(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0005】
本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、それぞれ「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一種」を意味する。「(メタ)アクリル酸」及び「(メタ)アクリロイル」等の表記も、同様の意味を有する。
本明細書において、「レジスト組成物の固形分」とは、レジスト組成物の総量から、後述する溶剤(E)を除いた成分の合計を意味する。
【0006】
<式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)という場合がある。)>
[式(I)中、
A
3は、炭素数2〜36の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−、−S−又は−CO−で置き換わっていてもよく、該炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子又はヒドロキシ基に置換されてもよい。
Q
1及びQ
2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
R
1及びR
2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
zは、0〜6のいずれかの整数を表し、zが2以上のとき、複数のR
1及びR
2は互いに同一であっても異なってもよい。
X
1は、*1−CO−O−、*1−O−CO−、*1−O−CO−O−又は−O−を表し、*1は、C(R
1)(R
2)又はC(Q
1)(Q
2)との結合部位を表す。
A
1は、置換基を有していてもよい炭素数2〜36の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−、−S−、−CO−又は−SO
2−に置き換わっていてもよい。
X
2は、*2−CO−O−、*2−O−CO−O−又は−O−を表し、*2はA
1との結合部位を表す。
R
3及びR
4は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表す。
X
3は、式(X
3−1)〜式(X
3−8)のいずれかで表される基を表す。
(式(X
3−1)〜式(X
3−8)中、
*は、C(R
3)(R
4)との結合部位を表す。)
R
5は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。]
【0007】
A
3の炭素数2〜36の2価の炭化水素基としては、アルカンジイル基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される2価の基が挙げられる。
アルカンジイル基としては、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基及びヘキサン−1,6−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基、並びに、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基及び2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
2価の脂環式炭化水素基としては、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基等が挙げられ、好ましくはシクロヘキサンジイル基及びアダマンタンジイル基が挙げられ、より好ましくはアダマンタンジイル基が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、p−メチルフェニレン基、p−tert−ブチルフェニレン基、p−アダマンチルフェニレン基、トリル基、キシリレン基、クメニレン基、メシチレン基、ビフェニレン基、フェナントリレン基、2,6−ジエチルフェニレン基、2−メチル−6−エチルフェニレン等が挙げられる。
A
3としては、炭素数6〜36の2価の芳香族炭化水素基が好ましく、ナフチレン基、アントリレン基が好ましく、ナフチレン基がさらに好ましい。該ナフチレン基及び該アントリレン基に含まれる−CH
2−は、−O−、−S−又は−CO−で置き換わっていてもよく、該ナフチレン基及び該アントリレン基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子又はヒドロキシ基に置換されてもよい。
【0008】
Q
1、Q
2、R
1及びR
2のペルフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。
Q
1及びQ
2は、互いに独立に、好ましくはトリフルオロメチル基又はフッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
R
1及びR
2は、互いに独立に、好ましくは水素原子又はフッ素原子である。
zは、0であることが好ましい。
X
1は、*1−CO−O−(*1はC(R
1)(R
2)又はC(Q
1)(Q
2)との結合部位を表す。)であることが好ましい。
【0009】
A
1の炭素数2〜36の2価の炭化水素基としては、A
3と同様の基が挙げられる。特に、脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基が好ましい。
具体的には、シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロオクタン−1,5−ジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルナン−1,4−ジイル基、ノルボルナン−2,5−ジイル基、アダマンタン−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基等が挙げられる。
【0010】
A
1で表される炭素数2〜36の2価の炭化水素基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜13のアシル基及び炭素数2〜13のアシルオキシ基が挙げられる。
A
1の炭化水素基におけるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基が挙げられる。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基等が挙げられる。
A
1の炭化水素基は、1つの置換基又は複数の置換基を有していてもよい。
A
1としては、置換基を有してもよい炭素数2〜6のアルカンジイル基及び置換基を有してもよいアダマンタンジイル基が好ましく、炭素数2〜6のアルカンジイル基及びアダマンタンジイル基が好ましい。
X
2としては、−O−であることが好ましい。
【0011】
R
3及びR
4の炭素数1〜6の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;及びこれらを組合せることにより形成される基が挙げられる。
R
3及びR
4の少なくとも一方は、炭素数1〜6の飽和炭化水素基であることが好ましい。
R
3及びR
4は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましく、一方が水素原子、他方がメチル基であることがさらに好ましい。
X
3としては、式(X
3−1)、式(X
3−4)、式(X
3−5)、式(X
3−6)、式(X
3−7)及び式(X
3−8)のいずれかで表される基であることが好ましく、式(X
3−1)及び式(X
3−7)のいずれかで表される基であることがより好ましい。
【0012】
R
5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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基及びn−ヘキシル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくはメチル基及びエチル基である。
R
5のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
R
5のハロゲン原子を有するアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルクロロメチル基、ペルブロモメチル基及びペルヨードメチル基等が挙げられる。
R
5は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
【0013】
なかでも、式(I)で表される化合物は、式(I−A−1)〜式(I−A−22)の何れかで表される基を有することが好ましい。式(I−A−1)〜式(I−A−22)において、*はSO
2との結合部位を表わす。該SO
2は、式(I)において、式(I−A−1)〜式(I−A−22)の何れかで表される基とC(Q
1)(Q
2)とに結合している。
なかでも、式(I−A−8)で表される基を有する化合物が好ましい。
【0014】
化合物(I)としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
【0018】
なかでも、化合物(I)は、化合物(I−1)、化合物(I−2)、化合物(I−5)、化合物(I−6)、化合物(I−8)、化合物(I−9)、化合物(I−34)及び化合物(I−35)が好ましく、化合物(I−1)、化合物(I−2)、化合物(I−5)、化合物(I−6)、化合物(I−8)及び化合物(I−9)がより好ましい。
【0019】
<化合物(I)の製造方法>
化合物(I)は、例えば、式(I−a)で表される化合物と、式(I−b)で表される化合物とを、触媒存在下、溶媒中で反応させることにより製造することができる。
[式中、全ての符号は、それぞれ前記と同じ意味を表す。]
溶媒としては、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、アセトニトリルなどが挙げられる。
触媒としては、例えば、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、ピリジン、2,6−ルチジンなどが挙げられる。
反応は、−5℃〜80℃の温度範囲で、0.5〜24時間行うことが好ましい。
式(I−a)で表される化合物は、下記式で表される化合物等が挙げられ、市場より容易に入手することができる。
【0020】
R
4が、炭素数1〜6の飽和炭化水素基である式(I’−b)で表される化合物は、式(I’−c)で表される化合物と、式(I−d)で表される化合物とを、酸触媒の存在下、溶媒中で、反応させることにより得ることができる。
[式中、R
4’は、R
4で表されるアルキル基から水素原子を1つ除いたアルキリデン基を表す。その他符号はそれぞれ前記と同じ意味を表す。
R
4’’は、炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表す。]
反応は、−5℃〜80℃の温度範囲で、0.5〜24時間行うことが好ましい。
酸触媒としては、カンファースルホン酸等が挙げられる。
溶媒としては、クロロホルム等が挙げられる。
式(I−d)で表される化合物としては、以下で表される化合物等が挙げられる。
【0021】
式(I’−c)で表される化合物は、式(I−e)で表される化合物と、式(I’−f)で表される化合物とを触媒の存在下、溶媒中で、反応させることにより得ることができる。
[式中、全ての符号は、それぞれ前記と同じ意味を表す。]
反応は、5℃〜80℃の温度範囲で、0.5〜24時間行うことが好ましい。
塩基触媒としては、例えば、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、トリエチルアミン、ピリジンなどが挙げられる。
溶媒としては、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
式(I−e)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
式(I’−f)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
【0022】
R
4が、水素原子である式(I1−b)で表される化合物は、式(I1−c)で表される化合物と、式(I1−d)で表される化合物とを、塩基触媒の存在下、溶媒中で、反応させることによっても得ることができる。
[式中、全ての符号はそれぞれ前記と同じ意味を表す。]
反応は、−5℃〜80℃の温度範囲で、0.5〜24時間行うことが好ましい。
塩基触媒としては、例えば、水素化ナトリウム、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、トリエチルアミン、ピリジンなどが挙げられる。
溶媒としては、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
式(I1−c)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
式(I1−d)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
【0023】
<化合物(I)を含む酸発生剤>
本発明の酸発生剤は、化合物(I)を含有する酸発生剤である。酸発生剤においては、化合物(I)は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の酸発生剤は、化合物(I)以外のレジスト分野で公知の酸発生剤(以下「酸発生剤(B)」という場合がある)を含有していてもよい。酸発生剤(B)については後述する。
酸発生剤として化合物(I)及び酸発生剤(B)を含有する場合、化合物(I)と酸発生剤(B)との含有量の比(質量比;化合物(I):酸発生剤(B))は、通常、1:99〜99:1、好ましくは2:98〜98:2、より好ましくは5:95〜95:5であり、さらに好ましくは10:90〜90:10であり、特に好ましくは15:85〜85:15である。
【0024】
<化合物(I)に由来する構造単位を有する重合体>
本発明の重合体は、化合物(I)に由来する構造単位を有する重合体(以下「樹脂(A)」という場合がある)である。樹脂(A)は、1種の化合物(I)に由来する構造単位を有する単独重合体でもよいし、2種以上の構造単位を有する共重合体でもよい。
化合物(I)に由来する構造単位の含有量は、樹脂(A)の全量に対して、通常、0.1〜20モル%であり、好ましくは0.5〜10モル%である。
本発明の重合体は、レジスト組成物用の樹脂として有用である。
【0025】
樹脂(A)は、化合物(I)に由来する構造単位(以下、構造単位(I)という場合がある。)に加えて、さらに、構造単位(I)以外の酸不安定基を有する構造単位(以下「構造単位(a1)」という場合がある)を有していてもよい。ここで、「酸不安定基」は、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、構成単位が親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を有する構成単位に変換する基を意味する。
樹脂(A)は、さらに、構造単位(a1)以外の構造単位を含んでいることが好ましい。構造単位(a1)以外の構造単位としては、酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(s)」という場合がある)及び当該分野で公知の構造単位等が挙げられる。
【0026】
<構造単位(a1)>
構造単位(a1)は、酸不安定基を有するモノマー(以下「モノマー(a1)」という場合がある)から導かれる。
【0027】
樹脂(A)に含まれる酸不安定基は、式(1)で表される基及び/又は式(2)で表される基であることが好ましい。
[式(1)中、R
a1〜R
a3は、互いに独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せた基を表すか、R
a1及びR
a2は互いに結合してそれらが結合する炭素原子とともに炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基を形成する。
naは、0又は1を表す。
*は、結合部位を表す。]
【0028】
[式(2)中、R
a1’及びR
a2’は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、R
a3’は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、R
a2’及びR
a3’は互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに炭素数3〜20の2価の複素環基を形成し、該炭化水素基及び該2価の複素環基に含まれる−CH
2−は、−O−又は−S−で置き換わってもよい。
Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
*は、結合部位を表す。]
【0029】
R
a1〜R
a3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
R
a1〜R
a3の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は結合部位を表す。)等が挙げられる。R
a1〜R
a3の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16の脂環式炭化水素基である。
【0030】
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基としては、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチルメチル基、アダマンチルジメチル基、ノルボルニルエチル基等が挙げられる。
naは、好ましくは0である。
【0031】
R
a1及びR
a2が互いに結合して2価の脂環式炭化水素基を形成する場合の−C(R
a1)(R
a2)(R
a3)としては、下記の基が挙げられる。2価の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜12である。*は、−O−との結合部位を表す。
【0032】
式(1)で表される基としては、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中においてR
a1〜R
a3がアルキル基である基、好ましくはtert−ブトキシカルボニル基)、2−アルキルアダマンタン−2−イルオキシカルボニル基(式(1)中、R
a1、R
a2及びこれらが結合する炭素原子がアダマンチル基を形成し、R
a3がアルキル基である基)及び1−(アダマンタン−1−イル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、R
a1及びR
a2がアルキル基であり、R
a3がアダマンチル基である基)等が挙げられる。
【0033】
R
a1’〜 R
a3’の炭化水素基としては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらを組合せることにより形成される基等が挙げられる。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、上記と同様のものが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
R
a2’及びR
a3’が互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに形成する2価の複素環基としては、下記の基が挙げられる。*は、結合部位を表す。
R
a1’及びR
a2’のうち、少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
【0034】
式(2)で表される基の具体例としては、以下の基が挙げられる。*は結合部位を表す。
【0035】
モノマー(a1)は、好ましくは、酸不安定基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマー、より好ましくは酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーのうち、好ましくは、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を有するものが挙げられる。脂環式炭化水素基のような嵩高い構造を有するモノマー(a1)に由来する構造単位を有する樹脂(A)をレジスト組成物に使用すれば、レジストパターンの解像度を向上させることができる。
【0036】
式(1)で表される基を有する(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位として、好ましくは、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位又は式(a1−2)で表される構造単位が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本明細書では、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位及び式(a1−2)で表される構造単位を、それぞれ構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)という場合がある。
[式(a1−0)、式(a1−1)及び式(a1−2)中、
L
a01、L
a1及びL
a2は、それぞれ独立に、−O−又は
*−O−(CH
2)
k1−CO−O−を表し、k1は1〜7のいずれかの整数を表し、*は−CO−との結合部位を表す。
R
a01、R
a4及びR
a5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R
a02、R
a03及びR
a04は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表す。
R
a6及びR
a7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基を表す。
m1は0〜14のいずれかの整数を表す。
n1は0〜10のいずれかの整数を表す。
n1’は0〜3のいずれかの整数を表す。]
【0037】
L
a01、L
a1及びL
a2は、好ましくは酸素原子又は*−O−(CH
2)
k01−CO−O−であり(但し、k01は、好ましくは1〜4のいずれかの整数、より好ましくは1である。)、より好ましくは酸素原子である。
R
a01、R
a4及びR
a5は、好ましくはメチル基である。
R
a02、R
a03、R
a04、R
a6及びR
a7のアルキル基、脂環式炭化水素基及びこれらを組合せた基としては、式(1)のR
a1〜R
a3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
R
a02、R
a03、R
a04、R
a6及びR
a7のアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜6であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
R
a02、R
a03、R
a04、R
a6及びR
a7の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜8であり、より好ましくは3〜6である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基は、これらアルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた合計炭素数が、18以下であることが好ましい。
R
a04は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数5〜12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基である。
m1は、好ましくは0〜3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0〜3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
n1’は好ましくは0又は1である。
【0038】
構造単位(a1−0)としては、例えば、式(a1−0−1)〜式(a1−0−12)のいずれかで表される構造単位及び構造単位(a1−0)におけるR
a01に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられ、式(a1−0−1)〜式(a1−0−10)のいずれかで表される構造単位が好ましい。
【0039】
構造単位(a1−1)としては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーに由来する構造単位が挙げられる。
構造単位(a1−1)としては、例えば、式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)のいずれかで表される構造単位及び構造単位(a1−1)におけるR
a4に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられ、式(a1−1−1)〜式(a1−1−3)のいずれかで表される構造単位が好ましい。
【0040】
構造単位(a1−2)としては、式(a1−2−1)〜式(a1−2−6)のいずれかで表される構造単位及び構造単位(a1−2)におけるR
a5に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられ、式(a1−2−2)、式(a1−2−3)、式(a1−2−5)及び式(a1−2−6)で表される構造単位が好ましく、式(a1−2−2)及び式(a1−2−5)で表される構造単位がより好ましい。
【0041】
樹脂(A)が構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)から選択される構造単位を少なくとも1種含む場合、これらの合計含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
【0042】
式(2)で表される基を有する(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位としては、式(a1−5)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−5)」という場合がある)も挙げられる。
[式(a1−5)中、
R
a8は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
Z
a1は、単結合又は*−(CH
2)
h3−CO−L
54−を表し、h3は1〜4のいずれかの整数を表し、*は、L
51との結合手を表す。
L
51、L
52、L
53及びL
54は、それぞれ独立に、−O−又は−S−を表す。
s1は、1〜3のいずれかの整数を表す。
s1’は、0〜3のいずれかの整数を表す。]
【0043】
ハロゲン原子としては、フッ素原子及び塩素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子が挙げられる。ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、フルオロメチル基及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
式(a1−5)においては、R
a8は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であることが好ましい。
L
51は、酸素原子が好ましい。
L
52及びL
53のうち、一方が−O−であり、他方が−S−であることが好ましい。
s1は、1が好ましい。
s1’は、0〜2のいずれかの整数であることが好ましい。
Z
a1は、単結合又は*−CH
2−CO−O−であることが好ましい。
【0044】
構造単位(a1−5)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010−61117号公報に記載されたモノマーが挙げられる。構造単位(a1−5)としては、式(a1−5−1)〜式(a1−5−4)でそれぞれ表される構造単位が好ましく、式(a1−5−1)又は式(a1−5−2)で表される構造単位がより好ましい。
【0045】
樹脂(A)が、構造単位(a1−5)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、1〜50モル%であることが好ましく、3〜45モル%であることがより好ましく、5〜40モル%であることがさらに好ましい。
【0046】
さらに、構造単位(a1)としては、以下の式(a1−3−1)〜(a1−3−7)で表される構造単位が挙げられる。
【0047】
構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)以外の、酸不安定基を有する構造単位としては、式(a1−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(a1−4)」という場合がある。)も挙げられる。
[式(a1−4)中、
R
a32は、水素原子、ハロゲン原子、又は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
R
a33は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアルキルカルボニル基、炭素数2〜4のアルキルカルボニルオキシ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
laは0〜4のいずれかの整数を表す。laが2以上である場合、複数のR
a33は互いに同一であっても異なってもよい。
R
a34及びR
a35はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、R
a36は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、R
a35及びR
a36は互いに結合してそれらが結合する−C−O−とともに炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−又は−S−で置き換わってもよい。]
【0048】
R
a32及びR
a33におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基等が挙げられる。該アルキル基は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
R
a32及びR
a33におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。
ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4−ノナフルオロペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。なかでも、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
アルキルカルボニル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基が挙げられる。
アルキルカルボニルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基等が挙げられる。
R
a34、R
a35及びR
a36における炭化水素基としては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられ、式(2)のR
a1’及びR
a2’と同様の基が挙げられる。特に、R
a36としては、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせることにより形成される基が挙げられる。
【0049】
式(a1−4)において、R
a32としては、水素原子が好ましい。
R
a33としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
laとしては、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
R
a34は、好ましくは、水素原子である。
R
a35は、好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基又は脂環式炭化水素基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
R
a36の炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせることにより形成される基であり、より好ましくは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数7〜18のアラルキル基である。R
a36におけるアルキル基及び前記脂環式炭化水素基は、無置換であることが好ましい。R
a36における芳香族炭化水素基は、炭素数6〜10のアリールオキシ基を有する芳香環が好ましい。
【0050】
構造単位(a1−4)としては、式(a1−4−4)〜式(a1−4−8)で表される構造単位及びこれらの構造単位の主鎖に結合する水素原子がメチル基に置き換わった構造単位等が挙げられる。
【0051】
樹脂(A)が、上記構造単位を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、10〜95モル%であることが好ましく、15〜90モル%であることがより好ましく、20〜85モル%であることがさらに好ましい。
【0052】
樹脂(A)中の構造単位(a1)としては、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、2種以上がより好ましく、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の組合せ、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−0)の組合せ、構造単位(a1−2)及び構造単位(a1−0)の組合せ、構造単位(a1−0)と構造単位(a1−1)と構造単位(a1−2)との組合せがさらに好ましく、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の組合せが更により好ましい。
【0053】
〈構造単位(s)〉
本発明の樹脂(A)に含まれていてもよい構造単位(s)は、酸不安定基を有さないモノマー(以下「モノマー(s)」という場合がある)から導かれる。構造単位(s)を導くモノマーは、レジスト分野で公知の酸不安定基を有さないモノマーを使用できる。
構造単位(s)としては、ヒドロキシ基又はラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位が好ましい。ヒドロキシ基を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(a2)」という場合がある)及び/又はラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(a3)」という場合がある)を有する樹脂を本発明のレジスト組成物に使用すれば、レジストパターンの解像度及び基板との密着性を向上させることができる。
【0054】
〈構造単位(a2)〉
構造単位(a2)が有するヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基でも、フェノール性ヒドロキシ基でもよい。
本発明のレジスト組成物からレジストパターンを製造するとき、露光光源としてKrFエキシマレーザ(248nm)、電子線又はEUV(超紫外光)等の高エネルギー線を用いる場合には、構造単位(a2)として、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)を用いることが好ましい。また、ArFエキシマレーザ(193nm)等を用いる場合には、構造単位(a2)として、アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)が好ましい。構造単位(a2)としては、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
【0055】
構造単位(a2)においてフェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位としては式(a2−A)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−A)」という場合がある)が挙げられる。
[式(a2−A)中、
R
a50は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
R
a51は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアルキルカルボニル基、炭素数2〜4のアルキルカルボニルオキシ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
A
a50は、単結合又は
*−X
a51−(A
a52−X
a52)
na−を表し、*は−R
a50が結合する炭素原子との結合手を表す。
A
a52は、それぞれ独立に、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
X
a51及びX
a52は、それぞれ独立に、−O−、−CO−O−又は−O−CO−を表す。
naは、0又は1を表す。
mbは0〜4のいずれかの整数を表す。mbが2以上のいずれかの整数である場合、複数のR
a51は互いに同一であっても異なってもよい。]
【0056】
R
a50におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。
R
a50におけるハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4−ノナフルオロペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基及びペルフルオロヘキシル基が挙げられる。
R
a50は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましい。
R
a51におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。
R
a51におけるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が挙げられる。炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
R
a51におけるアルキルカルボニル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられる。
R
a51におけるアルキルカルボニルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基及びブチリルオキシ基が挙げられる。
R
a51は、メチル基が好ましい。
【0057】
*−X
a51−(A
a52−X
a52)
na−としては、
*−O−、
*−CO−O−、
*−O−CO−、
*−CO−O−A
a52−CO−O−、
*−O−CO−A
a52−O−、
*−O−A
a52−CO−O−、
*−CO−O−A
a52−O−CO−、
*−O−CO−A
a52−O−CO−、が挙げられる。なかでも、
*−CO−O−、
*−CO−O−A
a52−CO−O−又は
*−O−A
a52−CO−O−が好ましい。
【0058】
アルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基及び2−メチルブタン−1,4−ジイル基等が挙げられる。
A
a52は、メチレン基又はエチレン基であることが好ましい。
【0059】
A
a50は、単結合、
*−CO−O−又は
*−CO−O−A
a52−CO−O−であることが好ましく、単結合、
*−CO−O−又は
*−CO−O−CH
2−CO−O−であることがより好ましく、単結合又は
*−CO−O−であることがさらに好ましい。
【0060】
mbは0、1又は2が好ましく、0又は1がより好ましく、0が特に好ましい。
ヒドロキシ基は、ベンゼン環のo−位又はp−位に結合することが好ましく、p−位に結合することがより好ましい。
【0061】
構造単位(a2−A)としては、特開2010−204634号公報、特開2012−12577号公報に記載されているモノマー由来の構造単位が挙げられる。
【0062】
構造単位(a2−A)としては、式(a2−2−1)〜式(a2−2−4)で表される構造単位及び、式(a2−2−1)〜式(a2−2−4)で表される構造単位において構造単位(a2−A)におけるR
a50に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられる。構造単位(a2−A)は、式(a2−2−1)で表される構造単位、式(a2−2−3)で表される構造単位及び式(a2−2−1)で表される構造単位又は式(a2−2−3)で表される構造単位において、構造単位(a2−A)におけるR
a50に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位であることが好ましい。
【0063】
樹脂(A)中に構造単位(a2−A)が含まれる場合の構造単位(a2−A)の含有率は、全構造単位に対して、好ましくは5〜95モル%であり、より好ましくは10〜80モル%であり、さらに好ましくは15〜80モル%である。
【0064】
アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)としては、式(a2−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−1)」という場合がある。)が挙げられる。
[式(a2−1)中、
L
a3は、−O−又は*−O−(CH
2)
k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7のいずれかの整数を表す。*は−CO−との結合部位を表す。
R
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a15及びR
a16は、互いに独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10のいずれかの整数を表す。]
【0065】
式(a2−1)では、L
a3は、好ましくは−O−、−O−(CH
2)
f1−CO−O−であり(前記f1は、1〜4のいずれかの整数である)、より好ましくは−O−である。
R
a14は、好ましくはメチル基である。
R
a15は、好ましくは水素原子である。
R
a16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1は、好ましくは0〜3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
【0066】
構造単位(a2−1)としては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーに由来する構造単位が挙げられる。式(a2−1−1)〜式(a2−1−6)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a2−1−1)〜式(a2−1−4)のいずれかで表される構造単位がより好ましく、式(a2−1−1)又は式(a2−1−3)で表される構造単位がさらに好ましい。
【0067】
樹脂(A)が構造単位(a2−1)を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、通常1〜45モル%であり、好ましくは1〜40モル%であり、より好ましくは1〜35モル%であり、さらに好ましくは2〜20モル%である。
【0068】
〈構造単位(a3)〉
構造単位(a3)が有するラクトン環は、β−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。好ましくは、γ−ブチロラクトン環、アダマンタンラクトン環又はγ−ブチロラクトン環構造を含む橋かけ環が挙げられる。
【0069】
構造単位(a3)は、好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)、式(a3−3)又は式(a3−4)で表される構造単位である。これらの1種を単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
[式(a3−1)、式(a3−2)、式(a3−3)及び式(a3−4)中、
L
a4、L
a5及びL
a6は、それぞれ独立に、−O−又は
*−O−(CH
2)
k3−CO−O−(k3は1〜7のいずれかの整数を表す。)で表される基を表す。
L
a7は、−O−、
*−O−L
a8−O−、
*−O−L
a8−CO−O−、
*−O−L
a8−CO−O−L
a9−CO−O−又は
*−O−L
a8−O−CO−L
a9−O−を表す。
L
a8及びL
a9は、それぞれ独立に、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
*はカルボニル基との結合部位を表す。
R
a18、R
a19及びR
a20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R
a24は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
R
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。
R
a22、R
a23及びR
a25は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。
p1は0〜5のいずれかの整数を表す。
q1は、0〜3のいずれかの整数を表す。
r1は、0〜3のいずれかの整数を表す。
w1は、0〜8のいずれかの整数を表す。
p1、q1、r1及び/又はw1が2以上のとき、複数のR
a21、R
a22、R
a23及び/又はR
a25は互いに同一であってもよく、異なってもよい。]
【0070】
R
a21、R
a22、R
a23及びR
a25の脂肪族炭化水素基としては、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、sec−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。
R
a24のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
R
a24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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基及びn−ヘキシル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基が挙げられ、より好ましくはメチル基又はエチル基が挙げられる。
R
a24のハロゲン原子を有するアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、トリヨードメチル基等が挙げられる。
【0071】
L
a8及びL
a9のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基及び2−メチルブタン−1,4−ジイル基等が挙げられる。
【0072】
式(a3−1)〜式(a3−4)において、L
a4〜L
a6は、それぞれ独立に、好ましくは−O−又は、k3が1〜4のいずれかの整数である*−O−(CH
2)
k3−CO−O−で表される基であり、より好ましくは−O−及び、*−O−CH
2−CO−O−であり、さらに好ましくは酸素原子である。
L
a7は、好ましくは−O−又は
*−O−L
a8−CO−O−であり、より好ましくは−O−、−O−CH
2−CO−O−又は−O−C
2H
4−CO−O−である。
R
a18〜R
a21は、好ましくはメチル基である。
R
a24は、好ましくは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基又はエチル基であり、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。
R
a22、R
a23及びR
a25は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
p1、q1、r1及びw1は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
式(a3−4)は、式(a3−4)’が特に好ましい。
(式中、R
a24、L
a7は、上記と同じ意味を表す。)
【0073】
構造単位(a3)としては、特開2010−204646号公報に記載されたモノマー、特開2000−122294号公報に記載されたモノマー、特開2012−41274号公報に記載されたモノマーに由来する構造単位が挙げられる。構造単位(a3)としては、以下のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a3−1−1)、式(a3−2−2)及び式(a3−4−1)〜式(a3−4−6)のいずれかで表される構造単位がより好ましく、式(a3−1−1)、式(a3−2−3)又は式(a3−4−2)で表される構造単位がさらに好ましい。
【0075】
上記構造単位においては、構造単位(a3−1)、構造単位(a3−2)、構造単位(a3−3)又は構造単位(a3−4)中のR
a18、R
a19、R
a20及びR
a24に相当するメチル基が水素原子に置き換わった化合物も、構造単位(a3)の具体例として挙げられる。
【0076】
樹脂(A)が構造単位(a3)を含む場合、その合計含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、通常5〜70モル%であり、好ましくは10〜65モル%であり、より好ましくは10〜60モル%である。
また、構造単位(a3−1)、構造単位(a3−2)、構造単位(a3−3)及び構造単位(a3−4)の含有率は、互いに独立に、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、5〜60モル%であることが好ましく、5〜50モル%であることがより好ましく、10〜50モル%であることがさらに好ましい。
【0077】
〈構造単位(t)〉
本発明の樹脂(A)は、上記構造単位(a1)、上記構造単位(a2)及び上記構造単位(a3)以外の構造単位(以下、該構造単位を「構造単位(t)」と称する)を有してよい。
構造単位(t)としては、構造単位(a2)及び構造単位(a3)以外にハロゲン原子を有していてもよい構造単位(以下、場合により「構造単位(a4)」という。)及び非脱離炭化水素基を有する構造単位(以下「構造単位(a5)」という場合がある)などが挙げられる。
構造単位(a4)としては、式(a4−0)で表される構造単位が挙げられる。
[式(a4−0)中、
R
5aは、水素原子又はメチル基を表す。
L
5は、単結合又は炭素数1〜4の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
L
3は、炭素数1〜8のペルフルオロアルカンジイル基又は炭素数3〜12のペルフルオロシクロアルカンジイル基を表す。
R
6は、水素原子又はフッ素原子を表す。]
【0078】
L
5の脂肪族飽和炭化水素基としては、炭素数1〜4のアルカンジイル基が挙げられ、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基、直鎖状アルカンジイル基に、アルキル基(特に、メチル基、エチル基等)の側鎖を有したもの、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基及び2−メチルプロパン−1,2−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
【0079】
L
3のペルフルオロアルカンジイル基としては、ジフルオロメチレン基、ペルフルオロエチレン基、ペルフルオロエチルフルオロメチレン基、ペルフルオロプロパン−1,3−ジイル基、ペルフルオロプロパン−1,2−ジイル基、ペルフルオロプロパン−2,2−ジイル基、ペルフルオロブタン−1,4−ジイル基、ペルフルオロブタン−2,2−ジイル基、ペルフルオロブタン−1,2−ジイル基、ペルフルオロペンタン−1,5−ジイル基、ペルフルオロペンタン−2,2−ジイル基、ペルフルオロペンタン−3,3−ジイル基、ペルフルオロヘキサン−1,6−ジイル基、ペルフルオロヘキサン−2,2−ジイル基、ペルフルオロヘキサン−3,3−ジイル基、ペルフルオロヘプタン−1,7−ジイル基、ペルフルオロヘプタン−2,2−ジイル基、ペルフルオロヘプタン−3,4−ジイル基、ペルフルオロヘプタン−4,4−ジイル基、ペルフルオロオクタン−1,8−ジイル基、ペルフルオロオクタン−2,2−ジイル基、ペルフルオロオクタン−3,3−ジイル基、ペルフルオロオクタン−4,4−ジイル基等が挙げられる。
L
3のペルフルオロシクロアルカンジイル基としては、ペルフルオロシクロヘキサンジイル基、ペルフルオロシクロペンタンジイル基、ペルフルオロシクロヘプタンジイル基、ペルフルオロアダマンタンジイル基等が挙げられる。
【0080】
L
5は、好ましくは単結合、メチレン基又はエチレン基であり、より好ましくは単結合又はメチレン基である。
L
3は、好ましくは炭素数1〜6のペルフルオロアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素数1〜3のペルフルオロアルカンジイル基である。
【0081】
構造単位(a4−0)としては、以下に示す構造単位が挙げられる。
【0082】
上記の構造単位において、構造単位(a4−0)中のR
5aに相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a4−0)の具体例として挙げることができる。
【0083】
構造単位(a4)としては、式(a4−1)で表される構造単位が挙げられる。
[式(a4−1)中、
R
a41は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a42は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−又は−CO−に置き換わっていてもよい。
A
a41は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基又は式(a−g1)で表される基を表す。ただし、A
a41及びR
a42のうち少なくとも1つは、置換基としてハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)を有する。]
[式(a−g1)中、
sは、0又は1を表す。
A
a42及びA
a44は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
A
a43は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
X
a41及びX
a42は、それぞれ独立に、−O−、−CO−、−CO−O−又は−O−CO−を表す。
ただし、A
a42、A
a43、A
a44、X
a41及びX
a42の炭素数の合計は7以下である。
*で表される2つの結合部位のうち、右側の*が−O−CO−R
a42との結合部位である。]
【0084】
R
a42の炭化水素基としては、鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、並びにこれらを組合せることにより形成される基が挙げられる。
鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基は、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、鎖式及び環式の脂肪族飽和炭化水素基並びにこれらを組合せることにより形成される基が好ましい。該脂肪族飽和炭化水素基としては、直鎖又は分岐のアルキル基及び単環又は多環の脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組み合わせることにより形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
【0085】
鎖式の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基及びn−オクタデシル基が挙げられる。環式の脂肪族炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基;デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は結合部位を表す。)等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニリル基、フェナントリル基及びフルオレニル基が挙げられる。
【0086】
R
a42の置換基としては、ハロゲン原子又は式(a−g3)で表される基が挙げられる。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、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
[式(a−g3)中、
X
a43は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
A
a45は、少なくとも1つのハロゲン原子を有する炭素数1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
*は結合部位を表す。]
【0087】
A
a45の脂肪族炭化水素基としては、R
a42で例示したものと同様の基が挙げられる。
R
a42は、ハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基が好ましく、ハロゲン原子を有するアルキル基及び/又は式(a−g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基がより好ましい。
R
a42がハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基である場合、好ましくはフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基であり、より好ましくはペルフルオロアルキル基又はペルフルオロシクロアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数が1〜6のペルフルオロアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基である。ペルフルオロアルキル基としては、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロヘプチル基及びペルフルオロオクチル基等が挙げられる。ペルフルオロシクロアルキル基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
R
a42が、式(a−g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基である場合、式(a−g3)で表される基に含まれる炭素数を含めて、脂肪族炭化水素基の総炭素数は、15以下が好ましく、12以下がより好ましい。式(a−g3)で表される基を置換基として有する場合、その数は1個が好ましい。
【0088】
式(a−g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基は、さらに好ましくは式(a−g2)で表される基である。
[式(a−g2)中、
A
a46は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
X
a44は、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
A
a47は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
ただし、A
a46、A
a47及びX
a44の炭素数の合計は18以下であり、A
a46及びA
a47のうち、少なくとも一方は、少なくとも1つのハロゲン原子を有する。
*はカルボニル基との結合部位を表す。]
【0089】
A
a46の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。
A
a47の脂肪族炭化水素基の炭素数は、4〜15であることが好ましく、5〜12であることがより好ましく、シクロヘキシル基又はアダマンチル基であることがさらに好ましい。
【0090】
*−A
a46−X
a44−A
a47で表されるより好ましい構造は、以下の構造である。
【0091】
A
a41のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、1−メチルブタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
A
a41のアルカンジイル基における置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1〜6のアルコキシ基等が挙げられる。
A
a41は、好ましくは炭素数1〜4のアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素数2〜4のアルカンジイル基であり、さらに好ましくはエチレン基である。
【0092】
基(a−g1)におけるA
a42〜A
a44の脂肪族炭化水素基は、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。該脂肪族飽和炭化水素基としては、アルキル基(当該アルキル基は直鎖でも分岐していてもよい)及び脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組合せることにより形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、1−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基等が挙げられる。
A
a42〜A
a44の脂肪族炭化水素基の置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1〜6のアルコキシ基等が挙げられる。
sは、0であることが好ましい。
【0093】
X
a42が酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す基(a−g1)としては、以下の基等が挙げられる。以下の例示において、*及び**はそれぞれ結合部位を表し、**が−O−CO−R
a42との結合部位である。
【0094】
式(a4−1)で表される構造単位としては、式(a4−2)で表される構造単位が好ましい。
[式(a4−2)中、
R
f1は、水素原子又はメチル基を表す。
A
f1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
R
f2は、フッ素原子を有する炭素数1〜10の炭化水素基を表す。]
【0095】
A
f1のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;1−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、1−メチルブタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
【0096】
R
f2の炭化水素基は、鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基並びにこれらを組合せることにより形成される基が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基(直鎖又は分岐)、脂環式炭化水素基が好ましい。
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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基及び2−エチルヘキシル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基は、単環式であってもよいし、多環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、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、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基が挙げられる。
【0097】
R
f2のフッ素原子を有する炭化水素基としては、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有する脂環式炭化水素基等が挙げられる。
フッ素原子を有するアルキル基としては、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1,1−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロプロピル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロエチルメチル基、1−(トリフルオロメチル)−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、1−(トリフルオロメチル)−2,2,2−トリフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,2,2−テトラフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基、1,1−ビス(トリフルオロ)メチル−2,2,2−トリフルオロエチル基、2−(ペルフルオロプロピル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロペンチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロペンチル基、1,1−ビス(トリフルオロメチル)−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、2−(ペルフルオロブチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロヘキシル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロヘキシル基、ペルフルオロペンチルメチル基及びペルフルオロヘキシル基等のフッ化アルキル基が挙げられる。
フッ素原子を有する脂環式炭化水素基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基、ペルフルオロアダマンチル基等のフッ化シクロアルキル基が挙げられる。
【0098】
式(a4−2)におけるA
f1としては、炭素数2〜4のアルカンジイル基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
R
f1としては、炭素数1〜6のフッ化アルキル基が好ましい。
【0099】
式(a4−2)で表される構造単位としては、式(a4−1−1)〜式(a4−1−11)で表される構成単位及びR
f1に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられる。
【0101】
構造単位(a4)としては、以下の構造単位及び構造単位(a4)中のR
f11に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も挙げられる。
【0102】
構造単位(a4)としては、例えば、以下の構造単位及び構造単位(a4)中のR
f21に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位が挙げられる。
【0103】
樹脂(A)が、構造単位(a4)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、1〜20モル%であることが好ましく、2〜15モル%であることがより好ましく、3〜10モル%であることがさらに好ましい。
【0104】
<構造単位(a5)>
構造単位(a5)が有する非脱離炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状の炭化水素基が挙げられる。なかでも、構造単位(a5)は、脂環式炭化水素基を有する基であることが好ましい。
構造単位(a5)としては、例えば、式(a5−1)で表される構造単位が挙げられる。
[式(a5−1)中、
R
51は、水素原子又はメチル基を表す。
R
52は、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい。
但し、L
55との結合位置にある炭素原子に結合する水素原子は、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基で置換されない。
L
55は、単結合又は炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。]
【0105】
R
52の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、アダマンチル基及びノルボルニル基等が挙げられる。
炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基及び2−エチルヘキシル基等のアルキル基が挙げられる。
置換基を有した脂環式炭化水素基としては、3−ヒドロキシアダマンチル基、3−メチルアダマンチル基などが挙げられる。
R
52は、好ましくは無置換の炭素数3〜18の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはアダマンチル基、ノルボルニル基又はシクロヘキシル基である。
【0106】
L
55の2価の飽和炭化水素基としては、2価の脂肪族飽和炭化水素基及び2価の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、好ましくは2価の脂肪族飽和炭化水素基が挙げられる。
2価の脂肪族飽和炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基及びペンタンジイル基等のアルカンジイル基が挙げられる。
2価の脂環式飽和炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式飽和炭化水素基としては、シクロペンタンジイル基及びシクロヘキサンジイル基等のシクロアルカンジイル基が挙げられる。多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基としては、アダマンタンジイル基及びノルボルナンジイル基等が挙げられる。
【0107】
飽和炭化水素基に含まれるメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、以下に記載の基が挙げられる。*は酸素原子との結合部位を表す。
【0111】
構造単位(a5)が有する非脱離炭化水素基としては、以下の構造単位及び構造単位(a5)のR
51に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位等が挙げられる。
【0112】
樹脂(A)が、構造単位(a5)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、1〜30モル%であることが好ましく、2〜20モル%であることがより好ましく、3〜15モル%であることがさらに好ましい。
【0113】
樹脂(A)は、好ましくは、構造単位(I)と構造単位(a1)と構造単位(s)とからなる樹脂、すなわち、化合物(I)とモノマー(a1)とモノマー(s)との共重合体である。
構造単位(s)は、好ましくは構造単位(a2)及び構造単位(a3)の少なくとも一種である。構造単位(a2)は、好ましくは式(a2−1)で表される構造単位である。
構造単位(a3)は、好ましくは式(a3−1)で表される構造単位、式(a3−2)で表される構造単位及び式(a3−4)で表される構造単位から選ばれる少なくとも一種である。
【0114】
樹脂(A)を構成する各構造単位は、1種のみ又は2種以上を組合せて用いてもよく、これら構造単位を誘導するモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。樹脂(A)が有する各構造単位の含有率は、重合に用いるモノマーの使用量で調整できる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは2,000以上(より好ましくは2,500以上、さらに好ましくは3,000以上)、50,000以下(より好ましくは30,000以下、さらに好ましくは15,000以下)である。
本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーは、実施例に記載の分析条件により測定することができる。
【0115】
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、少なくとも樹脂と酸発生剤とを含む。本発明のレジスト組成物は、化合物(I)又は化合物(I)に由来の構造単位を有する重合体を含んでいればよい。本発明のレジスト組成物は、化合物(I)に由来する構造単位を有する重合体を有する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、クエンチャー(以下「クエンチャー(C)」という場合がある)を含有することが好ましく、溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある)を含有することが好ましい。
【0116】
〈樹脂〉
本発明のレジスト組成物は、酸不安定基を有する構造単位を有する樹脂を少なくとも1種含んでいればよい。酸不安定基を有する構造単位を有する樹脂としては、樹脂(A)、上述した構造単位(a1)を有し化合物(I)に由来する構造単位を有しない樹脂(以下「樹脂(AA)」という場合がある)等が挙げられる。樹脂(AA)としては、構造単位(a1)と、構造単位(a2)、構造単位(a3)、構造単位(a4)及び構造単位(a5)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位からなる樹脂が挙げられる。
なかでも、上述したように、樹脂(A)を含むレジスト組成物が好ましい。
【0117】
〈樹脂(A)以外の樹脂〉
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)以外の樹脂を含んでもよい。このような樹脂としては、例えば、樹脂(AA)、構造単位(t)のみからなる樹脂等が挙げられる。樹脂(A)以外の樹脂の具体例として、構造単位(a4)を有するが構造単位(a1)を有しない樹脂(以下「樹脂(X)」という場合がある)等が挙げられる。樹脂(X)は、構造単位(a2)、構造単位(a3)及びその他の公知のモノマーに由来する構造単位を有してよい。
【0118】
例えば、樹脂(X)は、構造単位(a4)の含有率が、樹脂(X)の全構造単位の合計に対して、40モル%以上であることが好ましく、45モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。これ以外の構造単位は、樹脂(A)に含まれる範囲と同様に又はこれらの範囲に準じて、適宜調整することができる。
また、樹脂(A)以外の樹脂において含まれる各構造単位の範囲も、樹脂(A)に含まれる範囲と同様に又はこれらの範囲に準じて、適宜調整することができる。
樹脂(X)の重量平均分子量は、好ましくは5,000以上(より好ましくは6,000以上)、80,000以下(より好ましくは60,000以下)である。
【0119】
レジスト組成物が樹脂(A)及び/又は樹脂(A)以外の樹脂を含有する場合、その合計含有率は、レジスト組成物の固形分に対して、80質量%以上99質量%以下が好ましく、90質量%以上99質量%以下がより好ましい。
特に、樹脂(X)の含有量は、樹脂(A)等の酸不安定基を有する樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜60質量部であり、より好ましくは1〜50質量部であり、さらに好ましくは2〜40質量部であり、さらにより好ましくは2〜30質量部であり、特に好ましくは2〜10質量部である。
【0120】
〈酸発生剤〉
本発明のレジスト組成物における酸発生剤は、上述した化合物(I)のみを含む酸発生剤、酸発生剤(B)のみを含む酸発生剤、化合物(I)及び酸発生剤(B)を含む酸発生剤のいずれであってもよいが、化合物(I)及び酸発生剤(B)を含む酸発生剤が好ましい。
レジスト組成物において化合物(I)を酸発生剤として用いる場合、化合物(I)の含有量は、酸不安定基を有する樹脂の合計量に対して、1〜20質量%であることが好ましく、2〜15質量%であることがより好ましい。
【0121】
〈酸発生剤(B)〉
酸発生剤(B)は、非イオン系及びイオン系のいずれの酸発生剤を用いてもよい。非イオン系酸発生剤としては、有機ハロゲン化合物、スルホネートエステル(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、ジアゾナフトキノン 4−スルホネート)、スルホン化合物(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤としては、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)等が挙げられる。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、スルホニルメチドアニオン等がある。
【0122】
酸発生剤(B)としては、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号や、米国特許第3,779,778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する化合物を使用することができる。また、公知の方法で製造した化合物を使用してもよい。
【0123】
酸発生剤(B)は、好ましくはフッ素含有酸発生剤であり、より好ましくは式(B1)で表される塩(以下「酸発生剤(B1)」という場合がある)である。
[式(B1)中、
Q
1b及びQ
2bは、互いに独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
L
b1は、炭素数1〜24の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−又は−CO−に置き換わっていてもよく、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH
2−は、−O−、−SO
2−又は−CO−に置き換わっていてもよい。
Z
+は、有機カチオンを表す。]
【0124】
Q
1b及びQ
2bのペルフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基及びペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。
Q
1b及びQ
2bは、それぞれ独立に、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であることが好ましく、ともにフッ素原子であることがより好ましい。
【0125】
L
b1の2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジイル基、単環式又は多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組合せることにより形成される基でもよい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基及びヘプタデカン−1,17−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ペンタン−2,4−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロオクタン−1,5−ジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルナン−1,4−ジイル基、ノルボルナン−2,5−ジイル基、アダマンタン−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基等が挙げられる。
【0126】
L
b1の2価の飽和炭化水素基に含まれる−CH
2−が−O−又は−CO−で置き換わった基としては、例えば、式(b1−1)〜式(b1−3)のいずれかで表される基が挙げられる。*は−Yとの結合部位を表す。
[式(b1−1)中、
L
b2は、単結合又は炭素数1〜22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
L
b3は、単結合又は炭素数1〜22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
ただし、L
b2とL
b3との炭素数合計は、22以下である。
式(b1−2)中、
L
b4は、単結合又は炭素数1〜22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
L
b5は、単結合又は炭素数1〜22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
ただし、L
b4とL
b5との炭素数合計は、22以下である。
式(b1−3)中、
L
b6は、単結合又は炭素数1〜23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
L
b7は、単結合又は炭素数1〜23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
ただし、L
b6とL
b7との炭素数合計は、23以下である。]
【0127】
式(b1−1)〜式(b1−3)においては、飽和炭化水素基に含まれるメチレン基が酸素原子又はカルボニル基に置き換わっている場合、置き換わる前の炭素数を該飽和炭化水素基の炭素数とする。
2価の飽和炭化水素基としては、L
b1の2価の飽和炭化水素基と同様のものが挙げられる。
【0128】
L
b2は、好ましくは単結合である。
L
b3は、好ましくは炭素数1〜4の2価の飽和炭化水素基である。
L
b4は、好ましくは炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基であり、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
L
b5は、好ましくは単結合又は炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b6は、好ましくは単結合又は炭素数1〜4の2価の飽和炭化水素基であり、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
L
b7は、好ましくは単結合又は炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基であり、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
【0129】
L
b1の2価の飽和炭化水素基に含まれる−CH
2−が−O−又は−CO−で置き換わった基としては、式(b1−1)又は式(b1−3)で表される基が好ましい。
【0130】
式(b1−1)としては、式(b1−4)〜式(b1−8)でそれぞれ表される基が挙げられる。
[式(b1−4)中、
L
b8は、単結合又は炭素数1〜22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
式(b1−5)中、
L
b9は、炭素数1〜20の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b10は、単結合又は炭素数1〜19の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b9及びL
b10の合計炭素数は20以下である。
式(b1−6)中、
L
b11は、炭素数1〜21の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b12は、単結合又は炭素数1〜20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b11及びL
b12の合計炭素数は21以下である。
式(b1−7)中、
L
b13は、炭素数1〜19の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b14は、単結合又は炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b15は、単結合又は炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b13〜L
b15の合計炭素数は19以下である。
式(b1−8)中、
L
b16は、炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b17は、炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b18は、単結合又は炭素数1〜17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b16〜L
b18の合計炭素数は19以下である。]
【0131】
L
b8は、好ましくは炭素数1〜4の2価の飽和炭化水素基である。
L
b9は、好ましくは炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b10は、好ましくは単結合又は炭素数1〜19の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b11は、好ましくは炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b12は、好ましくは単結合又は炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b13は、好ましくは炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基である。
L
b14は、好ましくは単結合又は炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基である。
L
b15は、好ましくは単結合又は炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1〜8の2価の飽和炭化水素基である。
L
b16は、好ましくは炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基である。
L
b17は、好ましくは炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基である。
L
b18は、好ましくは単結合又は炭素数1〜17の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1〜4の2価の飽和炭化水素基である。
【0132】
式(b1−3)としては、式(b1−9)〜式(b1−11)でそれぞれ表される基が挙げられる。
[式(b1−9)中、
L
b19は、単結合又は炭素数1〜23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
L
b20は、単結合又は炭素数1〜23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b19及びL
b20の合計炭素数は23以下である。
式(b1−10)中、
L
b21は、単結合又は炭素数1〜21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
L
b22は、単結合又は炭素数1〜21の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b23は、単結合又は炭素数1〜21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b21〜L
b23の合計炭素数は21以下である。
式(b1−11)中、
L
b24は、単結合又は炭素数1〜20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
L
b25は、炭素数1〜21の2価の飽和炭化水素基を表す。
L
b26は、単結合又は炭素数1〜20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、L
b24〜L
b26の合計炭素数は21以下である。]
【0133】
式(b1−9)から式(b1−11)においては、2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子がアシルオキシ基に置換されている場合、アシルオキシ基の炭素数、エステル結合中のCO及びOの数をも含めて、該2価の飽和炭化水素基の炭素数とする。
【0134】
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、シクロヘキシルカルボニルオキシ基、アダマンチルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
【0135】
式(b1−1)で表される基のうち、式(b1−4)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0136】
式(b1−1)で表される基のうち、式(b1−5)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0137】
式(b1−1)で表される基のうち、式(b1−6)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0138】
式(b1−1)で表される基のうち、式(b1−7)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0139】
式(b1−1)で表される基のうち、式(b1−8)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0140】
式(b1−2)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0141】
式(b1−3)で表される基のうち、式(b1−9)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0142】
式(b1−3)で表される基のうち、式(b1−10)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0143】
式(b1−3)で表される基のうち、式(b1−11)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
【0144】
Yで表される脂環式炭化水素基としては、式(Y1)〜式(Y11)で表される基が挙げられる。
Yで表される脂環式炭化水素基に含まれる−CH
2−が−O−、−SO
2−又は−CO−で置き換わった基としては、式(Y12)〜式(Y38)で表される基が挙げられる。
【0145】
つまり、Yは、脂環式炭化水素基に含まれる水素原子2つがそれぞれ、酸素原子に置換され、その2つの酸素原子が炭素数1〜8のアルカンジイル基と一緒になってケタール環を形成してもよいし、異なる炭素原子にそれぞれ酸素原子が結合した構造を含んでいてもよい。ただし、式(Y28)〜式(Y33)等のスピロ環を構成する場合には、2つの酸素間のアルカンジイル基は、1以上のフッ素原子を有することが好ましい。また、ケタール構造に含まれるアルカンジイル基のうち、酸素原子に隣接するメチレン基には、フッ素原子が置換されていないものが好ましい。
【0146】
なかでも、好ましくは式(Y1)〜式(Y20)、式(Y30)、式(Y31)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y11)、式(Y15)、式(Y16)、式(Y20)、式(Y30)又は式(Y31)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y11)、式(Y15)又は式(Y30)で表される基である。
【0147】
Yで表されるメチル基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシ基又は−(CH
2)
ja−O−CO−R
b1基(式中、R
b1は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。jaは、0〜4のいずれかの整数を表す)等が挙げられる。
Yで表される脂環式炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、ヒドロキシ基含有炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、炭素数7〜21のアラルキル基、炭素数2〜4のアシル基、グリシジルオキシ基又は−(CH
2)
ja−O−CO−R
b1基(式中、R
b1は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。jaは、0〜4のいずれかの整数を表す)等が挙げられる。
【0148】
ヒドロキシ基含有アルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基及びドデシルオキシ基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基;トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
アラルキル基としては、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ナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられる。
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等が挙げられる。
【0149】
Yとしては、以下のものが挙げられる。
【0151】
なお、Yがメチル基であり、かつL
b1が炭素数1〜17の2価の直鎖状又は分岐状飽和炭化水素基である場合、Yとの結合位置にある該2価の飽和炭化水素基の−CH
2−は、−O−又は−CO−に置き換わっていることが好ましい。
【0152】
Yは、好ましくは置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基であり、より好ましく置換基を有していてもよいアダマンチル基であり、これらの基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。Yは、さらに好ましくはアダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、オキソアダマンチル基又は下記で表される基である。
【0153】
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、式(B1−A−1)〜式(B1−A−54)で表されるアニオン〔以下、式番号に応じて「アニオン(B1−A−1)」等という場合がある。〕が好ましく、式(B1−A−1)〜式(B1−A−4)、式(B1−A−9)、式(B1−A−10)、式(B1−A−24)〜式(B1−A−33)、式(B1−A−36)〜式(B1−A−40)、式(B1−A−47)〜式(B1−A−54)のいずれかで表されるアニオンがより好ましい。
【0162】
ここでR
i2〜R
i7は、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基である。R
i8は、例えば、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数5〜12の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基である。L
4は、単結合又は炭素数1〜4のアルカンジイル基である。
Q
1b及びQ
2bは、上記と同じである。
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、具体的には、特開2010−204646号公報に記載されたアニオンが挙げられる。
【0163】
好ましい式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、式(B1a−1)〜式(B1a−30)でそれぞれ表されるアニオンが挙げられる。
【0168】
なかでも、式(B1a−1)〜式(B1a−3)及び式(B1a−7)〜式(B1a−16)、式(B1a−18)、式(B1a−19)、式(B1a−22)〜式(B1a−30)のいずれかで表されるアニオンが好ましい。
【0169】
Z
+の有機カチオンとしては、有機オニウムカチオン、例えば、有機スルホニウムカチオン、有機ヨードニウムカチオン、有機アンモニウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチオン、有機ホスホニウムカチオン等が挙げられ、好ましくは有機スルホニウムカチオン又は有機ヨードニウムカチオンが挙げられ、より好ましくはアリールスルホニウムカチオンが挙げられる。
式(B1)中のZ
+は、好ましくは式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表されるカチオン〔以下、式番号に応じて「カチオン(b2−1)」等という場合がある。〕である。
[式(b2−1)〜式(b2−4)において、
R
b4〜R
b6は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜36の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜36の芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
R
b4とR
b5とは、それらが結合する硫黄原子とともに環を形成してもよく、該環に含まれる−CH
2−は、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わってもよい。
R
b7及びR
b8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、互いに独立に、0〜5のいずれかの整数を表す。
m2が2以上のとき、複数のR
b7は同一であっても異なってもよく、n2が2以上のとき、複数のR
b8は同一であっても異なってもよい。
R
b9及びR
b10は、それぞれ独立に、炭素数1〜36の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜36の脂環式炭化水素基を表す。
R
b9とR
b10とは、それらが結合する硫黄原子とともに環を形成してもよく、該環に含まれる−CH
2−は、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わってもよい。
R
b11は、水素原子、炭素数1〜36の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜36の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。
R
b12は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素に含まれる水素原子は、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数1〜12のアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
R
b11とR
b12とは、一緒になってそれらが結合する−CH−CO−を含む環を形成していてもよく、該環に含まれる−CH
2−は、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わってもよい。
R
b13〜R
b18は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
L
b31は、−S−又は−O−を表す。
o2、p2、s2、及びt2は、互いに独立に、0〜5のいずれかの整数を表す。
q2及びr2は、それぞれ独立に、0〜4のいずれかの整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2が2以上のとき、複数のR
b13は同一であっても異なってもよく、p2が2以上のとき、複数のR
b14は同一であっても異なってもよく、q2が2以上のとき、複数のR
b15は同一であっても異なってもよく、r2が2以上のとき、複数のR
b16は同一であっても異なってもよく、s2が2以上のとき、複数のR
b17は同一であっても異なってもよく、t2が2以上のとき、複数のR
b18は同一であっても異なってもよい。]
【0170】
上記脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アシル基、ハロゲン原子、アルキルカルボニルオキシ基、2つの置換基が一緒になって形成し得る環等の具体例は、本願における置換基の例示及び例えば、特開2016−102163号公報における上記式と同様のカチオンの例示と同様の基が挙げられる。
【0171】
カチオン(b2−1)〜カチオン(b2−4)の中で、好ましくはカチオン(b2−1)が挙げられる。
カチオン(b2−1)としては、以下のカチオンが挙げられる。
【0174】
カチオン(b2−2)としては、以下のカチオンが挙げられる。
【0175】
カチオン(b2−3)としては、以下のカチオンが挙げられる。
【0176】
カチオン(b2−4)としては、以下のカチオンが挙げられる。
【0177】
酸発生剤(B1)は、上述のスルホン酸アニオン及び上述の有機カチオンの組合せであり、これらは任意に組合せることができる。酸発生剤(B1)としては、好ましくは式(B1a−1)〜式(B1a−3)及び式(B1a−7)〜式(B1a−16)のいずれかで表されるアニオンとカチオン(b2−1)又はカチオン(b2−3)との組合せが挙げられる。
【0178】
酸発生剤(B1)としては、好ましくは式(B1−1)〜式(B1−48)でそれぞれ表されるものが挙げられる、中でもアリールスルホニウムカチオンを含む式(B1−1)〜式(B1−3)、式(B1−5)〜式(B1−7)、式(B1−11)〜式(B1−14)、式(B1−20)〜式(B1−26)、式(B1−29)、式(B1−31)〜式(B1−48)でそれぞれ表されるものがとりわけ好ましい。
【0185】
酸発生剤(B)は、2種以上を含有してもよい。
レジスト組成物においては、化合物(I)及び酸発生剤(B)を酸発生剤として用いる場合、化合物(I)及び酸発生剤(B)の合計含有量は、酸不安定基を有する構造単位を含有する樹脂に対して、好ましくは1質量部以上(より好ましくは3質量部以上)、好ましくは40質量部以下(より好ましくは30質量部以下)である。
【0186】
<溶剤(E)>
溶剤(E)の含有率は、通常レジスト組成物中90質量%以上、好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上であり、通常99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。溶剤(E)の含有率は、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段で測定できる。
溶剤(E)としては、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノン等のケトン溶剤;γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶剤;等が挙げられる。溶剤(E)は、1種を単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
【0187】
<クエンチャー(C)>
クエンチャー(C)は、塩基性の含窒素有機化合物又は酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩等が挙げられる。
塩基性の含窒素有機化合物としては、アミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。
【0188】
アミンとしては、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、アニリン、ジイソプロピルアニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、ピペラジン、モルホリン、ピペリジン及び特開平11−52575号公報に記載されているピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、ピリジン、4−メチルピリジン、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,2−ジ(2−ピリジル)エテン、1,2−ジ(4−ピリジル)エテン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ジ(4−ピリジルオキシ)エタン、ジ(2−ピリジル)ケトン、4,4’−ジピリジルスルフィド、4,4’−ジピリジルジスルフィド、2,2’−ジピリジルアミン、2,2’−ジピコリルアミン、ビピリジン等が挙げられ、好ましくはジイソプロピルアニリンが挙げられ、特に好ましくは2,6−ジイソプロピルアニリンが挙げられる。
【0189】
アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−(トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムサリチラート及びコリン等が挙げられる。
【0190】
酸発生剤から発生ずる酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩としては、下記式で表される塩、特開2015−147926号公報記載の式(D)で表される弱酸分子内塩、並びに特開2012−229206号公報、特開2012−6908号公報、特開2012−72109号公報、特開2011−39502号公報及び特開2011−191745号公報記載の塩が挙げられる。好ましくは、式(D)で表される弱酸分子内塩(以下、「弱酸分子内塩(D)」と記す場合がある)である。
酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩における酸性度は、酸解離定数(pKa)で示される。塩(I)及び酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩は、該塩から発生する酸の酸解離定数が、通常−3<pKaの塩であり、好ましくは−1<pKa<7の塩であり、より好ましくは0<pKa<5の塩である。
【0194】
[式(D)中、R
D1及びR
D2は、それぞれ独立に、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシルオキシ基、炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子を表す。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0〜4のいずれかの整数を表し、m’が2以上の場合、複数のR
D1は同一であっても異なってもよく、n’が2以上の場合、複数のR
D2は同一であっても異なってもよい。]
【0195】
R
D1及びR
D2の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のシクロアルキル基、ノルボニル基、アダマンチル基等の単環式又は多環式、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素基;フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等の芳香族炭化水素基;
アルキル−シクロアルキル基、シクロアルキル−アルキル基、アラルキル基(例えば、フェニルメチル基、1−フェニルエチル基等のこれらを組合せることにより形成される基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、上記アシル基にオキシ基(−O−)が結合した基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、上記アルコキシ基にカルボニル基(−CO−)が結合した基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
式(D)においては、R
D1及びR
D2は、互いに独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、炭素数2〜4のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子であることが好ましい。
m’及びn’は、互いに独立に、0〜2のいずれかの整数であることが好ましく、0であることがより好ましい。
【0196】
クエンチャー(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分中、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましく0.01〜4質量%であり、特に好ましく0.01〜3質量%である。
【0197】
<その他の成分>
レジスト組成物は、必要に応じて、上述の成分以外の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある。)を含有していてもよい。その他の成分(F)は、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料等を利用できる。
【0198】
〈レジスト組成物の調製〉
レジスト組成物は、樹脂(A)又は化合物(I)、必要に応じて、その他の樹脂や酸発生剤(B)、溶剤(E)、クエンチャー(C)及びその他の成分(F)を混合することにより調製することができる。
混合順は任意であり、特に限定されるものではない。混合する際の温度は、10〜40℃から、樹脂等の種類、樹脂等の溶剤(E)に対する溶解度等に応じて適切な温度を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて、0.5〜24時間の中から適切な時間を選ぶことができる。なお、混合手段も特に制限はなく、攪拌混合等を用いることができる。
各成分を混合した後は、孔径0.003〜0.2μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
【0199】
<レジストパターンの製造方法>
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
【0200】
レジスト組成物を基板上に塗布するには、スピンコーター等、通常、用いられる装置によって行うことができる。基板としては、シリコンウェハ等の無機基板が挙げられる。レジスト組成物を塗布する前に、基板を洗浄してもよいし、基板上に反射防止膜等を形成してもよい。
【0201】
塗布後の組成物を乾燥することにより、溶剤を除去し、組成物層を形成する。乾燥は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤を蒸発させること(いわゆるプリベーク)により行うか、あるいは減圧装置を用いて行う。加熱温度は50〜200℃であることが好ましく、加熱時間は10〜180秒間であることが好ましい。また、減圧乾燥する際の圧力は、1〜1.0×10
5Pa程度であることが好ましい。
【0202】
得られた組成物層に、通常、露光機を用いて露光する。露光機は、液浸露光機であってもよい。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F
2エキシマレーザ(波長157nm)のような紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、電子線や、超紫外光(EUV)を照射するもの等、種々のものを用いることができる。尚、本明細書において、これらの放射線を照射することを総称して「露光」という場合がある。露光の際、通常、求められるパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源が電子線の場合は、マスクを用いずに直接描画により露光してもよい。
【0203】
露光後の組成物層を、酸不安定基における脱保護反応を促進するために加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)を行う。加熱温度は、通常50〜200℃程度であり、好ましくは70〜150℃程度である。
【0204】
加熱後の組成物層を、通常、現像装置を用いて、現像液を利用して現像する。現像方法としては、ディップ法、パドル法、スプレー法、ダイナミックディスペンス法等が挙げられる。現像温度は5〜60℃であることが好ましく、現像時間は5〜300秒間であることが好ましい。現像液の種類を以下のとおりに選択することにより、ポジ型レジストパターン又はネガ型レジストパターンを製造できる。
【0205】
レジスト組成物からポジ型レジストパターンを製造する場合は、現像液としてアルカリ現像液を用いる。アルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。アルカリ現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
【0206】
レジスト組成物からネガ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として有機溶剤を含む現像液(以下「有機系現像液」という場合がある)を用いる。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;アニソール等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさらに好ましい。
有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンを含む現像液が好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2−ヘプタノンの合計含有率は、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、実質的に酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止してもよい。
【0207】
現像後のレジストパターンをリンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができ、好ましくはアルコール溶剤又はエステル溶剤である。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液を除去することが好ましい。
【0208】
<用途>
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)露光用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物、特にArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物として好適であり、半導体の微細加工に有用である。
【実施例】
【0209】
実施例を挙げて、さらに具体的に説明する。例中、含有量ないし使用量を表す「%」及び「部」は、特記しないかぎり質量基準である。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで下記条件により求めた値である。
装置:HLC−8120GPC型(東ソー社製)
カラム:TSKgel Multipore H
XL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μL
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
また、化合物の構造は、質量分析(LCはAgilent製1100型、MASSはAgilent製LC/MSD型)を用い、分子ピークを測定することで確認した。以下の実施例ではこの分子ピークの値を「MASS」で示す。
【0210】
実施例1:式(I−1)で表される化合物の合成
式(I−1−a)で表される化合物2.03部、ジメチルホルムアミド25部、炭酸カリウム1.58部及びヨウ化カリウム0.47部を混合し、その後、40℃で1時間攪拌した。得られた混合物に、40℃で、式(I−1−b)で表される化合物1.22部を10分かけて滴下し、40℃で2時間撹拌し、さらに100℃で14時間攪拌した。得られた混合物を23℃まで冷却し、混合物にクロロホルム35部及びイオン交換水35部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、1%シュウ酸水25部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水25部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮することにより、式(I−1―c)で表される化合物1.88部を得た。
【0211】
式(I―1−d)で表される化合物0.44部及びクロロホルム10部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物にカンファースルホン酸0.00024部及びクロロホルム0.60部を含む混合溶液を混合し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−1−c)で表される化合物1.34部をクロロホルム1.34部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた混合物に、トリエチルアミン0.006部を添加、攪拌した。その後、2%炭酸水素ナトリウム水溶液5部を加え、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、回収された有機層に、イオン交換水5部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに5回行った。得られた有機層を濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル10部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をアセトニトリルに溶解し、濃縮することにより、式(I―1−e)で表される化合物0.93部を得た。
【0212】
式(I−1−f)で表される化合物0.89部、2,6−ルチジン0.45部及びジメチルホルムアミド0.4部を添加し、23℃で30分間攪拌した。その後、式(I−1−e)で表される化合物0.92部を添加し、23℃で18時間攪拌し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた反応物に、酢酸エチル50部及び飽和塩化アンモニウム水溶液50部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を2回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲル60N(球状、中性)100−210μm 展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1)分取することにより、式(I−1)で表される化合物0.88部を得た。
MASS(質量分析):527.1(分子イオンピーク)
【0213】
実施例2:式(I−5)で表される化合物の合成
式(I―5−d)で表される化合物1.36部及びクロロホルム10部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、カンファースルホン酸0.00024部及びクロロホルム0.60部を含む混合溶液を混合し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−1−c)で表される化合物1.34部をクロロホルム1.34部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた反応マスに、トリエチルアミン0.006部を添加、攪拌した。その後、2%炭酸水素ナトリウム水溶液5部を加え、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、回収された有機層に、イオン交換水5部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに5回行った。得られた有機層を濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル10部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をアセトニトリルに溶解し、濃縮することにより、式(I―5−e)で表される化合物1.61部を得た。
【0214】
式(I−1−f)で表される化合物0.89部、2,6−ルチジン0.45部及びジメチルホルムアミド0.4部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−5−e)で表される化合物1.41部を添加し、23℃で18時間攪拌し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた混合物に、酢酸エチル50部及び飽和塩化アンモニウム水溶液50部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を2回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲル60N(球状、中性)100−210μm 展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1)分取することにより、式(I−5)で表される化合物1.03部を得た。
MASS(質量分析):705.2(分子イオンピーク)
【0215】
実施例3:式(I−34)で表される化合物の合成
式(I―34−d)で表される化合物0.92部及びクロロホルム10部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、カンファースルホン酸0.00024部及びクロロホルム0.60部を含む混合溶液を混合し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−1−c)で表される化合物1.34部をクロロホルム1.34部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた反応マスに、トリエチルアミン0.006部を添加、攪拌した。その後、2%炭酸水素ナトリウム水溶液5部を加え、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、回収された有機層に、イオン交換水5部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに5回行った。得られた有機層を濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル10部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をアセトニトリルに溶解し、濃縮することにより、式(I―34−e)で表される化合物1.21部を得た。
【0216】
式(I−1−f)で表される化合物0.45部、2,6−ルチジン0.23部及びジメチルホルムアミド0.2部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−34−e)で表される化合物0.59部を添加し、23℃で18時間攪拌し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた混合物に、酢酸エチル30部及び飽和塩化アンモニウム水溶液30部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水50部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を2回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲル60N(球状、中性)100−210μm 展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1)分取することにより、式(I−34)で表される化合物0.55部を得た。
MASS(質量分析):619.1(分子イオンピーク)
【0217】
実施例4:式(I−35)で表される化合物の合成
式(I―35−d)で表される化合物1.06部及びクロロホルム10部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、カンファースルホン酸0.00024部及びクロロホルム0.60部を含む混合溶液を混合し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−1−c)で表される化合物1.34部をクロロホルム1.34部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた反応マスに、トリエチルアミン0.006部を添加、攪拌した。その後、2%炭酸水素ナトリウム水溶液5部を加え、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、回収された有機層に、イオン交換水5部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに5回行った。得られた有機層を濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル10部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をアセトニトリルに溶解し、濃縮することにより、式(I―35−e)で表される化合物1.48部を得た。
【0218】
式(I−1−f)で表される化合物0.45部、2,6−ルチジン0.23部及びジメチルホルムアミド0.2部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I−35−e)で表される化合物0.63部を添加し、23℃で18時間攪拌し、さらに、23℃で18時間攪拌した。得られた混合物に、酢酸エチル30部及び飽和塩化アンモニウム水溶液30部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水50部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を2回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲル60N(球状、中性)100−210μm 展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1)分取することにより、式(I−35)で表される化合物0.69部を得た。
MASS(質量分析):647.1(分子イオンピーク)
【0219】
樹脂の合成
樹脂の合成に使用した化合物(モノマー)を下記に示す。以下、これらの化合物をその式番号に応じて、「モノマー(a1−1−2)」、「化合物(I−1)」等という。
【0220】
実施例5〔樹脂A1の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及び化合物(I−1)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):化合物(I−1)〕が、30:14:6:20:25:5の割合となるように混合し、さらに、このモノマー混合物に、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを混合した。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%となるように添加した。これを73℃で約5時間加熱することにより重合した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を、メタノール/水混合溶媒中でリパルプし、ろ過することにより、重量平均分子量7.1×10
3の樹脂A1を収率68%で得た。この樹脂A1は、以下の構造単位を有する。
【0221】
【0222】
実施例6〔樹脂A2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−4−2)及び化合物(I−1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2):化合物(I−1)〕が45:14:2.5:33.5:5となるように混合した以外は実施例5と同様の方法により重量平均分子量7.3×10
3の樹脂A2を収率55%で得た。この樹脂A2は、以下の構造単位を有する。
【0223】
実施例7〔樹脂A3の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及び化合物(I−5)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):化合物(I−5)〕が、30:14:6:20:25:5の割合となるように混合し、約5時間加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.0×10
3の樹脂A3を収率74%で得た。この樹脂A3は、以下の構造単位を有する。
【0224】
実施例8〔樹脂A4の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−4−2)及び化合物(I−5)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2):化合物(I−5)〕が45:14:2.5:33.5:5となるように混合し、約5時間の加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.1×10
3の樹脂A4を収率60%で得た。この樹脂A4は、以下の構造単位を有する。
【0225】
実施例9〔樹脂A5の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及び化合物(I−34)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):化合物(I−34)〕が、30:14:6:20:25:5の割合となるように混合し、約5時間加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.2×10
3の樹脂A5を収率78%で得た。この樹脂A5は、以下の構造単位を有する。
【0226】
実施例10〔樹脂A6の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及び化合物(I−35)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):化合物(I−35)〕が、30:14:6:20:25:5の割合となるように混合し、約5時間加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.5×10
3の樹脂A6を収率74%で得た。この樹脂A6は、以下の構造単位を有する。
【0227】
実施例11〔樹脂A7の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−4−2)及び化合物(I−34)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2):化合物(I−34)〕が45:14:2.5:33.5:5となるように混合し、約5時間の加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量6.9×10
3の樹脂A7を収率62%で得た。この樹脂A7は、以下の構造単位を有する。
【0228】
実施例12〔樹脂A8の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−4−2)及び化合物(I−35)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2):化合物(I−35)〕が45:14:2.5:33.5:5となるように混合し、約5時間の加熱を75℃で行った以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.0×10
3の樹脂A8を収率65%で得た。この樹脂A8は、以下の構造単位を有する。
【0229】
合成例1〔樹脂AX1の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及び化合物(IX−1)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):化合物(IX−1)〕が、30:14:6:20:25:5の割合となるように混合した以外は実施例5と同様の方法により重量平均分子量8.8×10
3の樹脂AX1を収率72%で得た。この樹脂AX1は、以下の構造単位を有する。
【0230】
合成例2〔樹脂AX2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−4−2)及び化合物(IX−1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2):化合物(IX−1)〕が45:14:2.5:33.5:5となるように混合した以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量8.3×10
3の樹脂AX2を収率48%で得た。この樹脂AX2は、以下の構造単位を有する。
【0231】
合成例3〔樹脂AA1の合成〕
モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(a3−2−3)を、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3)〕が、30:14:6:20:30の割合となるように混合した以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.8×10
3の樹脂AA1を収率76%で得た。この樹脂AA1は、以下の構造単位を有する。
【0232】
合成例4〔樹脂AA2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)及びモノマー(a3−4−2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−4−2)〕が45:14:2.5:38.5となるように混合した以外は実施例5と同様の方法により、重量平均分子量7.8×10
3の樹脂AA2を収率65%で得た。この樹脂AA2は、以下の構造単位を有する。
【0233】
合成例5〔樹脂X1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a4−1−7)を用い、全モノマー量の1.2質量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、0.7mol%及び2.1mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を、メタノール/水混合溶媒中でリパルプし、ろ過することにより、重量平均分子量1.7×10
4の樹脂X1を収率76%で得た。この樹脂X1は、以下の構造単位を有する。
【0234】
(レジスト組成物の調製)
以下に示す成分の各々を表1に示す質量部で混合して、後述の溶剤に溶解し、孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。
【0235】
【表1】
【0236】
表1において、各符号は、以下の成分を表す。
<樹脂(A)>
A1〜A8、AX1、AX2、AA1、AA2、X1:樹脂A1〜樹脂A8、樹脂AX1、樹脂AX2、樹脂AA1、樹脂AA2、樹脂X1
<化合物(I)>
I−1:式(I−1)で表される化合物
I−5:式(I−5)で表される化合物
<酸発生剤>
IX−1:式(IX−1)で表される化合物:特開2010−53121号公報の実施例に従って合成
IX−2:式(IX−2)で表される化合物:特開2010−53121号公報の実施例に従って合成
B1−21:式(B1−21)で表される塩(特開2012−224611号公報の実施例に従って合成)
B1−22:式(B1−22)で表される塩(特開2012−224611号公報の実施例に従って合成)
<クエンチャー(C)>
D1:式(D1)で示される化合物(東京化成工業(株)製)
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20部
2−ヘプタノン 20部
γ−ブチロラクトン 3.5部
【0237】
<レジストパターンの製造及びその評価>
シリコンウェハに、有機反射防止膜用組成物(ARC−29;日産化学(株)製)を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、ウェハ上に膜厚78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、この有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥(プリベーク)後の膜厚が85nmとなるように塗布(スピンコート)した。塗布後、シリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベークし、組成物層を形成した。組成物層が形成されたシリコンウェハに、液浸露光用ArFエキシマステッパー(XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光)で、コンタクトホールパターン(ホールピッチ100nm/ホール径70nm)を形成するためのマスクを用いて、露光量を段階的に変化させて露光した。なお、液浸媒体としては超純水を使用した。
露光後、前記シリコンウェハを、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間、加熱(ポストエキスポジャーベーク処理)した。次いでこのシリコンウェハを、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行い、レジストパターンを得た。
【0238】
現像後に得られたレジストパターンにおいて、前記マスクを用いて形成したホール径が55nmとなる露光量を実効感度とした。
【0239】
<CD均一性(CDU)評価>
実効感度において、前記マスクで形成したパターンのホール径を、一つのホールにつき24回測定し、その平均値を一つのホールの平均ホール径とした。前記マスクで同一シリコンウェハ上に形成された400個のホールについて、平均ホール径を測定し、これらを母集団として標準偏差を求めた。
標準偏差が2.00nm未満の場合を「○」、
標準偏差が2.00nmより大きい場合を「×」として判断した。
その結果を表2に示す。カッコ内の数値は標準偏差(nm)を示す。
【0240】
【表2】
【0241】
<ネガ型レジストパターンの製造/レジスト組成物の液浸露光評価>
12インチのシリコンウェハ上に、有機反射防止膜用組成物(ARC−29;日産化学(株)製)を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、ウェハ上に膜厚78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、この有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥後の膜厚が85nmとなるように塗布(スピンコート)した。塗布後、シリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベークし、組成物層を形成した。組成物層が形成されたシリコンウェハに、液浸露光用ArFエキシマステッパー(XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光)で、コンタクトホールパターン(ホールピッチ90nm/ホール径55nm)を形成するためのマスクを用いて、露光量を段階的に変化させて露光した。なお、液浸媒体としては超純水を使用した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベークを行った。次いで、このシリコンウェハ上の組成物層を、現像液として酢酸ブチル(東京化成工業(株)製)を用いて、23℃で20秒間ダイナミックディスペンス法によって現像を行うことにより、ネガ型レジストパターンを製造した。
【0242】
現像後に得られたレジストパターンにおいて、前記マスクを用いて形成したホール径が50nmとなる露光量を実効感度とした。
【0243】
<CD均一性(CDU)評価>
実効感度において、ホール径55nmのマスクで形成したパターンのホール径を、一つのホールにつき24回測定し、その平均値を一つのホールの平均ホール径とした。同一ウェハ内の、ホール径55nmのマスクで形成したパターンの平均ホール径を400箇所測定したものを母集団として標準偏差を求め、
標準偏差が1.80nm以下の場合を「○」、
標準偏差が1.80nmより大きい場合を「×」として判断した。
その結果を表3に示す。括弧内の数値は標準偏差(nm)を示す。
【0244】
【表3】
上記の結果から、本発明のレジスト組成物によれば、CD均一性が良好であることがわかる。