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状、又は分岐鎖状)である場合、Rx~Rxのうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基等)を形成してもよい。
 Xaで表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH-R11で表される基が挙げられる。
 R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、ヒドロキシ基、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。
 Xaとしては、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は、ヒドロキシメチル基が好ましい。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、芳香環基、-COO-Rt-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、又は、シクロアルキレン基を表す。
 Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Tが-COO-Rt-基を表す場合、Rtとしては、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH-、-(CH-、又は、-(CH-がより好ましい。
 Rx~Rxのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及び、t-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxのアルキニル基としては、エチニル基又はプロパルギル基が好ましい。
 Rx~Rxのアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
 Rx~Rxの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。中でも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(AI)中、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
 上記各基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシ基、及び、アルコキシカルボニル基(炭素数2~6)が挙げられる。置換基の炭素数は、8以下が好ましい。
 式(AI)で表される繰り返し単位としては、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位(Xaが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Tが単結合を表す繰り返し単位)が好ましい。
 繰り返し単位A1は、不飽和結合を含む酸分解性基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。
 式(B)において、Xbは、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Lは、単結合、又は、置換基を有してもよい2価の連結基を表す。Ry~Ryは、それぞれ独立に、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、単環状若しくは多環状のシクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。但し、Ry~Ryのうち少なくとも1つはアルケニル基、アルキニル基、単環若しくは多環のシクロアルケニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。
 Ry~Ryの2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基、シクロアルケニル基等)を形成してもよい。
 Xbで表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH-R11で表される基が挙げられる。
 R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、ヒドロキシ基、又は、1価の有機基を表し、例えば、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルキル基、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアシル基、及び、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
 Xbとしては、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は、ヒドロキシメチル基が好ましい。
 Lで表される2価の連結基としては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-基、-COO-Rt-CO-基、-Rt-CO-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。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。Rtは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、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。
 Ry~Ryで表される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、又は、t-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 Ry~Ryで表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。
 Ry~Ryで表されるアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Ry~Ryで表されるアルキニル基としては、エチニル基が好ましい。
 Ry~Ryで表されるシクロアルケニル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基の一部に二重結合を含む構造が好ましい。
 Ry~Ryで表されるアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。
 Ry~Ryの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。中でも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
 Ry~Ryの2つが結合して形成されるシクロアルキル基、又は、シクロアルケニル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基、-SO-基及び-SO-基等のヘテロ原子を含む基、ビニリデン基、又は、それらの組み合わせで置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基又はシクロアルケニル基は、シクロアルカン環又はシクロアルケン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(B)で表される繰り返し単位は、例えば、Ryがメチル基、エチル基、ビニル基、アリル基、又は、アリール基であり、RyとRy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、ヒドロキシ基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシ基、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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 繰り返し単位A1(酸分解性基を有する繰り返し単位)の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。後述する実施例に記載した酸分解性基を有する繰り返し単位も好ましい。
 また、繰り返し単位A1の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0029]~[0071]の記載も参照でき、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 繰り返し単位A1の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対して、15モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、60モル%以上が更に好ましい。また、繰り返し単位A1の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対して、100モル%未満が好ましく、95モル%以下がより好ましく、90モル%以下が更に好ましい。
 酸分解性樹脂が含む繰り返し単位A1は、1種でもよいし、2種以上でもよい。酸分解性樹脂が含む繰り返し単位A1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)
 酸分解性樹脂は、酸基を有する繰り返し単位(以下、単に「繰り返し単位A2」ともいう。)を含むことが好ましい。
 繰り返し単位A2は、上記繰り返し単位A1(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。また、繰り返し単位A2は、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい。
 酸基としては、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、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。中でも、繰り返し単位A2は、フェノール性ヒドロキシ基を有する繰り返し単位であることが好ましい。
 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(CF)(OH)-CF-も好ましい。
 また、フッ素原子の1つ以上がフッ素原子以外の基に置換されて、-C(CF)(OH)-CF-を含む環を形成してもよい。
 繰り返し単位A2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く、酸分解性樹脂は下記式(Pa1)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
 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(m+n+1)価の芳香環基を表す。
 Ara1と、Ra2又はLa1とは、単結合又は連結基を介して結合してもよい。
 R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。
 上記式(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。
 Ra1及びRa2で表される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で表されるアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよく、置換基を有していてもよい。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が更に好ましい。
 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。
 Ra1及びRa2で表されるシクロアルキル基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。シクロアルキル基は、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で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましい。
 Ra1及びRa2で表されるアルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。アルコキシカルボニル基は置換基を有していてもよい。
 上記式(Pa1)中、La1は単結合又は2価の連結基を表す。
 La1で表される2価の連結基としては、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、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。
 上記式(Pa1)中、Ara1は(m+n+1)価の芳香環基を表す。
 Ara1で表される芳香環基は、芳香族炭化水素基及び芳香族ヘテロ環基のいずれでもよい。
 芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン及びナフタセン等の炭素数6~18の芳香族炭化水素を含む基が好ましい。
 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選択されるヘテロ原子を少なくとも1つ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、チアジアゾール及び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-、-CO-、-SO-、-SO-、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。
 上記式(Pa1)中、Rはヒドロキシ基以外の置換基を表す。Rで表される置換基としては、例えば、カルボキシ基、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が挙げられる。
 Rで表される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。
 Rで表される炭化水素基は置換基を有していてもよい。また、Rが表す炭化水素基が-CH-を含む場合、-CH-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-及び-SO-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。
 Rで表される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い。
 上記式(Pa1)中、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。
 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。
 繰り返し単位A2は、下記式(Pa2)で表される繰り返し単位であることも好ましく、酸分解性樹脂は下記式(Pa2)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
 式(Pa2)中、
 Ra4は水素原子又はアルキル基を表す。
 La2は単結合又は-COO-を表す。
 rは0以上3以下の整数を表す。
 RX1はハロゲン原子又は炭化水素基を表す。
 n1は1以上5以下の整数を表す。
 m1は0以上4以下の整数を表す。
 上記式(Pa2)中、Ra4は水素原子又はアルキル基を表す。
 Ra4で表されるアルキル基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよく、置換基を有していてもよい。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、及びt-ブチル基等が挙げられる。
 上記式(Pa2)中、La2は単結合又は-COO-を表し、単結合が好ましい。
 rは、0以上3以下の整数を表し、0以上2以下の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0が更に好ましい。式(Pa2)中の芳香環は、rが0を表す場合はベンゼンになり、rが1を表す場合はナフタレンになり、rが2を表す場合はアントラセンになり、rが3を表す場合はナフタセンになる。
 n1は、1以上5以下の整数を表し、1以上4以下の整数が好ましい。
 m1は、0以上4以下の整数を表し、0以上3以下の整数が好ましい。
 上記式(Pa2)中、RX1はハロゲン原子又は炭化水素基を表す。
 RX1で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子又はヨウ素原子がより好ましい。
 RX1で表される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)、及びアルケニル基(好ましくは炭素数2~10)が挙げられる。
 RX1で表される炭化水素基は、置換基を有していてもよい。また、RX1で表される炭化水素基が-CH-を含む場合、-CH-の少なくとも1つは-O-、-CO-、-S-及び-SO-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。
 RX1で表される炭化水素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い。
 繰り返し単位A2(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、G及びG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。後述する実施例に記載した繰り返し単位A2も好ましい。
 また、繰り返し単位A2の具体例としては、例えば、国際公開第2022/024928号の[0079]~[0110]に記載の繰り返し単位も挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 酸分解性樹脂が繰り返し単位A2を含む場合、繰り返し単位A2の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。また、繰り返し単位A2の含有量は、酸分解性樹脂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。
(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)
 酸分解性樹脂は、上記繰り返し単位A1及び繰り返し単位A2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、単に「繰り返し単位X」ともいう。)を有していてもよい。
 繰り返し単位Xは、後述する繰り返し単位Y及び繰り返し単位Pとは異なることが好ましい。
 繰り返し単位Xとしては、式(C)で表される繰り返し単位が好ましい。
 式(C)中、Lは、単結合、又はエステル基を表す。Rは、水素原子、又はフッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R10は、水素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基、又はこれらを組み合わせた基を表す。
 繰り返し単位Xの含有量は、酸分解性樹脂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、酸分解性樹脂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。
 また、酸分解性樹脂は、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を有していてもよい。
 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。
 酸分解性樹脂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、酸分解性樹脂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、酸分解性樹脂の全繰り返し単位に対して、100モル%以下である。
 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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
(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)
 酸分解性樹脂は、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、単に「繰り返し単位Y」ともいう。)を有していてもよい。
 繰り返し単位Yは、ヒドロキシ基、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。中でも、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。
 ラクトン基又はスルトン基を含む単位については、例えば、国際公開第2022/024928号の[0119]~[0126]、及び[0132]~[0133]の記載を参照でき、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 酸分解性樹脂が繰り返し単位Yを含む場合、繰り返し単位Yの含有量は、酸分解性樹脂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、酸分解性樹脂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)
 酸分解性樹脂は、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が、酸分解性樹脂は光酸発生基を有する繰り返し単位(以下、単に「繰り返し単位P」ともいう。)を含まないことも好ましい。
 繰り返し単位P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-、-SO-、及び-NR-からなる群より選ばれる少なくとも1つからなる連結基であることが好ましい。Rは水素原子又は有機基(好ましくは炭素数1~10の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等)を表す。
 アルキレン基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましい。
 シクロアルキレン基は単環のシクロアルキレン基でも多環のシクロアルキレン基でもよい。シクロアルキレン基の炭素数は特に制限されないが、3~20が好ましく、5~15がより好ましい。
 アリーレン基の炭素数は特に制限されないが、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。
 アルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基は置換基を有していてもよく、置換基としては上記置換基Tが挙げられる。
 R40は下記式(S4-1)で表される基であることが好ましい。
 式(S4-1)中、Qは酸の残基を表し、Mはカチオンを表す。*はL41との結合位置を表す。
 酸の残基とは、酸からプロトンが解離してなる基である。
 Qは、カルボキシレートアニオン基(COO)、スルホネートアニオン基(SO )、又はスルホンアミド基(N-SON1で表される。RN1は有機基を表し、炭素数1~10の有機基が挙げられ、アルキル基、フルオロアルキル基又はアリール基が好ましい。)が好ましく、スルホネートアニオン基がより好ましい。
 Mについての説明、具体例及び好ましい範囲は、上記光酸発生剤の説明におけるMと同じである。
 繰り返し単位P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、及び国際公開第2022/024928号の[0138]に記載された繰り返し単位が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 また、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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 酸分解性樹脂が繰り返し単位Pを含む場合、繰り返し単位Pの含有量は、酸分解性樹脂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%以上であることが更に好ましい。また、繰り返し単位Pの含有量は、酸分解性樹脂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%以下であることが更に好ましい。
(式(V-1)又は式(V-2)で表される繰り返し単位)
 酸分解性樹脂は、下記式(V-1)又は式(V-2)で表される繰り返し単位を有していてもよい。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(V-1)及び下記式(V-2)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR又は-COOR:Rは炭素数1~6のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。
 nは、0~6の整数を表す。
 nは、0~4の整数を表す。
 Xは、メチレン基、酸素原子、又は硫黄原子を表す。
 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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
(主鎖の運動性を低下させるための繰り返し単位)
 酸分解性樹脂は、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。
 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、ヒドロキシ基、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)
 酸分解性樹脂は、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、ヒドロキシ基、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。
 酸分解性樹脂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、上記繰り返し単位Yで説明した繰り返し単位が挙げられる。好ましい含有量も繰り返し単位Yについて説明した通りである。
 酸分解性樹脂は、ヒドロキシ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。
 ヒドロキシ基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、ヒドロキシ基又はシアノ基を有する(ヒドロキシ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、ヒドロキシ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。
 ヒドロキシ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。ヒドロキシ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]に記載された繰り返し単位が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 酸分解性樹脂は、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。酸分解性樹脂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。
 アルカリ可溶性基としては、カルボキシ基、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、カルボキシ基が好ましい。
 アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0085]及び[0086]記載された繰り返し単位が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
(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)
 酸分解性樹脂は、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。
(ヒドロキシ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)
 酸分解性樹脂は、ヒドロキシ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、Rは少なくとも1つの環状構造を有し、ヒドロキシ基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
 Raは水素原子、アルキル基又は-CH-O-Ra基を表す。式中、Raは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
 ヒドロキシ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]に記載された繰り返し単位が挙げられ、上記記載は本明細書に組み込まれる。
(その他の繰り返し単位)
 更に、酸分解性樹脂は、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、国際公開第2022/024928号の[0141]~[0143]、[0169]~[0170]の記載を参照でき、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 酸分解性樹脂は、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。
 酸分解性樹脂がラクトン基、カーボネート基、スルトン基及びヒドロキシ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。酸分解性樹脂がラクトン基、カーボネート基、スルトン基及びヒドロキシ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。
 酸分解性樹脂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。酸分解性樹脂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。
 酸分解性樹脂は、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、酸分解性樹脂の重量平均分子量(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。
 酸分解性樹脂の分散度(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酸分解性樹脂の含有量は、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、40.0~99.9質量%がより好ましく、60.0~90.0質量%が更に好ましい。
 酸分解性樹脂は、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。
<疎水性樹脂>
 レジスト組成物は、酸分解性樹脂とは異なる疎水性樹脂を含んでいてもよい。
 疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、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CH部分構造のいずれか1種以上を有するのが好ましく、2種以上を有することがより好ましい。また、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、上記記載は本明細書に組み込まれる。
 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、0.1~10.0質量%がより好ましく、0.1~5.0質量%がさらに好ましい。
 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〕
 本発明のレジスト組成物は、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。
〔溶剤〕
 本発明のレジスト組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、及びアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1つの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。なお、上記溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 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。
 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。
 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。
〔その他の添加剤〕
 本発明のレジスト組成物は、その他の添加剤として、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。
 また、本発明のレジスト組成物は、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。
[パターン形成方法]
 本発明のパターン形成方法は、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程(1)と、上記レジスト膜を露光する工程と、上記露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法である。
 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、本発明の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。工程(1)で用いる本発明のレジスト組成物の詳細については、上述した通りである。
 レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する方法としては、例えば、レジスト組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 必要に応じて、塗布前にレジスト組成物をフィルターろ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、0.03μm以下がより好ましく、0.01μm以下が更に好ましく、0.005μm以下が特に好ましい。フィルターのポアサイズの下限は特に限定されないが、0.001μm以上であってもよい。
 フィルターの材料は特に制限されないが、重合体である場合、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン(高密度及び超高分子量を含む);ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド;ポリイミド(PI);ポリアミドイミド;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリエーテルスルフォン;セルロース;ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン等のポリフルオロカーボン;上記重合体の誘導体;等を含むことが好ましく、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリスルフォン、セルロース、ポリフルオロカーボン及びこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種からなることがより好ましい。また、樹脂以外にも、ケイソウ土、ガラス等であってもよい。
 レジスト組成物のろ過に用いるフィルターは1つであってもよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。2つ以上のフィルターを用いる場合、同一のフィルターであってもよいし、異なっていてもよい。
 また、レジスト組成物を循環させて同じフィルターでろ過を繰り返してもよい。
 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。
 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。
 本発明は、工程(1)において得られるレジスト膜も含む。
 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。中でも、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。
 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。
〔工程(2)〕
 工程(2)は、工程(1)で形成したレジスト膜を露光する工程である。
 露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
 活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、EUV(13.5nm)、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。この工程は露光後ベークともいう。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。
〔工程(3)〕
 工程(3)は、工程(2)で露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程である。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)で用いる現像液は、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静置して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 現像時間は10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 工程(3)において、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。
 アルカリ現像液は、アルカリを含むアルカリ水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の種類は特に制限されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩、無機アルカリ、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アルコールアミン、又は、環状アミン等を含むアルカリ水溶液が挙げられる。中でも、アルカリ現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩の水溶液であることが好ましい。アルカリ現像液には、アルコール類、界面活性剤等を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1~20質量%であることが好ましい。アルカリ現像液のpHは、通常、10.0~15.0であることが好ましい。
 有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含む現像液であることが好ましい。
 上記有機溶剤は、複数混合してもよいし、上記有機溶剤以外の溶剤又は水と混合してもよい。有機系現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含有しないのが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、有機系現像液の全量に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、95質量%以上100質量%以下が特に好ましい。
 有機系現像液は、酢酸ブチル(酢酸n-ブチル)を含むことが好ましく、酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含むことがより好ましい。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。
 上記炭素数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、構造異性体を含んでいてもよい。
 有機系現像液中の酢酸ブチルの含有量は、有機系現像液の全体を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。
 有機系現像液中の炭素数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む場合はその総量)は、有機系現像液の全体を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。
 有機系現像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。
 有機系現像液は、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。
〔リンス工程〕
 工程(3)を行った後に、リンスを行ってもよい。
 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、一般的な溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液は、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むことが好ましい。
 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。
 本発明のパターン形成方法において使用される現像液、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ろ過を行う方法、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。
 フィルターを用いたろ過の詳細は、国際公開第2020/004306号公報の段落[0321]に記載される。
 フィルターろ過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルターろ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。
[電子デバイスの製造方法]
 本明細書は、上述した本発明の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、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきではない。
<レジスト組成物の各成分>
 実施例及び比較例に用いたレジスト組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
[化合物(N)]
 化合物(N)((I)-1~(I)-18)の構造を以下に示す。また、比較化合物として(Z)-1~(Z)-5を用いた。
(合成例:(I)-1の合成)
 化合物(N)の合成例として、(I)-1の合成方法を以下に示す。なお、(I)-2~(I)-18は、(I)-1の合成方法に準じて合成した。
 三口フラスコ中、窒素雰囲気下で4-ジメチルアミノピリジン(富士フイルム和光純薬(株)製)8.2g、トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬(株)製)51.0g、メタノール(超脱水、富士フイルム和光純薬(株)製)107.6g、及び5-アミノ-2,4,6-トリヨードイソフタロイルジクロリド(東京化成工業(株)製)50.0gを混合し、60℃で6時間撹拌した。
 得られた反応溶液を0℃まで冷却した後、1モル/L塩酸550mLと酢酸エチル600mLを添加し、分液漏斗で水層を除去した。得られた有機層をイオン交換水300mLで3回洗浄した。洗浄した有機層から減圧下で溶媒を留去した後、アセトン110gを添加して内容物を溶解させ、イオン交換水160gで晶析し、(I)-1-Aを40g得た。
 三口フラスコ中、窒素雰囲気下で(I)-1-A 15.0g、テトラヒドロフラン90mL(超脱水、富士フイルム和光純薬(株)製)、及びトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬(株)製)3.9gを混合した後、-10℃まで冷却した。続いて、特開2022-110777号公報に記載の方法で得た(I)-1-B 7.6gを、得られた混合物に滴下し-5℃で4時間撹拌した。
 得られた反応溶液に酢酸エチル40mL、ヘキサン40mL、及びイオン交換水60mLを添加し、分液漏斗で水層を除去した。得られた有機層から減圧下で溶媒を留去して、(I)-1-Cの粗体を得た。得られた(I)-1-Cは精製せずに次の反応に用いた。
 三口フラスコに、(I)-1-Cの全量、テトラヒドロフラン100mL、イオン交換水100mL、及び炭酸水素ナトリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)9gを添加し、60℃で4時間撹拌した。
 得られた反応溶液に酢酸エチル60mL、ヘキサン40mL、及びイオン交換水100mLを添加し、分液漏斗で有機層を除去した後、得られた水層にpHが5になるまで1モル/L塩酸を添加した。続いて、酢酸エチル100mLを添加し、分液漏斗で水層を除去した後、有機層から減圧下で溶媒を留去し、(I)-1-Dを9.9g得た。
 三口フラスコ中、窒素雰囲気下で(I)-1-D 9.0g、(I)-1-E 5.3g、蒸留水160g、及び塩化メチレン160gを混合し、20℃で3時間撹拌した。
 分液漏斗で水層を除去した後、有機層をイオン交換水50mLで2回洗浄した。洗浄した有機層から減圧下で溶剤を留去した後、ジイソプロピルエーテルで晶析し、(I)-1を白色固体として9.1g得た。
 得られた(I)-1の同定はH-NMR(nuclear magnetic resonance)、及び19F-NMRにより行った。
 H-NMR(400MHz,acetone-d6):δ(ppm)=10.00(br s、1H)、8.38(d、6H)、8.23(d、6H)、3.97(s、6H).
 19F-NMR(376.6MHz,acetone-d6):δ(ppm)=-63.9、-110.5.
[酸分解性樹脂]
 樹脂(A-1~A-37)中の各繰り返し単位の含有量比を表1に示す。樹脂A-1及び樹脂A-37の合成方法を示す。なお、その他の樹脂は、樹脂A-1及び樹脂A-37と同様に、公知の方法に準じて合成した。
 表1中、「モル%」欄は、全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の含有量(モル%)を示す。
 表1中、「Mw」欄は、重量平均分子量を示す。
 表1中、「Mw/Mn」欄は、分散度を示す。
 なお、樹脂A-1~A-37の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算値である)。また、樹脂の組成比(モル比率)は、13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により測定した。
<合成例1:樹脂A-1の合成>
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(28g)を窒素気流下にて80℃に加熱した。この液を撹拌しながら、MA-16で表されるモノマー(30g)、MB-10で表されるモノマー(38g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(112g)、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(株)製〕(5.7g)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時間撹拌した。得られた反応液を放冷後、多量のヘプタンと酢酸エチルの混合溶剤(ヘプタン:酢酸エチル=9:1、質量比)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58g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8500であり、分散度(Mw/Mn)は1.60であった。13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した繰り返し単位の含有モル比は、MB-10/MA-16=50/50であった。
<合成例2:樹脂A-37の合成>
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(22g)を窒素気流下にて85℃に加熱した。この液を撹拌しながら、MB-3で表されるモノマー(6g)、MB-20で表されるモノマー(35g)、MA-2で表されるモノマー(27g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(84g)、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(株)製〕(1.2g)、及び4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸メチル〔富士フイルム和光純薬(株)製〕(4.4g)の混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、反応液を85℃にて更に2時間撹拌して重合溶液を得た。
 得られた重合溶液にメタノール(100g)、トリエチルアミン(16g)を加え、50℃にて5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで放冷した後、酢酸エチル(650g)、0.2mol/L塩酸水溶液(400mL)を加え30分撹拌し、有機層を抽出した。抽出した有機層を蒸留水(400mL)で5回洗浄した。洗浄後の有機層をヘプタン/酢酸エチル=9/1(質量比)の混合溶液で再沈殿した後、濾過した。得られた固体を真空乾燥することで樹脂A-37を38g得た。
 樹脂A-37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10000であり、分散度(Mw/Mn)は1.35であった。13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した繰り返し単位の含有モル比は、MB-3/MB-20/MA-2=10/30/60であった。
 表1に示した酸分解性樹脂における各繰り返し単位の構造を以下に示す。
[光酸発生剤]
 光酸発生剤(B-1~B-36)の構造を以下に示す。
[酸拡散制御剤]
 酸拡散制御剤(C-1~C-23、及びD-1~D-5)の構造を以下に示す。
[疎水性樹脂]
 疎水性樹脂E(E-1~E-8)の構造を以下に示す。また、疎水性樹脂中の各繰り返し単位の含有量比を表2に示す。
 表2中、「繰り返し単位のモル比率」欄は、全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の含有量(モル%)を示す。左から順に各繰り返し単位の種類とモル比が対応している。
 表2中、「Mw」欄は、重量平均分子量を示す。
 表2中、「Mw/Mn」欄は、分散度を示す。
 なお、樹脂E-1~E-8の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算値である)。また、樹脂の組成比(モル比率)は、13C-NMRにより測定した。
[界面活性剤]
 界面活性剤(F-1~F-3)を以下に示す。
 F-1:メガファックF176(DIC(株)製、フッ素系界面活性剤)
 F-2:メガファックR08(DIC(株)製、フッ素及びシリコン系界面活性剤)
 F-3:PF656(OMNOVA社製、フッ素系界面活性剤)
[溶剤]
 レジスト組成物の調製に使用した溶剤(G-1~G-9)を以下に示す。
 G-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)
 G-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 G-3:プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
 G-4:シクロヘキサノン
 G-5:シクロペンタノン
 G-6:2-ヘプタノン
 G-7:乳酸エチル
 G-8:γ-ブチロラクトン
 G-9:プロピレンカーボネート
<レジスト組成物の調製及び塗設>
 実施例及び比較例に用いたレジスト組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
 下記表3~表6、表101及び表102に示す各成分を固形分濃度が2質量%になるように混合した。得られた混合液を、孔径0.02μmのポリエチレン製フィルターに通液させてろ過し、各実施例及び比較例のレジスト組成物を調製した。
 「固形分」とは、溶媒の除いた成分のことをいう。
 表3~表6、表101及び表102中、種類欄において「/」で区切られた記載は、当該物質として複数の化合物を含むことを示し、質量%欄において「/」で区切られた記載は、複数の化合物の含有量を順に示す。
 表3~表6、表101及び表102中、「質量%」欄は、全固形分に対する、各固形分成分の含有量(質量%)を示す。
 表3~表6、表101及び表102中、「溶剤」の「混合比」欄は、各溶剤の混合比(質量比)を示す。
 表4は表3の続きである。例えば、Re-1は、化合物(N)として(I)-1を含み、疎水性樹脂としてE-1を含むレジスト組成物である。
 また、表6は表5の続きである。例えば、Re-31は、化合物(N)として(I)-4を含み、疎水性樹脂としてE-2を含むレジスト組成物である。
 また、表102は表101の続きである。
 上記手順で調製した各実施例及び比較例のレジスト組成物を、予めヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した6インチSi(シリコン)ウェハ上に、東京エレクトロン製スピンコーター「Mark8」を用いて塗布し、130℃のホットプレート上で300秒間乾燥して、膜厚45nmのレジスト膜を得た。
 ここで、1インチは、0.0254mである。
<露光及び現像>
[EUV露光]
 上記で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、Exitech社製EUV露光装置(Micro Exposure Tool、NA(開口数)0.3、Quadrupole、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用いてパターン露光を行った。露光マスクには、線幅20nmで1:1ラインアンドスペースパターンのものを使用した。
[アルカリ現像(実施例1-1~1-66、及び、比較例1-1~1-2)]
 露光したウェハを、ホットプレート上で100℃、90秒間加熱した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に60秒間浸漬した後、水で30秒間リンスした。その後、回転数4000rpmでウェハを30秒間回転させた後、95℃で60秒間ベークを行って乾燥し、ポジ型のレジストパターンを得た。
 このようにして、実施例1-1~1-66、及び、比較例1-1~1-2のレジストパターンを得た。
 使用したレジスト組成物は後段の表7~8、及び103に示した。
<パターン形状(断面矩形性)の評価(その1)>
 アルカリ現像にて得られた各実施例及び比較例のレジストパターンを以下の手順に従って評価した。
 得られた各実施例及び比較例のライン幅が平均20nmのラインパターンの断面形状を測長走査型電子顕微鏡(SEM、日立製作所社製S-9380II)によって観察し、レジストパターンの底部におけるパターン線幅Lbと、レジストパターンの上部でのパターン線幅Laとを測定した。Lb/Laの値を指標に、パターン形状の断面矩形性を下記基準で評価した。Sが最も良好で、Gが最も不良である。
 結果は後段の表7~8、及び103に示した。
(評価基準)
 S:1.00≦(Lb/La)≦1.01
 A:1.01<(Lb/La)≦1.02
 B:1.02<(Lb/La)≦1.03
 C:1.03<(Lb/La)≦1.04
 D:1.04<(Lb/La)≦1.05
 E:1.05<(Lb/La)≦1.06
 F:1.06<(Lb/La)≦1.07
 G:1.07<(Lb/La)
<LWRの評価(その1)>
 線幅20nmの1:1のラインアンドスペースのアルカリ現像にて得られたパターンに対して、測定したライン線幅の標準偏差(σ)の3倍値である3σ(nm)を計算し、LWR(Line Width Roughness)の指標とした。
 具体的には、縦(y軸方向)3.5mm、横(x軸方向)6.5mmを1ショットとし、ウェハ上にx方向8列、y方向29行、合計232ショットの露光を実施し、各ショットで10枚の測長写真(1枚5本のライン)を測定し、10枚の測長値の平均をそのショットの測長値とした。232ショット分の測長値の標準偏差を3倍し、3σとした。
 得られた3σの値から、LWRを下記評価基準に従って評価した。Sが最も良好で、Eが最も不良である。
(評価基準)
 S:ばらつきの3σが2.4nm以下である。
 A:ばらつきの3σが2.4nmより大きく2.8nm以下である。
 B:ばらつきの3σが2.8nmより大きく3.2nm以下である。
 C:ばらつきの3σが3.2nmより大きく3.6nm以下である。
 D:ばらつきの3σが3.6nmより大きく4.0nm以下である。
 E:ばらつきの3σが4.0nmより大きい。
 アルカリ現像にて得られた各実施例及び比較例(実施例1-1~1-66、及び、比較例1-1~1-2)のレジストパターンの評価結果を以下表7~8、及び103に示す。
[有機溶剤現像(実施例2-1~2-66、比較例2-1~2-2、実施例3-1~3-66、及び、比較例3-1~3-2)]
 上記[EUV露光]に記載した方法で露光したウェハを、ホットプレート上で90℃、60秒間加熱した後、以下に示す現像液J-1又はJ-2で30秒間現像し、これをスピン乾燥し、ネガ型のレジストパターンを得た。
 J-1:酢酸n-ブチル
 J-2:酢酸n-ブチル/ウンデカン=90/10(質量比)
 このようにして、実施例2-1~2-66、比較例2-1~2-2、実施例3-1~3-66、及び、比較例3-1~3-2のレジストパターンを得た。
 使用したレジスト組成物、及び現像液は後段の表9~10及び表11~12、並びに表104~105に示した。
<パターン形状(断面矩形性)の評価(その2)>
 有機溶剤現像にて得られた各実施例及び比較例のレジストパターンを以下の手順に従って評価した。
 上記<パターン形状(断面矩形性)の評価(その1)>に示す手順と同様の手順にて、La及びLbの値を測定した。
 La/Lbの値を指標に、パターン形状の断面矩形性を下記の基準で評価した。Sが最も良好で、Gが最も不良である。
 結果は後段の表9~10及び表11~12、並びに表104~105に示した。
(評価基準)
 S:1.00≦(La/Lb)≦1.01
 A:1.01<(La/Lb)≦1.02
 B:1.02<(La/Lb)≦1.03
 C:1.03<(La/Lb)≦1.04
 D:1.04<(La/Lb)≦1.05
 E:1.05<(La/Lb)≦1.06
 F:1.06<(La/Lb)≦1.07
 G:1.07<(La/Lb)
<LWRの評価(その2)>
 上記<LWRの評価(その1)>に示す手順及び評価基準と同様にして、有機溶剤現像にて得られた各実施例及び比較例のレジストパターンのLWRを評価した。
 有機溶剤現像にて得られた各実施例及び比較例(実施例2-1~2-66、比較例2-1~2-2、実施例3-1~3-66、及び、比較例3-1~3-2)のレジストパターンの評価結果を以下表9~10及び表11~12、並びに表104~105に示す。
 表7~12及び表103~105の結果から、本発明のレジスト組成物(感活性光線又は感放射線性樹脂組成物)は、断面形状が矩形状であるパターンを形成できることが確認された。
 一方、比較例で用いたレジスト組成物は上記化合物(N)を含まず、断面形状が矩形状であるパターンは得られなかった。
 また、実施例1-12と、実施例1-36との対比等から、レジスト組成物において、化合物(N)が上記式(2)で表される化合物である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-11と、実施例1-36との対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、Rが水素原子である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-9と、実施例1-36との対比等から、上記化合物(N)が上記式(2)で表される化合物であって、式(2)中、mが1以上である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-7と、実施例1-34との対比等から、上記化合物(N)が上記式(2)で表される化合物であって、式(2)中、m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであり、Rは、1価の有機基を表す場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-1~1-7の対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、Yが-(CR-である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-36と、実施例1-37との対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、Zが-SO である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-10と、その他の実施例との対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、Xが単結合である場合、パターン形状(断面矩形性)がより優れることが確認された。
 実施例1-7と、実施例1-35との対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、nが3以上の整数である場合、LWRがより優れることが確認された。
 実施例1-7と、実施例1-8との対比等から、上記化合物(N)において、式(1)中、Mが、3個以上のフッ素原子を有するスルホニウムカチオン又は3個以上のフッ素原子を有するヨードニウムカチオンである場合、LWRがより優れることが確認された。
 表9~10に記載の各実施例と、表11~12に記載の各実施例との対比等から、現像液が酢酸ブチル及び炭素数9以上12以下の炭化水素を含む場合、パターン形状(断面矩形性)及びLWRの少なくとも一方がより優れることが確認された。

Claims (17)

  1.  式(1)で表される化合物(N)、及び樹脂を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。

     式(1)中、
     Zは、-SO 、又は、-SO-N-SO-Rfを表す。Rfは、フッ素原子、及びフッ素原子を有するアルキル基から選択される置換基Fを表す。
     Yは、-(CR-、又は、前記置換基Fを有するアリーレン基を表す。Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表し、Rの少なくとも一方は、前記置換基Fを表す。rは1以上の整数を表す。
     Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
     Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。
     Lは、単結合、又はアルキレン基を表す。前記アルキレン基が炭素数2以上の場合、前記アルキレン基におけるメチレン基は、-O-、カルボニル基、-S-、-NR-、及びスルホニル基から選択される2価の連結基で置換されてもよい。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
     Wは、ヨウ素原子以外の置換基を有してもよい(n+1)価の芳香族基を表す。nは1以上の整数を表す。
     Mは、カチオンを表す。
  2.  前記化合物(N)が、式(2)で表される化合物である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。

     式(2)中、
     Z、Y、X、R、n及びMは、前記式(1)中の、Z、Y、X、R、n及びMと同義である。
     Arは、(n+m+1)価の芳香族基を表す。mは0以上の整数を表す。
     Rは、ヨウ素原子を除くハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
  3.  Rが水素原子である、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  4.  mが1以上である、請求項2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5.  m個のRのうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rであり、Rは、1価の有機基を表す、請求項4に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6.  Yが、-(CR-であり、R及びrは、前記式(1)中のR及びrと同義である、請求項4に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7.  Zが-SO である、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8.  Xが単結合である、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  9.  Mが、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  10.  Mが、3個以上のフッ素原子を有するスルホニウムカチオン又は3個以上のフッ素原子を有するヨードニウムカチオンである、請求項9に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  11.  nが3以上の整数である、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  12.  更に酸拡散制御剤を含む、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  13.  前記酸拡散制御剤が、塩基性化合物(CA)、窒素原子を有し、かつ、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)から選択される化合物である、請求項12に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
     但し、前記化合物(CC)が前記化合物(N)に対して、相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)である場合、前記オニウム塩化合物(CD)は、下記式(BB-1)~(BB-7)のいずれかで表されるアニオン部を含む化合物である。
  14.  請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
  15.  請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、
     前記レジスト膜を露光する工程と、
     前記露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法。
  16.  請求項15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。
  17.  式(21)で表される化合物。

     式(21)中、
     Zは、-SO 、又は、-SO-N-SO-Rfを表す。Rfは、フッ素原子、及びフッ素原子を有するアルキル基から選択される置換基Fを表す。
     Yは、-(CR-、又は、前記置換基Fを有するアリーレン基を表す。Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表し、Rの少なくとも一方は、前記置換基Fを表す。rは1以上の整数を表す。
     Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
     Arは、(n+q+1)価の芳香族基を表す。n及びqは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。
     R21は、ヨウ素原子を除くハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、q個のR21のうち少なくとも1つが、-CO-O-R、-O-CO-R、-O-CO-O-R、-SO-R、又は-SO-Rである。Rは、1価の有機基を表す。
     Mは、カチオンを表す。
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