説明

レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

【課題】ラインエッジラフネス(LER)に優れたレジストパターンを得ることができるレジスト組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】式(a)で表される構造単位を有する樹脂及び式(B1)で表される塩を含有するレジスト組成物。


[式中、Rは水素原子又はメチル基;Rは脂肪族炭化水素基;Aは、単結合、脂肪族炭化水素基等;Aは、単結合又は脂肪族炭化水素基;環Wは脂肪族環;Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又はペルフルオロアルキル基;Lb1は、2価の脂肪族炭化水素基;Yは、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい脂環式炭化水素基;Z+は、有機カチオンを表す。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レジスト組成物及び該レジスト組成物を用いるレジストパターンの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体の微細加工技術として、ArFエキシマレーザー(波長:193nm)等の短波長光を露光源とするリソグラフィ技術が活発に検討されている。このようなリソグラフィ技術に用いられるレジスト組成物としては、例えば、以下の式(A)で表される構造単位、式(B)で表される構造単位及び式(C)で表される構造単位を有する樹脂と、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネートと、溶剤とを含有するレジスト組成物が知られている(特許文献1)。

【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−58538号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来から知られる上記レジスト組成物により得られるレジストパターンは、そのラインエッジラフネス(以下、場合により「LER」という。)が必ずしも満足できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕式(a)で表される構造単位及び式(B1)で表される塩を含有するレジスト組成物。

[式(a)中、
は、水素原子又はメチル基を表す。
は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基又は式(a10)を表される基を表す。

(式(a10)中、
sは0又は1を表す。
10及びA11は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
12は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
10及びX11は、それぞれ独立に、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。
ただし、A10、A11、A12、X10及びX11の炭素数の合計は6以下である。)
は、単結合又は炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
環Wは、炭素数3〜36の脂肪族環を表す。]

[式(B1)中、
1及びQ2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。
b1は、炭素数1〜17の2価の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素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、該脂肪族炭化水素基及び該脂環式炭化水素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で置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
〔2〕前記式(a)のAが、単結合又は−CH−CO−O−である前記〔1〕記載のレジスト組成物。
〔3〕前記式(a)のAが、単結合、−CO−O−CH−又は−O−CR−(R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、R及びRの炭素数の合計は4以下である。)である前記〔1〕又は前記〔2〕記載のレジスト組成物。
〔4〕前記式(a)の

(式中、R及び環Wは前記と同義であり、*は、酸素原子との結合手を表す。)
で表される基が、以下の式(a−a)又は式(a−b)で表される基である前記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載のレジスト組成物。

(式(a−a)及び式(a−b)中、
は前記と同義であり、*は酸素原子との結合手を表す)
〔5〕式(a)で表される構造単位を有する樹脂が、式(a)で表される構造単位に加え、
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(a3−3)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する樹脂である前記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載のレジスト組成物。

[式(a3−1)中、
a4は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。p1が2以上の場合、複数のRa21は互いに同一であっても異なってもよい。
式(a3−2)中、
a5は、酸素原子又は−O−(CH2k4−CO−O−(k4は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
q1は、0〜3の整数を表す。
a22は、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し、q1が2以上の場合、複数のRa22は、互いに同一であっても異なってもよい。
式(a3−3)中、
a6は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
r1は、0〜3の整数を表す。
a23は、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し、r1が2以上の場合、複数のRa23は、互いに同一であっても異なってもよい。]
〔6〕前記式(B1)のYが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の塩である前記〔1〕〜〔5〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔7〕さらに溶剤を含む前記〔1〕〜〔6〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔8〕(1)前記〔1〕〜〔7〕のいずれか記載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)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程を含むレジストパターンの製造方法。
【0006】
本発明は、さらに以下の発明をも含む。
〔9〕式(a)で表される構造単位を有する樹脂が、式(a)で表される構造単位に加え、
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からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する樹脂である前記〔1〕〜〔5〕のいずれか記載のレジスト組成物。

[式(a1−1)中、
a1は、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−(k1は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手である。
a4は、水素原子又はメチル基を表す。
a6は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表す。m1は0〜14の整数を表す。
式(a1−2)中、
a2は、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−(k1は前記と同義である。
)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手である。
a5は、水素原子又はメチル基を表す。
a7は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表す。n1は0〜10の整数を表し、n2は0〜10の整数を表す。]
【発明の効果】
【0007】
本発明のレジスト組成物によれば、ラインエッジラフネス(LER)に優れたレジストパターンを製造できる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明のレジスト組成物(以下、場合により「本レジスト組成物」という。)は、式(a)で表される構造単位を有する樹脂(以下、場合により「樹脂(A)」という)及び式(B1)で表される塩(以下、場合により「酸発生剤(B1)」という)を含む。さらに、溶剤及び/又は塩基性化合物を含むことが好ましい。
本レジスト組成物は、構造単位(a)を有する樹脂(A)と、酸発生剤(B1)との相乗効果によりLERが良好なレジストパターンを製造できるものである。
【0009】
<樹脂(A)>
樹脂(A)は、式(a)で表される構造単位(以下、場合により「構造単位(a)」という。)を有する。

[式(a)中、
は、水素原子又はメチル基を表す。
は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基又は式(a10)で表される基を表す。

(式(a10)中、
sは0又は1を表す。
10及びA11は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
12は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
10及びX11は、それぞれ独立に、酸素原子(−O−)、カルボニル基(−CO−)、カルボニルオキシ基(−CO−O−)又はオキシカルボニル基(−O−CO−)を表す。
ただし、A10、A11、A12、X10及びX11の炭素数の合計は6以下である。)
は、単結合又は炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
環Wは、炭素数3〜36の脂肪族環を表す。]
【0010】
及びAにおける脂肪族炭化水素基は、典型的には炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、該アルカンジイル基は直鎖でも、分岐していてもよい。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、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−ジイル基及びヘキサン−1,6−ジイル基などの直鎖のアルカンジイル基、この直鎖のアルカンジイル基に、側鎖アルキル基を有する分岐したアルカンジイル基などが挙げられる。
【0011】
式(a10)で表される基のうち、X11が酸素原子である基としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0012】
式(a10)で表される基のうち、X11がカルボニル基である基としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0013】
式(a10)で表される基のうち、X11がカルボニルオキシ基である基としては、−CH−CO−O−、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0014】
式(a10)で表される基のうち、X11がオキシカルボニル基である基としては、−CH−O−CO−、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0015】
中でも、Aとしては、単結合又は−CH−CO−O−が好ましい。
【0016】
の脂肪族炭化水素基を構成す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た基としては、式(a10)で表される基として例示したものに加え、−O−、−O−CO−なども挙げられる。中でも、Aとしては、−O−CH−、−O−C(CH)H−又は−CO−O−CH−が好ましい。
【0017】
の脂肪族炭化水素基は、アルキル基などの鎖式炭化水素基であっても、脂環式炭化水素基であっても、これらを組み合わせた脂肪族炭化水素基であってもよい。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、ヘプチル基及びオクチル基などが挙げられ、これら直鎖でも、分岐していてもよい。また、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、シクロヘプチル基及びシクロオクチル基など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、アダマンチル基及びノルボルニル基などが挙げられる。
【0018】
環Wは炭素数3〜36の脂肪族環を表す。該脂肪族環は部分的に、炭素炭素二重結合などの不飽和結合を有していてもよいが、該不飽和結合を有しない飽和の環であることが好ましい。該脂肪族環の炭素数は、5〜18の範囲が好ましく、6〜12の範囲がより好ましい。
飽和の脂肪族環としては、好ましくはシクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、ノルボルナン環及びアダマンタン環などが挙げられる。中でも、シクロヘキサン環及びアダマンタン環がより好ましい。
式(a)において、

(式中、R及び環Wは上記と同じ意味を表し、*は、酸素原子との結合手を表す。)
で表される基は、以下の式(a−a)又は式(a−b)で表される基であることが好ましい。これらの基とすると、LERがより良好なレジストパターンを製造できる。

(式(a−a)及び式(a−b)中、
は前記と同義であり、*は酸素原子との結合手を表す)
【0019】
構造単位(a)としては、以下のものが好ましい。

【0020】

【0021】

また、上記の式(a−1)〜式(a−13)で表される構造単位(a)の部分構造M(R=メチル基)を、部分構造A(R=水素原子)に置き換えたものも、構造単位(a)として挙げることができる。

【0022】
構造単位(a)としては、式(a−a’)で表される構造単位が好ましい。

[式(a−a’)中、R、R、A及びAは、前記と同義である。]
【0023】
式(a)で表される構造単位は、以下の式(a’)で表される化合物(以下、「化合物(a’)」という。)から誘導される。

(式(a’)中、R、R、A、A及び環Wは前記と同義である。)
【0024】
化合物(a’)の製造方法を、以下の式(a1)で表される化合物の製造方法を一例にとって説明する。

[式(a1)中、R、R及び環Wは、前記と同義である。]
【0025】
まず、溶媒中、式(a1−a)で表される化合物と、式(a1−b)で表される化合物とを塩基の存在下で反応させることにより、式(a1−c)で表される化合物を得る。この反応においては、溶媒としてはテトラヒドロフラン等が挙げられ、塩基としてはピリジン等が挙げられる。

[式中、X及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を表す。R及び環Wは前記と同義である。]
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、塩素原子が好ましい。
式(a1−a)で表される化合物としては、例えば、2−メチル−2−アダマンタノール、2−エチル−2−アダマンタノールなどが挙げられる。
式(a1−b)で表される化合物としては、例えば、クロロアセチルクロリドなどが挙げられる。
【0026】
続いて、溶媒中、前記式(a1−c)で表される化合物と、式(a1−d)で表される化合物とを触媒の存在下で反応させることにより、式(a1)で表される化合物を得ることができる。この反応においては、溶媒としてはジクロロエタンなどが挙げられ、触媒としては水素化ナトリウムなどが挙げられる。

[式中、R、R及び環Wは、前記と同義である。]
【0027】
樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対する構造単位(a)の含有割合は1〜60モル%の範囲が好ましく、5〜55モル%の範囲がより好ましく、10〜50モル%の範囲がさらに好ましい。このような含有割合で構造単位(a)を有する樹脂(A)は、当該樹脂(A)の製造時に用いる全モノマーの総モル量に対して、化合物(a’)の使用モル量を調節すればよい。
【0028】
樹脂(A)は、アルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となる特性を有する。なお、ここでいう「酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となる」とは、酸との接触前ではアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、酸との接触後にはアルカリ水溶液に可溶となることを意味する。
そのために、樹脂(A)は、構造単位(a)を有する。つまり、構造単位(a)は、上述した特性を発揮させるために、後述するような酸不安定基を有する構造単位である。上述した式(a−1)〜式(a−13)で示される構造単位及びこれらの構造単位の部分構造Mを部分構造Aに置き換えたものは、いずれも酸不安定基を有する構造単位である。
【0029】
本明細書に示す種々の化合物において、官能基(基)を示すことがあるが、ここで共通する基を定義する。このような定義において、「C」に付して記載した数値は、各々の基の炭素数を示す。
【0030】
本明細書において、「炭化水素基」とは、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基をいう。該脂肪族炭化水素基はさらに鎖式及び脂環式(鎖式炭化水素基及び脂環式炭化水素基)に分類される。特に限定しない限り、以下の「脂肪族炭化水素基」は、鎖式炭化水素基、脂環式炭化水素基及びこれらが組み合わさった脂肪族炭化水素基を含む。
【0031】
鎖式炭化水素基のうち1価のものは、典型的にはアルキル基であり、当該アルキル基としては、メチル基(C)、エチル基(C)、プロピル基(C)、ブチル基(C)、ペンチル基(C)、ヘキシル基(C)、ヘプチル基(C)、オクチル基(C)、デシル基(C10)、ドデシル基(C12)、ヘキサデシル基(C14)、ペンタデシル基(C15)、ヘキシルデシル基(C16)、ヘプタデシル基(C17)及びオクタデシル基(C18)などが挙げられ、これらは直鎖でも分岐していてもよい。また、鎖式炭化水素基は特に限定しない限り、ここに例示したアルキル基の一部に炭素炭素不飽和結合を含んでいてもよい。2価の肪族炭化水素基のうち鎖式炭化水素基は典型的には、ここに示したアルキル基から水素原子を1個取り去ったアルキレン基が該当する。
【0032】
脂環式炭化水素基のうち1価のものは、例えば、脂環式炭化水素から水素原子1個を取り去った基である。該脂環式炭化水素基には、炭素炭素不飽和結合1個程度を含む不飽和のものでもよく、炭素炭素不飽和結合を含まない飽和のものでもよいが、本明細書でいう脂環式炭化水素基は飽和の脂環式炭化水素基であると好ましい。また、脂環式炭化水素基は単環式のものであっても、多環式のものであってもよい。ここでは、水素原子を取り去る前の脂環式炭化水素基を例示することにより、脂環式炭化水素基を例示する。単環式の脂環式炭化水素は、シクロアルカンが好ましく、例えば、
式(KA−1)で表されるシクロプロパン(C)、
式(KA−2)で表されるシクロブタン(C)、
式(KA−3)で表されるシクロペンタン(C)、
式(KA−4)で表されるシクロヘキサン(C)、
式(KA−5)で表されるシクロヘプタン(C)、
式(KA−6)で表されるシクロオクタン(C8)、及び、
式(KA−7)で表されるシクロドデカン(C12

などが挙げられる。
多環式の脂環式炭化水素は例えば、
式(KA−8)で示されるビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン(以下「ノルボルナン」という場合がある。)(C)、
式(KA−9)で示されるアダマンタン(C10)、
式(KA−10)で示される脂環式炭化水素(C10)、
式(KA−11)で示される脂環式炭化水素(C14)、
式(KA−12)で示される脂環式炭化水素(C17)、
式(KA−13)で示される脂環式炭化水素(C10)、
式(KA−14)で示される脂環式炭化水素(C11)、
式(KA−15)で示される脂環式炭化水素(C15)、
式(KA−16)で示される脂環式炭化水素(C12)、
式(KA−17)で示される脂環式炭化水素(C14)、
式(KA−18)で示される脂環式炭化水素(C15)、
式(KA−19)で示される脂環式炭化水素(C17)、
式(KA−20)で示される脂環式炭化水素(C9)、
式(KA−21)で示される脂環式炭化水素(C8)及び、
式(KA−22)で示される脂環式炭化水素(C10



などが挙げられる。なお、ここに示した脂環式炭化水素を「式(KA−1)〜式(KA−22)の脂環式炭化水素」という場合がある。
2価の脂環式炭化水素基とは、式(KA−1)〜式(KA−22)の脂環式炭化水素から水素原子を2個取り去った基が挙げられる。
【0033】
芳香族炭化水素基は、1価の芳香族炭化水素基であり、典型的にはアリール基である。具体的にいえば、フェニル基(C)、ナフチル基(C10)、アントリル基(C14)、ビフェニル基(C12)、フェナントリル基(C14)及びフルオレニル基(C13)などを挙げることができる。
【0034】
脂肪族炭化水素基は置換基を有することがある。該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシル基、アリール基、アラルキル基及びアリールオキシ基を挙げることができる。
【0035】
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。
アルコキシ基としては、メトキシ基(C)、エトキシ基(C)、プロポキシ基(C)、ブトキシ基(C)、ペンチルオキシ基(C)、ヘキシルオキシ基(C)、ヘプチルオキシ基(C7)、オクチルオキシ基(C8)、デシルオキシ基(C10)及びドデシルオキシ基(C12)などが挙げられ、該アルコキシ基は直鎖でも分岐していてもよい。
アシル基としては、アセチル基(C)、プロピオニル基(C)、ブチリル基(C)、バレイル基(C)、ヘキシルカルボニル基(C)、ヘプチルカルボニル基(C7)、オクチルカルボニル基(C8)、デシルカルボニル基(C10)及びドデシルカルボニル基(C12)などのアルキル基とカルボニル基とが結合したものに加え、ベンゾイル基(C7)などのようにアリール基とカルボニル基とが結合したものが挙げられる。該アシル基のうち、アルキル基とカルボニル基とが結合したものの該アルキル基は直鎖でも分岐していてもよい。
アリール基としては、上述の芳香族炭化水素基において、アリール基として例示したものと同じであり、アリールオキシ基としては、該アリール基と酸素原子とが結合したものが挙げられる。
アラルキル基としては、ベンジル基(C7)、フェネチル基(C8)、フェニルプロピル基(C9)、ナフチルメチル基(C11)及びナフチルエチル基(C12)などが挙げられる。
【0036】
芳香族炭化水素基も置換基を有することがある。該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシル基、アルキル基及びアリールオキシ基が挙げられる。該アルキル基は、鎖式脂肪族炭化水素基として例示したものと同じであり、該アルキル基以外のものは、脂肪族炭化水素基の置換基として例示したものと同じものを含む。
【0037】
<構造単位(a1)>
樹脂(A)は、酸不安定基を有する構造単位(ただし、構造単位(a)とは異なる。)(以下、場合により「構造単位(a1)」という。)を、構造単位(a)とともに有していてもよい。
酸不安定基とは、酸との接触により脱離し得る保護基により保護されている親水性基のことをいう。構造単位(a1)を有する樹脂は、酸と接触すると、保護基が脱離して、アルカリ水溶液に可溶になる特性を有する。親水性基としては、ヒドロキシ基及びカルボキシ基が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。親水性基がカルボキシ基である場合の酸不安定基は、該カルボキシ基の水素原子が、有機残基に置き換わり、オキシ基と結合する該有機残基の原子が第三級炭素原子である基が挙げられる。このような酸不安定基のうち、好ましい酸不安定基は例えば、以下の式(1)で表される基(以下、場合により「酸不安定基(1)」という。)である。

式(1)中、
a1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表し、Ra1及びRa2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の環を形成してもよい。Ra1及びRa2が互いに結合して形成される環又は該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。*は結合手を表す。
【0038】
a1〜Ra3の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基又は脂環式炭化水素基であると好ましい。このアルキル基の具体例は、すでに例示したアルキル基のうち、炭素数が1〜8のものが好ましい。
a1〜Ra3の脂環式炭化水素基は、すでに例示したもののうち、炭素数が8以下の脂環式炭化水素基が好ましい。
【0039】
a1及びRa2が互いに結合して環を形成する場合の−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)で表される基としては、下記に示す基が挙げられる。このような環の炭素数は、好ましくは3〜12の範囲である。

【0040】
酸不安定基(1)の具体例は、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1〜Ra3が全てアルキル基である基、このアルキル基のうち、1つはtert−ブトキシカルボニル基であると好ましい。)、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、Ra1及びRa2が互いに結合し、これらが結合する炭素原子とともにアダマンチル環を形成し、Ra3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、Ra1及びRa2がアルキル基であり、Ra3がアダマンチル基である基)などが挙げられる。
【0041】
一方、親水性基がヒドロキシ基である場合の酸不安定基としては、該ヒドロキシ基の水素原子が、有機残基に置き換わり、アセタール構造又はケタール構造を含む基となったものが挙げられる。このような酸不安定基のうち、好ましい酸不安定基は例えば、以下の式(2)で表される基(以下、場合により「酸不安定基(2)」という場合がある。)である。

式(2)中、Rb1及びRb2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、Rb3は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、Rb2及びRb3は互いに結合して、それらが各々結合する炭素原子及び酸素原子とともに炭素数3〜20の環を形成してもよい。Rb2及びRb3は互いに結合して形成される環又は該炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。*は結合手を表す。
【0042】
b1〜Rb3の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれでもよく、その具体例も炭素数の上限が20以下である範囲において、すでに例示したものと同じものを含むが、酸不安定基(2)としては、Rb1及びRb2のうち、少なくとも1つは水素原子であるものが好ましい。
【0043】
酸不安定基(2)としては、以下の基が挙げられる。

【0044】
酸不安定基を有する構造単位(a1)は、好ましくは、この酸不安定基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマーから誘導された構造単位、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から誘導された構造単位である。構造単位(a1)は、酸不安定基(1)及び酸不安定基(2)をともに有するものであってもよいが、酸不安定基(1)及び酸不安定基(2)のいずれかを有する構造単位(a1)が好ましく、酸不安定基(1)を有する構造単位(a1)がより好ましい。
【0045】
酸不安定基(1)を有する構造単位(a1)の中でも、該酸不安定基(1)が、炭素数5〜20の脂環式炭化水素構造を有する基が好ましい。立体的に嵩高い脂環式炭化水素構造を有する基を有する樹脂(A)は、該樹脂(A)を含む本レジスト組成物を用いてレジストパターンを製造したとき、より良好な解像度でレジストパターンを製造することができる。
【0046】
脂環式炭化水素構造を有する基である酸不安定基(1)を有する構造単位(a1)の中でも、式(a1−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(a1−1)」という場合がある。)又は式(a1−2’)で表される構造単位(以下、「構造単位(a1−2’)」という場合がある。)が好ましい。
樹脂(A)は、これらを単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。

[式(a1−1)中、
a1は、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−(k1は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手である。
a4は、水素原子又はメチル基を表す。
a6は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表す。m1は0〜14の整数を表す。
式(a1−2’)中、
a2は、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−(k1は前記と同義である。
)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手である。
a5は、水素原子又はメチル基を表す。
a7は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表す。n1は0〜10の整数を表す。n2は0〜3の整数を表す。]
【0047】
a1及びLa2としては、酸素原子又は、k1が1〜4の−O−(CH2k1−CO−O−で表される基が好ましく、酸素原子又は、−O−CH2−CO−O−がより好ましく、酸素原子が特に好ましい。
a4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6及びRa7の脂肪族炭化水素基のうち、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基である。Ra6及びRa7の脂肪族炭化水素基はそれぞれ独立に、好ましくは炭素数8以下のアルキル基又は炭素数8以下の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは炭素数6以下のアルキル基又は炭素数6以下の脂環式炭化水素基である。
m1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n2は、好ましくは0〜2の整数、より好ましくは0又は1である。
【0048】
構造単位(a1−1)としては、例えば、以下のものが挙げられる。

【0049】

【0050】

【0051】

【0052】

【0053】

ここに示す式(a1−1−1)〜式(a1−1−38)で示される構造単位において、上述した部分構造Mを部分構造Aに置き換えたものも構造単位(a1−1)の具体例として挙げることができる。
【0054】
以上の構造単位(a1−1)としては、式(a1−1−1)、式(a1−1−2)及び式(a1−1−3)の構造単位並びにこれらの構造単位の部分構造Mが部分構造Aに置き換えられたものが好ましく、式(a1−1−1)、式(a1−1−2)及び式(a1−1−3)の構造単位がより好ましく、式(a1−1−1)及び式(a1−1−2)の構造単位がさらに好ましい。これら好ましい構造単位(a1−1)を有する樹脂(A)は、樹脂(A)を製造する際に、2−メチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート又は2−イソプロピルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートを製造用原料(モノマー)として用いればよい。
【0055】
構造単位(a1−2)において、n2が0又は1である好適例は以下のとおりである。
また、ここに示す式(a1−2−1)〜式(a1−2−4)で示される構造単位(a1−2)において、上述した部分構造Mを部分構造Aに置き換えたものも構造単位(a1−2)が挙げられる。

以上の構造単位(a1−2)としては、式(a1−2−2)、式(a1−2−4)、式(a1−2−2)の部分構造Mが部分構造Aに置き換えられたもの及び式(a1−2−4)の部分構造Mが部分構造Aに置き換えられたものが好ましく、式(a1−2−2)の構造単位(a1−2)がより好ましい。構造単位(a1−2−2)を有する樹脂(A)を製造するためには、1−エチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートをモノマーとして用いて、樹脂(A)を製造すればよい。
【0056】
樹脂(A)が、構造単位(a1)[構造単位(a1−1)及び/又は構造単位(a1−2)]を有する場合、樹脂(A)の全構造単位を100モル%としたとき、これらの構造単位の合計含有割合は、10〜95モル%の範囲が好ましく、15〜90モル%の範囲がより好ましく、20〜85モル%の範囲がさらに好ましい。構造単位(a1−1)及び/又は構造単位(a1−2)の含有割合の合計を、このような範囲にするためには、樹脂(A)を製造する際に、全モノマーに対する、これらの構造単位を誘導するモノマーの合計使用量を調整すればよい。
【0057】
樹脂(A)は、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の他に、以下に示す、酸不安定基を有する他の構造単位(a1)を有していてもよい。
他の構造単位(a1)としては、例えば、以下の式(a1−3)で表されるノルボルネン環を有するモノマー(以下、「モノマー(a1−3)」という場合がある。)から誘導されるものが挙げられる。

式(a1−3)中、
a9は、水素原子、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基、カルボキシル基、シアノ基又は−COORa13を表す。
a13は、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。なお、アルコキシカルボニル基のうち、Ra13は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜20の脂環式炭化水素基である。
a10、Ra11及びRa12は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表すか、或いは、Ra10及びRa11が互いに結合して、これらが結合している炭素原子とともに、炭素数3〜20の環を形成し、該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子は、ヒドロキシ基などで置換されていてもよく、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
【0058】
a9のヒドロキシ基を有するアルキル基としては例えば、ヒドロキシメチル基及び2−ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
a10〜Ra12の脂肪族炭化水素基としては、鎖式炭化水素基(例えば、アルキル基)及び脂環式炭化水素基が挙げられ、炭素数20以下の範囲において、すでに例示したものを含む。
a10及びRa11が互いに結合して形成される環は脂環式炭化水素環が好ましく、シクロへキサン環及びアダマンタン環がより好ましい。
【0059】
a9の−COORa13としては例えば、メトキシカルボニル基(C)及びエトキシカルボニル基(C)など、すでに例示したアルコキシ基にカルボニル基がさらに結合した基が挙げられる。
【0060】
モノマー(a1−3)としては例えば、5−ノルボルネン−2−カルボン酸−tert−ブチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−シクロヘキシル−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチルシクロヘキシル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−メチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−エチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−メチルシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチル−1−(4−オキソシクロヘキシル)エチル及び5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチルなどが挙げられる。
【0061】
モノマー(a1−3)を用いて製造された樹脂(A)にはモノマー(a1−3)に由来する、立体的に嵩高い構造単位が含まれることになる。そのため、この構造単位を有する樹脂(A)を含む本レジスト組成物を用いてレジストパターンを製造すれば、より良好な解像度でレジストパターンを得ることができる。さらにモノマー(a1−3)を用いることにより、樹脂(A)の主鎖に剛直なノルボルナン環を導入できるため、該樹脂(A)を含む本レジスト組成物は、ドライエッチング耐性に優れたレジストパターンが得られ易いという傾向がある。
【0062】
上述のように、良好な解像度でレジストパターンを製造できることや、ドライエッチング耐性に優れたレジストパターンが得られ易いという点では、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対する、モノマー(a1−3)に由来する構造単位の含有割合は10〜95モル%の範囲が好ましく、15〜90モル%の範囲がより好ましく、20〜85モル%の範囲がさらに好ましい。
【0063】
酸不安定基(2)を有するモノマーとしては、例えば、以下の式(a1−4)で表されるモノマー(以下、「モノマー(a1−4)」という場合がある。)が挙げられる。

式(a1−4)中、
a32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。
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のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上である場合、複数のRa33は同一であっても異なってもよい。
a34及びRa35はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
a2は、単結合又は炭素数1〜17の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基及び炭素数2〜4のアシルオキシ基で置換されていてもよい。Xa2の脂肪族炭化水素基としては、鎖式炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は−N(R)−で示される基に置き換わっていてもよい。ここで、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a3は、炭素数1〜18の炭化水素基であり、好ましくは、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であり、該炭化水素基は、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のアシル基又は炭素数2〜4のアシルオキシ基を有していてもよい。
【0064】
a32のアルキル基としては、炭素数1〜6の範囲において、すでに例示したものを含む。ハロゲン原子を有するアルキル基としては、このアルキル基を構成する水素原子がハロゲン原子に置き換わったものである。具体的にハロゲン原子を有するアルキル基を挙げると、例えば、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及びトリヨードメチル基などである。
a32及びRa33のハロゲン原子、アルコキシ基及びアシル基の具体例はすでに例示したものを含む。
a34及びRa35の炭化水素基は、鎖式炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれであってもよい。その具体例は、各々の炭素数の範囲において、すでに例示したものを含む。鎖式炭化水素基としては、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−エチルヘキシル基が好ましく、脂環式炭化水素基としては、シクロヘキシル基、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−イル基及びイソボルニル基などが好ましい。芳香族炭化水素基は、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及び2−メチル−6−エチルフェニルが好ましい。
【0065】
a32及びRa33がアルキル基である場合、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、メチル基が特に好ましい。
a33のアルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
a2及びYa3の置換基は好ましくはヒドロキシ基である。
基が特に好ましい。
【0066】
モノマー(a1−4)としては、例えば、以下のものが挙げられる。なお、以下の例示において、ベンゼン環を構成する水素原子は、置換基(Ra33)で置換されていてもよい。

【0067】

【0068】

【0069】

【0070】
樹脂(A)が、モノマー(a1−4)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、10〜95モル%の範囲が好ましく、15〜90モル%の範囲がより好ましく、20〜85モル%の範囲がさらに好ましい。
【0071】
酸不安定基(2)を有するモノマーとして、例えば、式(a1−5)で表されるモノマー(以下、「モノマー(a1−5)」という場合がある。)も用いることができる。

[式(a1−5)中、
31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。
、L及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の炭素数1〜10の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成する水素原子はハロゲン原子、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のアシル基又は炭素数2〜4のアシルオキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は−CO−、−O−、−S−又は−SO−で置き換わってもよい。
は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成する水素原子はハロゲン原子、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のアシル基又は炭素数2〜4のアシルオキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は−CO−、−O−、−S−又は−SO−で置き換わっていてもよい。
S1及びS1’は、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。]
【0072】
式(a1−5)において、R31は、水素原子及びメチル基が好ましい。
は、酸素原子が好ましい。
及びLは、それぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子である。L及びLは、一方が酸素原子、他方が硫黄原子であることが好ましい。
s1は、1が好ましい。
s1’は、0〜2の整数が好ましい。
は、単結合又は炭素数1〜6のアルキレン基であり、該アルキレン基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。Zとしては、単結合又は−CH−CO−O−で表される基が好ましい。
【0073】
モノマー(a1−5)の具体例は、以下のとおりである。これらのモノマーは、R31がメチル基であるが、R31が水素原子のものも、モノマー(a1−5)の具体例である。
【0074】

【0075】

【0076】
樹脂(A)が、モノマー(a1−5)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、10〜95モル%の範囲が好ましく、15〜90モル%の範囲がより好ましく、20〜85モル%の範囲がさらに好ましい。
【0077】
<酸安定構造単位>
樹脂(A)は、構造単位(a)及び構造単位(a1)に加えて、酸不安定基を有さない構造単位(以下、場合により「酸安定構造単位」という場合がある。)を有していることが好ましい。
【0078】
樹脂(A)が酸安定構造単位を有する場合、構造単位(a1)の含有割合を基準にして、酸安定性構造単位の含有割合を定めるとよい。構造単位(a1)の含有割合と酸安定性構造単位の含有割合との比は、〔構造単位(a1)〕/〔酸安定構造単位〕で表して、好ましくは10〜80モル%/90〜20モル%であり、より好ましくは20〜60モル%/80〜40モル%である。また、構造単位(a1)がアダマンタン環を有する構造単位、特に構造単位(a1−1)を含む場合、構造単位(a1)の総量(100モル%)に対して、構造単位(a1−1)の割合を15モル%以上とすることが好ましい。このようにすると、樹脂(A)を含む本レジスト組成物から得られるレジストパターンのドライエッチング耐性がより良好になる傾向がある。
【0079】
酸安定構造単位としては、ヒドロキシ基又はラクトン環を有する構造単位が好ましい。ヒドロキシ基を有する酸安定構造単位(以下、「酸安定構造単位(a2)」という場合がある。)及び/又はラクトン環を含有する酸安定構造単位(以下、「酸安定構造単位(a3)」という場合がある。)を有する樹脂(A)は、樹脂(A)を含む本レジスト組成物を基板に塗布したとき、基板上に形成される塗布膜、又は塗布膜から得られる組成物層が基板との間に優れた密着性を発現し易くなり、この本レジスト組成物は良好な解像度で、レジストパターンを製造することができる。
【0080】
<酸安定構造単位(a2)>
酸安定構造単位(a2)を樹脂(A)に導入する場合、樹脂(A)を含む本レジスト組成物からレジストパターンを製造する際の露光源の種類によって、各々、好適な酸安定構造単位(a2)を選択することができる。すなわち、本レジスト組成物を、KrFエキシマレーザ露光(波長:248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合には、酸安定構造単位(a2)として、フェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定構造単位(a2−0)を樹脂(A)に導入することが好ましい。短波長のArFエキシマレーザ露光(波長:193nm)を用いる場合は、酸安定構造単位(a2)として、後述の式(a2−1)で表される酸安定構造単位を樹脂(A)に導入することが好ましい。このように、樹脂(A)が有する酸安定構造単位(a2)は各々、レジストパターンを製造する際の露光源によって好ましいものを選ぶことができるが、樹脂(A)が有する酸安定構造単位(a2)は、露光源の種類に応じて好適な酸安定構造単位(a2)1種のみを有していてもよく、露光源の種類に応じて好適な酸安定構造単位(a2)2種以上を有していてもよく、或いは、露光源の種類に応じて好適な酸安定構造単位(a2)と、それ以外の酸安定構造単位(a2)とを組み合わせて有していてもよい。
【0081】
<酸安定構造単位(a2−1)>
酸安定構造単位(a2−1)としては、以下の式(a2−1)で表される構造単位が挙げられる。

式(a2−1)中、
a3は、酸素原子又は−O−(CH2k2−CO−O−(k2は1〜7の整数を表す。)を表し、*はカルボニル基(−CO−)との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。
【0082】
式(a2−1)では、La3は、好ましくは、酸素原子又は、k2が1〜4の整数である−O−(CH2k2−CO−O−で表される基であり、より好ましくは、酸素原子又は、−O−CH2−CO−O−であり、より好ましくは酸素原子である。
a14は、好ましくはメチル基である。
a15は、好ましくは水素原子である。
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の整数、より好ましくは0又は1である。
【0083】
酸安定構造単位(a2−1)としては、例えば、以下のものが挙げられる。

【0084】

【0085】

ここに示す式(a2−1−1)〜式(a2−1−17)で示される構造単位において、上述した部分構造Mを部分構造Aに置き換えたものも構造単位(a2−1)の具体例として挙げることができる。
【0086】
中でも、式(a2−1−1)、式(a2−1−2)、式(a2−1−13)及び式(a2−1−15)で表される構造単位並びにこれらの構造単位の部分構造Mが部分構造Aに置き換わった構造単位が好ましく、式(a2−1−1)、式(a2−1−2)、式(a2−1−13)及び式(a2−1−15)で表される構造単位がさらに好ましい。これらの構造単位(a2−1)を有する樹脂(A)は、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート、3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリル酸1−(3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イルオキシカルボニル)メチルを、該樹脂(A)の製造用原料(モノマー)として用いることで製造できる。
【0087】
樹脂(A)が、酸安定構造単位(a2−1)を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、3〜40モル%の範囲が好ましく、5〜35モル%の範囲がより好ましく、5〜30モル%の範囲がさらに好ましく、5〜15モル%が特に好ましい。
【0088】
<酸安定構造単位(a2−0)>
酸安定構造単位(a2)としては、以下の式(a2−0)で表される(以下、「酸安定構造単位(a2−0)」という場合がある。)。

[式(a2−0)中、
a30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。
a31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のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のRa31は互いに同一であっても異なってもよい。]
【0089】
a30のハロゲン原子及び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、式(a1−4)のRa32で例示したものと同じである。これらのうち、Ra30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、メチル基が特に好ましい。
a31のアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、炭素数1又は2のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
a31のアルコキシ基としては、式(a1−4)のRa33で例示したものと同じものを挙げることができる。これらのうち、Ra31は、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、メトキシ基が特に好ましい。
ma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。
【0090】
酸安定構造単位(a2−0)としては、以下の式(a2−0)で表されるモノマーが挙げられる。

ここに例示する具体例において、ベンゼン環に結合しているメチル基やエチル基を、Ra31として例示したその他の置換基に置き換えたものも、酸安定モノマー(a2−0)の具体例に含まれる。
【0091】
このような酸安定モノマー(a2−0)を用いて樹脂(A)を製造する場合は、酸安定モノマー(a2−0)にあるフェノール性ヒドロキシ基が保護基で保護されているモノマーを用いることもできる。例えば、酸又は塩基で脱離する保護基で保護されたフェノール性ヒドロキシ基は、酸又は塩基との接触により脱保護されるため、これを用いて重合した重合体から容易に酸安定構造単位(a2−0)の前駆構造単位を有する樹脂を製造することができる。ただし、樹脂(A)は上述のとおり、構造単位(a)等、酸不安定基を有する構造単位を有するので、フェノール性ヒドロキシ基が適当な保護基で保護されてなるモノマーに由来する構造単位を脱保護する際には、この酸不安定基を著しく損なわないよう、塩基との接触により脱保護することが好ましい。塩基との接触により脱保護する保護基としては例えば、アセチル基等が好ましい。塩基としては、例えば、4−ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミン等が挙げられる。
【0092】
酸安定モノマー(a2−0)の中では、4−ヒドロキシスチレン又は4−ヒドロキシ−α−メチルスチレンが特に好ましい。4−ヒドロキシスチレン又は4−ヒドロキシ−α−メチルスチレンを用いて、樹脂(A)を製造する際には、これらにあるフェノール性ヒドロキシ基が適当な保護基で保護したものを用いることが好ましい。
【0093】
樹脂(A)が、酸安定構造単位(a2−0)を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜95モル%の範囲が好ましく、10〜80モル%の範囲がより好ましく、15〜80モル%の範囲がさらに好ましい。
【0094】
<酸安定構造単位(a3)>
酸安定構造単位(a3)が有するラクトン環は例えば、β−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環及びδ−バレロラクトン環のような単環式でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。これらラクトン環の中で、γ−ブチロラクトン環及びγ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が好ましい。
【0095】
酸安定構造単位(a3)は好ましくは、以下の式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表されるものである。樹脂(A)は、これらのうち1種のみを有していてもよく、2種以上を有していてもよい。なお、以下の説明においては、式(a3−1)で示されるものを「酸安定構造単位(a3−1)」といい、式(a3−2)で示されるものを「酸安定構造単位(a3−2)」といい、式(a3−3)で示されるものを「酸安定構造単位(a3−3)」という場合がある。
【0096】

[式(a3−1)中、
a4は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、p1が2以上の場合、複数のRa21は互いに同一であっても異なってもよい。
式(a3−2)中、
a5は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
q1は、0〜3の整数を表す。
a22は、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し、q1が2以上の場合、複数のRa22は、互いに同一であっても異なってもよい。
式(a3−3)中、
a6は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
r1は、0〜3の整数を表す。
a23は、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し、r1が2以上の場合、複数のRa23は、互いに同一であっても異なってもよい。]
【0097】
式(a3−1)〜式(a3−3)において、La4〜La6は、式(a2−1)のLa3で説明したものが挙げられる。
a4〜La6は、それぞれ独立に、酸素原子又は、k3が1〜4の整数である*−O−(CH2k3−CO−O−で表される基が好ましく、酸素原子又は、*−O−CH2−CO−O−がより好ましく、さらに好ましくは酸素原子である。
a18〜Ra21は、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23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及びr1は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1である。
【0098】
酸安定構造単位(a3−1)としては、例えば、以下のものが挙げられる。

【0099】

【0100】
γ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定構造単位(a3−2)としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0101】

【0102】
γ−ブチロラクトン環とシクロヘキサン環との縮合環を有する酸安定構造単位(a3−3)は例えば、以下のものが挙げられる。

ここに示す式(a3−1−1)〜式(a3−1−11)で示される構造単位(a3−1)、式(a3−2−1)〜式(a3−2−11)で示される構造単位(a3−2)及び式(a3−3−1)〜式(a3−3−6)で示される構造単位(a3−3)において、構造単位(a)の例示と同様に、部分構造Mを部分構造Aに置き換えたものも、各々構造単位(a3−1)、構造単位(a3−2)及び構造単位(a3−3)として挙げることができる。また、この例示において、ラクトン環が有する置換基(Ra21〜Ra23)としてメチル基を有するものも例示したが、このメチル基を上述のような基に置き換えたものも、これらの構造単位(a3)の具体例である。
【0103】
ラクトン環を有する酸安定構造単位(a3)の中でも、α−(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、α−(メタ)アクリロイロキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−(メタ)アクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、(メタ)アクリル酸(5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロ−2−オキソ−3−フリル及び(メタ)アクリル酸2−(5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イルオキシ)−2−オキソエチルから誘導される酸安定構造単位(a3)が好ましい。
【0104】
樹脂(A)が、酸安定構造単位(a3−1)、酸安定構造単位(a3−2)及び酸安定構造単位(a3−3)からなる群より選ばれる酸安定構造単位(a3)を有する場合、その合計含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜60モル%の範囲が好ましく、5〜50モル%の範囲がより好ましく、10〜40モル%の範囲がさらに好ましく、15〜40モル%の範囲が特に好ましい。
また、酸安定構造単位(a3−1)、酸安定構造単位(a3−2)及び酸安定構造単位(a3−3)それぞれの含有量は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜55モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。
【0105】
<酸安定モノマー(a4)>
さらに、酸安定モノマー(a2)及び酸安定モノマー(a3)以外の酸安定モノマー(以下、「酸安定モノマー(a4)」という場合がある。)としては、以下の式(a4−1)で表される無水マレイン酸、下記式(a4−2)で表される無水イタコン酸及び下記式(a4−3)で表されるノルボルネン環を有する酸安定モノマー(以下、「酸安定モノマー(a4−3)」という場合がある。)などを挙げることができる。

[式(a4−3)中、
a25及びRa26は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基、シアノ基、カルボキシ基又は−COORa27を表すか、或いはRa25及びRa26は互いに結合して−CO−O−CO−を形成する。
a27は、炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。但し−COORa27が酸不安定基となるものは除く(例えばRa27は、第三級炭素原子が−O−と結合するものを含まない)〕]
【0106】
式(a4−3)において、
a25及びRa26のヒドロキシ基を有していてもよいアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基及び2−ヒドロキシエチル基などが好ましい。
a27の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基及び炭素数4〜18の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数4〜12の脂環式炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、2−オキソ−オキソラン−3−イル基及び2−オキソ−オキソラン−4−イル基などがさらに好ましい。
【0107】
酸安定モノマー(a4−3)としては、例えば、2−ノルボルネン、2−ヒドロキシ−5−ノルボルネン、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−ヒドロキシ−1−エチル、5−ノルボルネン−2−メタノール及び5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物などが挙げられる。
【0108】
樹脂(A)が、式(a4−1)で表される無水マレイン酸に由来する構造単位、式(a4−2)で表される無水イタコン酸に由来する構造単位及びモノマー(a4−3)に由来する構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造単位〔酸安定モノマー(a4)に由来する構造単位〕を有する場合、その合計含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、2〜40モル%の範囲から選ばれ、3〜30モル%の範囲が好ましく、5〜20モル%の範囲がさらに好ましい。
【0109】
酸安定モノマー(a4)としては、例えば、式(a4−4)で表されるスルトン環を有する酸安定モノマー(以下、「酸安定モノマー(a4−4)」という場合がある。)などが挙げられる。

[式(a4−4)中、
a7は、酸素原子又は−T−(CH2k2−CO−O−を(k2は1〜7の整数を表す。Tは酸素原子又はNHである。)表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
a28は、水素原子又はメチル基を表す。
16は、置換基を有していてもよいスルトン環基を表す。]
【0110】
スルトン環基に含まれるスルトン環としては、脂環式炭化水素を構成するメチレン基のうち、隣り合うメチレン基2つが、一方が酸素原子、他方がスルホニル基に置き換わったものであり、下記に示すものなどが挙げられる。スルトン環基の代表例は、下記スルトン環にある水素原子の1つが、結合手に置き換わったものであり、式(a4−4)においてはLa7との結合手が該当する。

置換基を有していてもよいスルトン環基とは、上述の結合手に置き換わった水素原子以外の水素原子がさらに置換基(水素原子以外の1価の基)で置き換わったものであり、該置換基は、ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜7のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜7のアシル基及び炭素数1〜8のアシルオキシ基からなる群より選ばれる。
【0111】
酸安定モノマー(a4−4)としては、例えば、以下のものが挙げられる。

【0112】

【0113】

【0114】

【0115】

【0116】

【0117】

【0118】

【0119】

【0120】

【0121】

【0122】

ここに示した酸安定モノマー(a4−4)において、部分構造M’を部分構造A’に置き換えたものも、酸安定モノマー(a4−4)として挙げることができる。

【0123】
樹脂(A)が、酸安定モノマー(a4−4)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、2〜40モル%の範囲から選ばれ、3〜35モル%の範囲が好ましく、5〜30モル%の範囲がさらに好ましい。
【0124】
また、酸安定モノマー(a4)としては、例えば、以下に示すようなフッ素原子を有する酸安定モノマー〔以下、「酸安定モノマー(a4−5)」という場合がある。〕も使用できる。

【0125】
このような酸安定モノマー(a4−5)の中でも、単環式又は多環式の脂環を有する(メタ)アクリル酸5−(3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−[トリフルオロメチル]プロピル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル、(メタ)アクリル酸6−(3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−[トリフルオロメチル]プロピル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル、(メタ)アクリル酸4,4−ビス(トリフルオロメチル)−3−オキサトリシクロ[4.2.1.02,5]ノニルが好ましい。
【0126】
樹脂(A)が、酸安定モノマー(a4−5)に由来する構造単位を有する場合、その合計含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、1〜20モル%の範囲から選ばれ、2〜15モル%の範囲が好ましく、3〜10モル%の範囲がさらに好ましい。
【0127】
<酸安定モノマー(a4−6)>
酸安定モノマー(a4−6)は以下の式(3)で表される基を有するモノマーである。

[式(3)中、R10は、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を表す。*は結合手を表す。]
【0128】
10のフッ化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、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、ペルフルオロペンチル基、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が挙げられる。
【0129】
10のフッ化アルキル基は、その炭素数が1〜4であると好ましく、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基及びペルフルオロプロピル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
【0130】
式(3)で表される基を有する酸安定モノマー(a4−6)としては、例えば、以下で表されるものが挙げられる。


ここに示した酸安定モノマー(a4−6)の具体例において、酸安定モノマー(a4−4)の例示と同様に、部分構造M’を部分構造A’に置き換えたものも、酸安定モノマー(a4−6)として含む。
【0131】
また、酸安定モノマー(a4−6)としては、以下のものも挙げることができる。

【0132】
樹脂(A)が、酸安定モノマー(a4−6)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜90モル%の範囲から選ばれ、10〜80モル%の範囲が好ましく、20〜70モル%の範囲がさらに好ましい。
【0133】
<酸安定モノマー(a4−7)>
酸安定モノマー(a4)としては、以下の式(4)で表される基を有するモノマーが挙げられる。


[式(4)中、
11は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
12は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。
は、単結合、−(CHm10−SO−O−*又は−(CHm10−CO−O−*を表し、ここに示す該〔−(CHm10−〕を構成するメチレン基は、酸素原子、カルボニル基又はスルホニル基に置き換わっていてもよく、該〔−(CHm10−〕を構成する水素原子は、フッ素原子に置き換わっていてもよい。
m10は、1〜12の整数を表す。]
【0134】
11における炭素数6〜12の芳香族炭化水素基は、炭素数の上限が異なる以外は、式(2)のRb1〜Rb3におけるアリール基の例示と同じものを含む。これら芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基は、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、フェニル基、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、フェニルオキシ基及びtert−ブチルフェニル基などである。なお、炭素数1〜4のアルキル基が置換したアリール基とは、Rb1〜Rb3として例示したものと同じである。
【0135】
11としては、以下の基が挙げられる。なお、*は炭素原子との結合手である。

【0136】
12における炭素数1〜12の炭化水素基は、鎖式脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれでもよい。
脂肪族炭化水素基としては、典型的にはアルキル基であり、その具体例は式(a1−4)のRa34及びRa35として例示したものと同じである。脂環式炭化水素基としては、炭素数の上限が異なる以外は、式(1)のRa1〜Ra3で例示したものと同じある。
なお、R12が脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である場合、これら脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子としては、ハロゲン原子、硫黄原子、酸素原子及び窒素原子などである〔連結基として、スルホニル基、カルボニル基を含む形態でもよい〕。
このようなヘテロ原子を含むR12としては、以下の基が挙げられる。

【0137】
12が芳香族炭化水素基である場合、その具体例は、R11の場合と同じである。
【0138】
としては、下記に示す基が挙げられる。式(A−1)で表される基は単結合を表す。

【0139】
式(4)で表される基を含む酸安定モノマー(a4−7)としては、例えば、式(a4−7)で表されるモノマーが挙げられる。

[式(a4−7)中、
13は、水素原子又はメチル基を表す。
11、R12及びAは、上記と同じ意味を表す。]
【0140】
式(a4−7)で表される化合物としては、例えば、以下で表される化合物が挙げられる。

ここに示した酸安定モノマー(a4−7)の具体例において、酸安定モノマー(a4−4)の例示と同様に、部分構造M’を部分構造A’に置き換えたものも、酸安定モノマー(a4−7)の具体例として含む。
【0141】
樹脂(A)が、酸安定モノマー(a4−7)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜90モル%の範囲が好ましく、10〜80モル%の範囲がより好ましく、20〜70モル%の範囲がさらに好ましい。
【0142】
<酸安定モノマー(a4−8)>
酸安定モノマー(a4)としては、以下の式(a4−8)で示されるモノマーが挙げられる。


[式(a4−8)中、
環Wは、炭素数3〜36の脂環式炭化水素環を表す。
は、単結合又は炭素数1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよいが、Aのうち、酸素原子に結合している原子は炭素原子である。
14は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
15及びR16は、それぞれ独立に、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
【0143】
環Wは、単環式又は多環式の炭素数3〜36の脂環式炭化水素環であり、その炭素数は5〜18の範囲が好ましく、6〜12の範囲がより好ましい。より具体的には、すでに脂環式炭化水素基の説明において、式(KA−1)〜式(KA−22)の脂環式炭化水素環を挙げることができる。すなわち、式(a6−1)において

で示される部分構造は、式(KA−1)〜式(KA−22)で示した脂環式炭化水素に含まれる1個の水素原子がAとの結合手になり、脂環式炭化水素の環を構成する1つの炭素原子に結合している2つの水素原子が、−O−CO−R15及び−O−CO−R16との結合手に置き換わったものを挙げることができる。
環Wの脂環式炭化水素環は、シクロヘキサン環、アダマンタン環、ノルボルナン環及びノルボルネン環が特に好ましい。
【0144】
の脂肪族炭化水素基は、炭素数が17以下の範囲において、すでに例示したアルカンジイル基及び2価の脂環式炭化水素基を挙げることができ、炭素数が17以下の範囲であれば、アルカンジイル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた脂肪族炭化水素基であってもよい。また、Aの脂肪族炭化水素基は置換基を有していてもよい。
脂肪族炭化水素基としては、以下の式(X−A)、式(X−B)及び式(X−C)で表される基などが挙げられる。

式中、
X1及びXX2は、それぞれ独立に、単結合又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を表し、XX1及びXX2がともに単結合であることはなく、式(X−A)、式(X−B)及び式(X−C)で表される基の総炭素数は17以下である。
【0145】
また、すでに述べたように、Aの脂肪族炭化水素基は、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。このような基の代表例としては、例えば、式(a)の基(a10)で例示したものを含む。
【0146】
は、単結合又は*−(CHs1−CO−O−(*は−O−との結合手を表し、s1は1〜6の整数を表す。)で表される基が好ましく、単結合又は*−CH−CO−O−(*は−O−との結合手を表す。)で表される基がより好ましい。
【0147】
14は、水素原子又はメチル基が好ましい。
【0148】
14、R15及びR16のアルキル基としては、炭素数が1〜6の範囲において、その具体例は、すでに例示したものを含む。ここでいうアルキル基を構成する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子に置き換わったものが、ハロゲン化アルキル基に該当する。かかるハロゲン原子としては、フッ素原子が特に好ましい。R15及びR16のハロゲン化アルキル基のうち、好ましいものとしては、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及びペルフルオロブチル基などが挙げられ、中でも、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基及びペルフルオロプロピル基が挙げられる。
【0149】
酸安定モノマー(a4−8)としては、以下に示すモノマー等が挙げられる。なお、R14〜R16及びAは、前記と同義である。


これらの中でも、

で示される酸安定モノマー(a4−8)がより好ましい。
【0150】
酸安定モノマー(a4−8)として、以下で表されるモノマーが挙げられる。

ここに示した酸安定モノマー(a4−8)において、酸安定モノマー(a4−4)の例示と同様に、部分構造M’を部分構造A’に置き換えたものも、酸安定モノマー(a4−8)の具体例として含む。
【0151】
好ましい酸安定モノマー(a4−8)は例えば、次のようにして製造できる。すなわち、酸安定モノマー(a4−8)は、式(a4−8−a)で表される化合物と、式(a4−8−b)で表される化合物とを反応させることにより製造する。式(a4−8−a)で表される化合物の代表例は例えば、特開2002−226436号公報に記載されている1−メタクリロイルオキシ−4−オキソアダマンタンなどが挙げられる。また、式(a4−8−b)で表される化合物としては、例えばペンタフルオロプロピオン酸無水物、ヘプタフルオロ酪酸無水物及びトリフルオロ酢酸無水物などが挙げられる。この反応は、用いる式(a4−8−b)で表される化合物の沸点温度付近で加温することにより、実施することが好ましい。

[式(a4−8−a)及び式(a4−8−b)中、W、A、R14、R15及びR16は、上記と同じ意味を表す。]
【0152】
樹脂(A)が、酸安定モノマー(a4−8)に由来する構造単位を有する場合、その含有割合は、樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対して、5〜90モル%の範囲が好ましく、10〜80モル%の範囲がより好ましく、20〜70モル%の範囲がさらに好ましい。
【0153】
<樹脂(A)及びその製造方法>
樹脂(A)は、構造単位(a)を誘導する化合物(a’)と、構造単位(a1)を誘導するモノマー[好ましくは、構造単位(a1−1)又は構造単位(a1−2)を誘導するモノマー]を、好ましくは、さらに酸安定構造単位を誘導するモノマーとを共重合させたものであり、より好ましくは、化合物(a’)、構造単位(a1−1)及び/又は構造単位(a1−2)を誘導するモノマー、酸安定構造単位(a2)及び/又は酸安定構造単位(a3)を誘導するモノマーとを共重合させたものである。
樹脂(A)は、構造単位(a1)として、アダマンチル基を有する構造単位(a1−1)及びシクロへキシル基を有する構造単位(a1−2)のうち、少なくとも1種を有することが好ましく、アダマンチル基を有する構造単位(a1−1)を有することがさらに好ましい。酸安定構造単位(a2)としては、ヒドロキシアダマンチル基を有する構造単位(a2−1)を用いることが好ましい。酸安定構造単位(a3)としては、γ−ブチロラクトン環を有する酸安定構造単位(a3−1)及びγ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定構造単位(a3−2)の少なくとも1種を有することが好ましい。樹脂(A)は、上述したようなモノマーを公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって重合(共重合)させればよい。
【0154】
樹脂(A)を、構造単位の組み合わせ(構造単位(a)、構造単位(a1)及び酸安定構造単位)で示すと、以下の表1のようになる。なお、これらの表においては、例えば「式(a−1)」で表される構造単位を、「(a−1)」で示す。
【0155】
【表1】

【0156】
樹脂(A)の重量平均分子量は、2,500以上50,000以下であると好ましく、3,000以上30,000以下がさらに好ましい。なお、ここでいう重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析により、標準ポリスチレン基準の換算値として求められるものであり、該分析の詳細な分析条件は、本願の実施例で詳述する。
【0157】
<酸発生剤(B)>
酸発生剤(B)は、以下の式(B1)で表される塩を含む酸発生剤である。なお、以下の説明において、この酸発生剤(B)のうち、正電荷を有するZは「有機カチオン」といい、該有機カチオンを除去してなる負電荷を有するものを「スルホン酸アニオン」ということがある。

式(B1)中、
1及びQ2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。
b1は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、前記2価の飽和炭化水素基がメチレン基を有する場合、このメチレン基は、オキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基(−SO−、本明細書においては、当該スルホニル基を「−SO−」で表すことがある。)及びカルボニル基からなる群より選ばれる基に置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。
【0158】
1及びQ2のペルフルオロアルキル基は例えば、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。
酸発生剤(B1)としては、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、トリフルオロメチル基又はフッ素原子の酸発生剤(B1)が好ましく、Q1及びQ2がともにフッ素原子である酸発生剤(B1)がより好ましい。Q1及びQ2がともにフッ素原子である酸発生剤(B1)と、樹脂(A)とを含む本レジスト組成物は、LERがより良好なレジストパターンを製造することができる。
【0159】
b1の脂肪族炭化水素基の具体例は、すでに例示したアルカンジイル基及び上述の式(KA−1)〜式(KA−19)の脂環式炭化水素から水素原子を2個取り去った基などである。
【0160】
b1における前記脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基に置き換わったものとしては、例えば、以下の式(b1−1)、式(b1−2)、式(b1−3)、式(b1−4)、式(b1−5)及び式(b1−6)〔以下、「式(b1−1)〜式(b1−6)」のように表記する。〕のいずれかで示される基が挙げられる。Lb1は、好ましくは式(b1−1)〜式(b1−4)のいずれかで示される基であり、より好ましくは式(b1−1)で示される基又は式(b1−2)で示される基である。なお、式(b1−1)〜式(b1−6)は、その左右を式(B1)に合わせて記載しており、左側の結合手は、C(Q1)(Q2)と結合し、右側の結合手はYと結合している。以下の式(b1−1)〜式(b1−6)の具体例も同様である。なお、*は結合手を表し、一方はYと、他方はCQの炭素原子と結合している。

式(b1−1)〜式(b1−6)中、
b2は、単結合又は炭素数1〜15の2価の脂肪族炭化水素基を表し、この脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。
b3は、単結合又は炭素数1〜12の2価の脂肪族炭化水素基を表し、この脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。
b4は、炭素数1〜13の2価の脂肪族炭化水素基を表し、これらの脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。但しLb3及びLb4の合計炭素数の上限は13である。
b5は、炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b6及びLb7は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の2価の脂肪族炭化水素基を表し、これらの脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。但しLb6及びLb7の合計炭素数の上限は16である。
b8は、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基を表し、この脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。
b9及びLb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜11の2価の脂肪族炭化水素基を表し、これらの脂肪族炭化水素基は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。但しLb9及びLb10の合計炭素数の上限は12である。
本レジスト組成物に用いる酸発生剤(B1)としては、これらの中でも、式(b1−1)で表される2価の基をLb1として有する酸発生剤(B1)が好ましく、Lb2が単結合又はメチレン基である式(b1−1)で表される2価の基をLb1として有する酸発生剤(B1)がより好ましい。
【0161】
ここで、式(b1−1)〜式(b1−6)で表される2価の基の具体例を挙げる。なお、*は結合手を表す。
式(b1−1)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0162】
式(b1−2)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0163】
式(b1−3)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0164】
式(b1−4)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0165】
式(b1−5)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0166】
式(b1−6)で表される2価の基は例えば、以下のものが挙げられる。

【0167】
b1の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。この置換基は例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、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のアシル基及びグリシジルオキシ基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基、アラルキル基及びアシル基の具体例はすでに説明したとおりである。
【0168】
式(B1)におけるYは置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。該脂肪族炭化水素基としては、アルキル基及び脂環式炭化水素基が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数3〜12の脂環式炭化水素基がより好ましい。
Yの脂肪族炭化水素基が置換基を有する場合、該置換基としては例えば、ハロゲン原子(但し、フッ素原子を除く)、ヒドロキシ基、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−(CH2j2−O−CO−Rb1で表される基(式中、Rb1は、炭素数1〜16の炭化水素基を表す。j2は、0〜4の整数を表す。)などが挙げられる。ここでいう芳香族炭化水素基及びアラルキル基には、例えば、アルキル基、ハロゲン原子又はヒドロキシ基をさらに有していてもよい。
【0169】
Yの脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基及びカルボニル基からなる群より選ばれる基(2価の基)に置き換わっていてもよい。脂環式炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わった基としては例えば、環状エーテル基(脂環式炭化水素基を構成するメチレン基の1つ又は2つが酸素原子に置き換わった基)、環状ケトン基(脂環式炭化水素基を構成するメチレン基の1つ又は2つがカルボニル基に置き換わった基)、スルトン環基(すでに式(a6−4)で説明したとおり、脂環式炭化水素基を構成するメチレン基のうち隣り合う2つのメチレン基が、それぞれ、酸素原子及びスルホニル基に置き換わった基)及びラクトン環基(脂環式炭化水素基を構成するメチレン基のうち隣り合う2つのメチレン基が、それぞれ、酸素原子及びカルボニル基に置き換わった基)などが挙げられる。
【0170】
Yの脂環式炭化水素基の好ましい基は、以下に示す式(Y1)、式(Y2)、式(Y3)、式(Y4)及び式(Y5)のいずれかで表される基が挙げられ、なかでも、式(Y1)、式(Y2)、式(Y3)及び式(Y5)が好ましく、式(Y1)及び式(Y2)で表される脂環式炭化水素基がより好ましい。該脂環式炭化水素基を構成する水素原子が置換基に置き換わっていてもよい。

【0171】
環を構成する原子の炭素原子にアルキル基が結合してなる脂環式炭化水素基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0172】
ヒドロキシ基を有する脂環式炭化水素基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0173】
芳香族炭化水素基を有する脂環式炭化水素基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0174】
−(CH2j2−O−CO−Rb1で表される基を有する脂環式炭化水素基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0175】
Yの脂環式炭化水素基としては、式(Y1)及び式(Y2)で示したようにアダマンタン環を有する基であると好ましく、これらが置換基を有する場合、該置換基はヒドロキシ基が好ましい。すなわち、置換基を有する脂環式炭化水素基としては、ヒドロキシアダマンチル基が好ましい。
【0176】
スルホン酸アニオンの好適例を具体的に示すと、式(b1−1−1)、式(b1−1−2)、式(b1−1−3)、式(b1−1−4)、式(b1−1−5)、式(b1−1−6)、式(b1−1−7)、式(b1−1−8)及び式(b1−1−9)〔以下、「式(b1−1−1)〜式(b1−1−−9)」のように表記する。〕で表されるスルホン酸アニオンを挙げることができる。この式(b1−1−1)〜式(b1−1−1−9)のいずれかで表されるスルホン酸アニオンにおいて、Lb1は式(b1−1)で表される基が好ましい。また、Rb2及びRb3は、それぞれ独立に、Yの脂肪族炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたものと同じであり、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基及びヒドロキシ基が好ましく、メチル基及びヒドロキシ基がより好ましい。
【0177】

【0178】
Yが鎖式脂肪族炭化水素基又は無置換の脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。


【0179】
Yが無置換の脂環式炭化水素基又は置換基として脂肪族炭化水素基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0180】

【0181】

【0182】
Yが−(CH2j2−O−CO−Rb1で表される基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0183】
Yが、ヒドロキシ基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0184】

【0185】

【0186】

【0187】
Yが、芳香族炭化水素基又はアラルキル基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0188】
Yが、前記環状エーテル基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0189】
Yが、前記ラクトン環基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0190】

【0191】
Yが、前記環状ケトン基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0192】
Yが、前記スルトン環基であり、Lb1が式(b1−1)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0193】
Yが、アルキル基又は無置換の脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0194】

【0195】

【0196】

【0197】

【0198】

【0199】
Yが、−(CH2j2−O−CO−Rb1で表される基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0200】
Yが、ヒドロキシ基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0201】

【0202】
Yが、芳香族炭化水素基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0203】
Yが、前記環状エーテル基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0204】
Yが、前記ラクトン環基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0205】
Yが、前記環状ケトン基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0206】
Yが、前記スルトン環基であり、Lb1が式(b1−2)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0207】
Yが、脂肪族炭化水素基であり、Lb1が式(b1−3)で表される2価の基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0208】

【0209】
Yが、アルコキシ基を有する脂環基であり、Lb1が式(b1−3)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0210】
Yが、ヒドロキシ基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−3)で表される2価の基であるスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。

【0211】
Yが、前記環状ケトン基であり、Lb1が式(b1−3)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0212】
Yが脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−4)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0213】
Yが、アルコキシ基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−4)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。

【0214】
Yが、ヒドロキシ基を有する脂環式炭化水素基であり、Lb1が式(b1−4)で表される基であるスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。

【0215】
Yが前記環状ケトン基であり、Lb1が式(b1−4)で表される2価の基であるスルホン酸アニオンとしては例えば、以下のものが挙げられる。
【0216】

【0217】
以上例示したスルホン酸アニオンの中でも、Lb1が式(b1−1)で表される基であるものが好ましい。より好ましいスルホン酸アニオンを以下に示す。

【0218】
酸発生剤(B1)中の有機カチオン(Z+)は例えば、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及び有機ホスホニウムカチオンなどの有機オニウムカチオンが挙げられる。これらの中でも、有機スルホニウムカチオン及び有機ヨードニウムカチオンが好ましく、有機スルホニウムカチオンが好ましく、さらに好ましくは、以下の式(b2−1)、式(b2−2)、式(b2−3)及び式(b2−4)〔以下、「式(b2−1)〜式(b2−4)」のように表記する。〕のいずれかで表される有機カチオン〔以下、各式の番号に応じて、「カチオン(b2−1)」、「カチオン(b2−2)」、「カチオン(b2−3)」及び「カチオン(b2−4)」ということがある。〕である。

【0219】
式(b2−1)〜式(b2−4)において、
b4、Rb5及びRb6は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の炭化水素基を表し、該炭化水素基としては、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基及び炭素数6〜18の芳香族炭化水素基が好ましい。該アルキル基は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を有していてもよく、該脂環式炭化水素基は、ハロゲン原子、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基を有していてもよく、前記芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を有していてもよい。
b7及びRb8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、それぞれ独立に0〜5の整数を表す。
b9及びRb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
b11は、水素原子、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6〜18の芳香族炭化水素基を表す。
b9、Rb10及びRb11は、それぞれ独立に、脂肪族炭化水素基であり、この脂肪族炭化水素基がアルキル基である場合、その炭素数は1〜12であることが好ましく、この脂肪族炭化水素基が脂環式炭化水素基である場合、その炭素数は3〜18であることが好ましく、4〜12であることがさらに好ましい。
b12は、炭素数1〜18の炭化水素基を表す。該炭化水素基のうち、芳香族炭化水素基は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数1〜12のアルキルカルボニルオキシ基を有していてもよい。
b9とRb10との組み合わせ、及び/又は、Rb11とRb12との組み合わせは、それぞれ独立に、互いに結合して3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)の脂肪族環を形成していてもよく、該脂肪族環を構成するメチレン基が、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
【0220】
b13、Rb14、Rb15、Rb16、Rb17及びRb18は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
b11は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
o2、p2、s2及びt2は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
q2及びr2は、それぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2が2以上であるとき、複数のRb13は互いに同一でも異なっていてもよく、p2が2以上であるとき、複数のRb14は互いに同一でも異なっていてもよく、s2が2以上であるとき、複数のRb15は互いに同一でも異なっていてもよく、t2が2以上であるとき、複数のRb18は互いに同一でも異なっていてもよい。
【0221】
b12のアルキルカルボニルオキシ基としては、すでに例示したアシル基と酸素原子とが結合したものである。
【0222】
b9〜Rb12の鎖式脂肪族炭化水素基のうち好ましい基はアルキル基であり、その具体例は、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−エチルヘキシル基などである。
b9〜Rb11の脂環式炭化水素基のうち好ましい基は例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基、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−イル基及びイソボルニル基などである。
b12の芳香族炭化水素基のうち好ましい基は例えば、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−シクロへキシルフェニル基、4−メトキシフェニル基、ビフェニリル基及びナフチル基などである。
b12の芳香族炭化水素基と鎖式脂肪族炭化水素基が結合したものとしては、アラルキル基が挙げられ、具体的にはベンジル基等が挙げられる。
b9とRb10との組み合わせが結合して形成する環としては例えば、チオラン−1−イウム環(テトラヒドロチオフェニウム環)、チアン−1−イウム環及び1,4−オキサチアン−4−イウム環などが挙げられる。
b11とRb12との組み合わせが結合して形成する環としては例えば、オキソシクロヘプタン環、オキソシクロヘキサン環、オキソノルボルナン環及びオキソアダマンタン環などが挙げられる。
【0223】
例示した有機カチオンの中でも、カチオン(b2−1)が好ましく、以下の式(b2−1−1)で表される有機カチオン〔以下、「カチオン(b2−1−1)」という場合がある。〕がより好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=0である。)又はトリトリルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=1であり、Rb19、Rb20及びRb21がいずれもメチル基である。)がさらに好ましい。

式(b2−1−1)中、
b19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1〜18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。
該脂肪族炭化水素基としては、炭素数は1〜12の脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数4〜18の脂環式炭化水素基がより好ましい。該脂肪族炭化水素基は、置換基として、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、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2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基を有していてもよい。
v2、w2及びx2は、それぞれ独立に0〜5の整数(好ましくは0又は1)を表す。
v2が2以上のとき、複数のRb19は互いに同一でも異なっていてもよく、w2が2以上のとき、複数のRb20は互いに同一でも異なっていてもよく、x2が2以上のとき、複数のRb21は互いに同一でも異なっていてもよい。
なかでも、Rb19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数1〜12のアルコキシ基であることが好ましい。
【0224】
カチオン(b2−1−1)としては、以下のものが挙げられる。

【0225】

このような有機カチオンを有する酸発生剤(B1)を含む本レジスト組成物は、LERがより優れたレジストパターンを製造することができる。
【0226】
カチオン(b2−2)としては、以下のものが挙げられる。

【0227】
カチオン(b2−3)としては、以下のものが挙げられる。

【0228】

【0229】
カチオン(b2−4)としては、以下のものが挙げられる。

【0230】

【0231】

【0232】

【0233】
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、これらは任意に組み合わせることができるが、式(b1−1−1)〜式(b1−1−9)のいずれかで表されるスルホン酸アニオンとカチオン(b2−1−1)との組合せである酸発生剤(B1)、並びに式(b1−1−3)〜式(b1−1−5)のいずれかで表されるスルホン酸アニオンとカチオン(b2−3)との組合せである酸発生剤(B1)が好ましい。
【0234】
さらに好ましい酸発生剤(B1)は、以下の式(B1−1)、式(B1−2)、式(B1−3)、式(B1−4)、式(B1−5)、式(B1−6)、式(B1−7)、式(B1−8)、式(B1−9)、式(B1−10)、式(B1−11)、式(B1−12)、式(B1−13)、式(B1−14)、式(B1−15)、式(B1−16)及び式(B1−17)のいずれかで表される塩である。酸発生剤(B1)は、トリフェニルスルホニウムカチオンを含む塩及びトリトリルスルホニウムカチオンを含む塩が好ましく、式(B1−1)、式(B1−2)、式(B1−3)、式(B1−6)、式(B1−11)、式(B1−12)、式(B1−13)及び(B1−14)のいずれかで表される塩がより好ましく、さらに、Yが置換基を有していてもよい脂環式炭化水素基である、式(B1−1)、式(B1−2)、式(B1−3)、式(B1−6)、式(B1−11)及び式(B1−12)のいずれかで表される塩がより好ましい。

【0235】

【0236】

【0237】

【0238】

【0239】
酸発生剤(B)は、酸発生剤(B1)とは異なる酸発生剤を含んでいてもよい。酸発生剤(B)の総量における酸発生剤(B1)の含有割合は、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、実質的に酸発生剤(B1)のみであることがさらに好ましい。
【0240】
<塩基性化合物(以下、「塩基性化合物(C)」という。)>
「塩基性化合物」とは、酸を捕捉するという特性を有する化合物、特に、酸発生剤から発生する酸を捕捉するという特性を有する化合物を意味し、当該技術分野でクエンチャーといわれている。
【0241】
塩基性化合物(C)は、好ましくは塩基性の含窒素有機化合物であり、例えば、アミン及びアンモニウムヒドロキシドを挙げることができる。アミンは、脂肪族アミンでも、芳香族アミンでもよい。脂肪族アミンは、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンのいずれも使用できる。芳香族アミンは、アニリンのような芳香環にアミノ基が結合したものや、ピリジンのような複素芳香族アミンのいずれでもよい。好ましい塩基性化合物(C)として、以下の式(C2)で表される芳香族アミン、特に、以下の式(C2−1)で表されるアニリン類が挙げられる。

式(C2)及び式(C2−1)中、Arc1は、芳香族炭化水素基を表す。
c5及びRc6は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基(好ましくは、炭素数1〜6程度の鎖式脂肪族炭化水素基及び炭素数5〜10程度の脂環式炭化水素基である。
)又は芳香族炭化水素基(好ましくは、炭素数6〜10程度の芳香族炭化水素基である。
)を表す。但し、該脂肪族炭化水素基、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基を構成する水素原子は、ヒドロキシ基、アミノ基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよく、該アミノ基はさらに、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい。
c7は、鎖式脂肪族炭化水素基(好ましくは、炭素数1〜6程度のアルキル基である。
)、炭素数1〜6程度のアルコキシ基、脂環式炭化水素基(好ましくは、炭素数5〜10程度の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数5〜10程度のシクロアルキル基である。)又は芳香族炭化水素基(好ましくは、炭素数6〜10程度の芳香族炭化水素基である。)を表す。但し、該脂肪族炭化水素基、該アルコキシ基、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基を構成する水素原子も、ヒドロキシ基、アミノ基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよく、該アミノ基はさらに、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい。
m3は0〜3の整数を表す。m3が2以上のとき、複数のRc7は、互いに同一でも異なってもよい。
【0242】
式(C2)で表される芳香族アミンは例えば、1−ナフチルアミン及び2−ナフチルアミンなどが挙げられる。
式(C2−1)で表されるアニリン類は例えば、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−ジメチルアニリン及びジフェニルアミンなどが挙げられる。
また、以下の式(C3)、式(C4)、式(C5)、式(C6)、式(C7)、式(C8)、式(C9)、式(C10)及び式(C11)のいずれかで表される化合物(以下、ここでいう化合物を、式番号に応じて、「化合物(C3)」〜「化合物(C11)」のように表記する。)も用いることができる。

式(C3)〜式(C11)中、
c8は、上記Rc7で説明したいずれかの基を表す。
c20、Rc21、Rc23、Rc24、Rc25、Rc26、Rc27及びRc28は、上記Rc7で説明したいずれかの基を表す。
c9、Rc10、Rc11、Rc12、Rc13、Rc14、Rc16、Rc17、Rc18、Rc19及びRc22は、上記のRc5及びRc6で説明したいずれかの基を表す。
o3、p3、q3、r3、s3、t3及びu3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。o3が2以上であるとき、複数のRc20は互いに同一でも異なっていてもよく、p3が2以上であるとき、複数のRc21は互いに同一でも異なっていてもよく、q3が2以上であるとき、複数のRc24は互いに同一でも異なっていてもよく、r3が2以上であるとき、複数のRc25は互いに同一でも異なっていてもよく、s3が2以上であるとき、複数のRc26は互いに同一でも異なっていてもよく、t3が2以上であるとき、複数のRc27は互いに同一でも異なっていてもよく、u3が2以上であるとき、複数のRc28は互いに同一でも異なっていてもよい。
c15は、脂肪族炭化水素基(好ましくは、炭素数1〜6程度の脂肪族炭化水素基である。)、脂環式炭化水素基(好ましくは、炭素数3〜6程度の脂環式炭化水素基である。)又はアルカノイル基(好ましくは、炭素数2〜6程度のアルカノイル基である。)を表す。
n3は0〜8の整数を表す。n3が2以上のとき、複数のRc15は、それぞれ独立である。
c1及びLc2は、それぞれ独立に、2価の脂肪族炭化水素基(好ましくは、炭素数1〜6程度の脂肪族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜6程度のアルキレン基である。)、カルボニル基、−C(=NH)−、−C(=NRc3)−(但し、Rc3は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。)、硫黄原子、ジスルフィド結合(−S−S−)又はこれらの組合せを表す。
アルカノイル基としては、アセチル基、2−メチルアセチル基、2,2−ジメチルアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、2,2−ジメチルプロピオニル基等が挙げられる。
【0243】
化合物(C3)としては例えば、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なども用いることができる。
【0244】
化合物(C4)としては例えば、ピペラジンなどが挙げられる。
化合物(C5)としては例えば、モルホリンなどが挙げられる。
化合物(C6)としては例えば、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などが挙げられる。
化合物(C7)としては例えば、2,2’−メチレンビスアニリンなどが挙げられる。
化合物(C8)としては例えば、イミダゾール及び4−メチルイミダゾールなどが挙げられる。
化合物(C9)としては例えば、ピリジン、4−メチルピリジンなどが挙げられる。
化合物(C10)としては例えば、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’−ジピリジルアミン及び2,2’−ジピコリルアミンなどが挙げられる。
化合物(C11)としては例えば、ビピリジンなどが挙げられる。
【0245】
アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、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及び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及びコリンなどが挙げられる。
【0246】
塩基性化合物(C)としては、これらの中でもジイソプロピルアニリンが好ましく、2,6−ジイソプロピルアニリンが特に好ましい。
【0247】
<溶剤(以下、「溶剤(D)」という。)>
本レジスト組成物に含まれる溶剤(D)は、用いる化合物(a)に由来する構造単位を有する樹脂(A)の種類及びその量と、酸発生剤(B1)の種類及びその量などに応じ、さらに後述するレジストパターンの製造において、基板上に本レジスト組成物を塗布する際の塗布性が良好となるという点から適宜、最適なものを選ぶことができる。
【0248】
好適な溶剤(D)の例としては、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類;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類;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類;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類;γ−ブチロラクトン等の環状エステル類を挙げることができる。溶剤(D)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0249】
<その他の成分>
本レジスト組成物は、必要に応じて、化合物(a)に由来する繰り返し単位を含む樹脂、酸発生剤(B1)、溶剤(D)及び必要に応じて用いられる塩基性化合物(C)以外の構成成分を含んでいてもよい。この構成成分を「成分(F)」という。かかる成分(F)に特に限定はなく、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、安定剤及び染料などである。
【0250】
<本レジスト組成物及びその調製方法>
本レジスト組成物は、樹脂(A)及び酸発生剤(B1)、任意に溶剤(D)を混合することで、又は、樹脂(A)、酸発生剤(B1)、塩基性化合物(C)及び溶剤(D)を混合することで調製することができる。さらに、必要に応じて成分(F)を混合することもある。その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℃の範囲から、用いる樹脂(A)などの種類や樹脂(A)の溶剤(D)に対する溶解度などに応じて適切な温度範囲を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて選べばよく、0.5〜24時間が好ましい。なお、混合手段は特に限定されず、攪拌混合などを用いることができる。
本レジスト組成物を調製する際に用いる各成分の使用量により、本レジスト組成物中の各成分の含有量を調節することができる。
このように、各成分を好ましい含有量で混合した後は、孔径0.01〜0.2μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
【0251】
樹脂(A)の含有量は、本レジスト組成物の固形分の総質量に対して、80質量%以上99質量%以下が好ましい。
なお本明細書において「組成物の固形分」とは、後述する溶剤(D)を除いたレジスト組成物成分の合計を意味する。例えば、溶剤(D)の含有量が90質量%であるレジスト組成物において、組成物中の固形分は10質量%に相当する。組成物の固形分及びこれに対する各成分の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定することができる。
【0252】
酸発生剤(B1)の含有質量は、樹脂(A)100質量部に対して、酸好ましくは1質量部以上であり、より好ましくは3質量部以上であり、好ましくは30質量部以下であり、より好ましくは25質量部以下である。
【0253】
本レジスト組成物に塩基性化合物(C)を用いる場合、その含有量は本レジスト組成物の固形分の総質量に対して、0.01〜1質量%程度が好ましい。
【0254】
溶剤(D)の含有量は、上述のとおり、樹脂(A)の種類などに応じて適宜調節できるが、本レジスト組成物総質量に対して90質量%以上が好ましく、より好ましくは92質量%以上であり、さらに好ましくは94質量%以上であり、99.9質量%以下が好ましく、より好ましくは99質量%以下である。溶剤(D)の含有量が上記範囲内であると、例えば後述するレジストパターンの製造方法において、厚み30〜300nm程度の組成物層を形成しやすい。
【0255】
なお、成分(F)を本レジスト組成物に用いる場合には、当該成分(F)の種類に応じて、適切な含有量を調節できる。
【0256】
本レジスト組成物において、樹脂(A)と酸発生剤(B)との好適な組み合わせを、以下の表2に示す。なお、この表2において、樹脂(A)は表1の「樹脂No.」で示したものである。酸発生剤(B1)はすでに例示した(B1−1)〜(B1−17)で示す。
【0257】
【表2】

【0258】
<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該基板上に組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程を含む。以下、ここに示す工程の各々を、「工程(1)」〜「工程(5)」のようにいう。
【0259】
工程(1)における本レジスト組成物の基板上への塗布は、スピンコーター等、半導体の微細加工のレジスト材料塗布用として広く用いられている塗布装置によって行うことができる。かくして基板上にレジスト組成物からなる塗布膜が形成される。当該塗布装置の条件(塗布条件)を種々調節することで、該塗布膜の膜厚は調整可能であり、適切な予備実験等を行うことにより、所望の膜厚の塗布膜になるように塗布条件を選ぶことができる。本レジスト組成物を塗布する前の基板は、微細加工を実施しようとする種々のものを選ぶことができる。なお、本レジスト組成物を塗布する前に、基板を洗浄したり、反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜の形成には例えば、市販の有機反射防止膜用組成物を用いることができる。
【0260】
工程(2)においては、基板上に塗布された本レジスト組成物、すなわち塗布膜から溶剤〔溶剤(D)〕を除去する。このような溶剤除去は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いた加熱手段(いわゆるプリベーク)又は減圧装置を用いた減圧手段により、或いはこれらの手段を組み合わせて、該塗布膜から溶剤を蒸発させることにより行われる。加熱手段や減圧手段の条件は、本レジスト組成物に含まれる溶剤(D)の種類等に応じて選択でき、例えばホットプレートの場合、該ホットプレートの表面温度を50〜200℃程度の範囲にすることが好ましい。また、減圧手段では、適当な減圧機の中に、塗布膜が形成された基板を封入した後、該減圧機の内部圧力を1〜1.0×10Pa程度にすればよい。かくして塗布膜から溶剤を除去することにより、該基板上には組成物層が形成される。
【0261】
工程(3)は該組成物層を露光する工程であり、好ましくは、露光機を用いて該組成物層を露光するものである。この際には、微細加工を実施しようとする所望のパターンが形成されたマスク(フォトマスク)を介して露光が行われる。露光機の露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2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等、種々のものを用いることができる。また、該露光機は液浸露光機であってもよい。また、露光機は、電子線、超紫外光(EUV)を照射するものであってもよい。
上述のとおり、マスクを介して露光することにより、該組成物層には露光された部分(露光部)及び露光されていない部分(未露光部)が生じる。露光部の組成物層では該組成物層に含まれる酸発生剤(B1)が露光エネルギーを受けて酸を発生し、さらに発生した酸との作用により、樹脂(A)にある酸不安定基が脱保護反応により親水性基を生じ、結果として露光部の組成物層にある樹脂(A)はアルカリ水溶液に可溶なものとなる。一方、未露光部では露光エネルギーを受けていないため、樹脂(A)はアルカリ水溶液に対して不溶又は難溶のままとなる。かくして、露光部にある組成物層と未露光部にある組成物層とは、アルカリ水溶液に対する溶解性が著しく相違することとなる。
【0262】
工程(4)においては、露光部で生じうる脱保護基反応を、さらにその進行を促進するための加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)が行われる。かかる加熱処理は前記工程(2)で示したホットプレートを用いる加熱手段等が好ましい。なお、工程(4)におけるホットプレート加熱を行う場合、該ホットプレートの表面温度は50〜200℃程度が好ましく、70〜150℃程度がより好ましい。加熱処理により、上記脱保護反応が促進される。
【0263】
工程(5)は、加熱後の組成物層を現像する工程であり、好ましくは、加熱後の組成物層を現像装置を用いて現像する工程である。現像する工程で、加熱後の組成物層をアルカリ水溶液と接触させると、露光部の組成物層は該アルカリ水溶液に溶解して除去され、未露光部の組成物層は基板上に残るため、当該基板上にレジストパターンが製造される。
前記アルカリ水溶液としては、「アルカリ現像液」と称される本技術分野で公知のものを用いることができる。該アルカリ水溶液としては例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液や(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。
【0264】
現像後、製造されたレジストパターンに、超純水等でリンス処理を行うことが好ましい、さらに基板及びレジストパターン上に残存している水分を除去することが好ましい。
【0265】
<用途>
本レジスト組成物は、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)照射用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物、さらに液浸露光用のレジスト組成物として好適である。
工に利用できる。
【実施例】
【0266】
実施例を挙げて、本発明を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により求めた値である。なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの分析条件は下記のとおりである。
カラム:TSKgel Multipore HXL-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)
【0267】
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イオンピークの値を「MASS」で示す。
【0268】
合成例1〔式(D)で表される化合物の合成〕

【0269】
2−エチル−2−アダマンタノール27.11部及びテトラヒドロフラン200.00部を、反応器に仕込み、室温で攪拌した。2−エチル−2−アダマンタノールの完溶を目視で確認した後、得られた溶液にピリジン14.27部を加え、40℃に昇温した。さらに、クロロアセチルクロリド25.47部及びテトラヒドロフラン50部の混合溶液を1時間かけて滴下した。滴下後、40℃で8時間攪拌し、5℃まで温度を下げた。5℃に冷却したイオン交換水100.00部を添加して、攪拌し、静置した。分液操作により水層を回収し、該水層に酢酸エチル65.00部を添加し、攪拌・静置した。分液操作により有機層を回収した。回収された有機層に、5℃の10%炭酸カリウム水溶液65.00部を添加して洗浄し、さらに、イオン交換水65.00部での水洗を3回行った。かくして得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物にn−ヘプタン50.00部を添加し、攪拌した。析出した結晶をろ過し、さらに乾燥して、式(D−a)で表される化合物18.98部を得た。
【0270】

式(D−a)で表される化合物2.57部、式(D−b)で表される化合物2.36部及びジクロロエタン40.00部を、反応器に仕込み、攪拌して式(D−a)で表される化合物及び式(D−b)で表される化合物を溶解させた。得られた混合物に水素化ナトリウム0.24部を加え、23℃で30分間攪拌した後、さらに、15時間撹拌した。得られた混合物にイオン交換水40.00部を添加し、分液操作により有機層を回収した。回収された有機層に対し、適量のイオン交換水を用いる水洗操作を3回行った。回収された有機層を濃縮した後、濃縮物をカラム分取(カラム分取条件 固定相:メルク社製シリカゲル60−200メッシュ;展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=5/1(容量比))することにより、式(D)で表される化合物1.68部を得た。
MASS:456.3
【0271】
合成例2 〔式(E)で表される化合物の合成〕

【0272】
2−メチル−2−アダマンタノール25.00部及びテトラヒドロフラン200.00部を、反応器に仕込み、室温で攪拌し、2−メチル−2−アダマンタノールの完溶を目視で確認した後、得られた溶液に、ピリジン14.27部を加え、40℃に昇温した。さらに、クロロアセチルクロリド25.47部及びテトラヒドロフラン50部の混合溶液を1時間かけて滴下した。滴下後、40℃で8時間攪拌し、5℃に温度を下げた。5℃に冷却したイオン交換水100.00部を添加、攪拌し、静置した。分液操作により水層を回収し、回収された水層に酢酸エチル65.00部を添加し、攪拌・静置した。分液操作により有機層を回収した。回収された有機層に、5℃の10%炭酸カリウム水溶液65.00部を添加して洗浄し、さらに、イオン交換水65.00部での水洗を3回行った。かくして得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物にn−ヘプタン40.00部を添加し、攪拌した。析出した結晶をろ過し、さらに乾燥して、式(E−a)で表される化合物17.62部を得た。
【0273】

【0274】
式(E−b)で表される化合物15.00部及びN,N’−ジメチルホルムアミド75.00部を、反応器に仕込み、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、炭酸カリウム6.40部及びヨウ化カリウム1.92部を加え、50℃で1時間攪拌した。得られた混合物に、式(E−a)で表される化合物16.87部をN,N’−ジメチルホルムアミド33.74部に溶解した溶液を1時間かけて滴下し、50℃で5時間攪拌した。得られた混合物を、23℃まで冷却し、酢酸エチル300部及びイオン交換水150部を加えて攪拌し、静置した後、分液した。回収された有機層に対し、イオン交換水150.00部を用いた水洗操作を、回収水層が中性になるまで繰り返した。回収された有機層を濃縮し、得られた濃縮物にn−ヘプタン150部を添加し、攪拌した。析出した結晶をろ過し、さらに乾燥して、式(E−c)で表される化合物22.67部を得た。
【0275】

【0276】
式(E−c)で表される化合物15.00部及びアセトニトリル75.00部を、反応器に仕込み、23℃で30分間攪拌した後、5℃まで冷却した。得られた混合物に、水素化ホウ素ナトリウム0.71部及びイオン交換水10.63部を仕込み、5℃で3時間攪拌した。得られた混合物に、イオン交換水50部及び酢酸エチル100部を加えて攪拌し、静置した後、分液した。回収された有機層に対し、イオン交換水50.00部を用いた水洗操作を、回収水層が中性になるまで繰り返した。回収された有機層を濃縮した。濃縮物をカラム分取(カラム分取条件 固定相:メルク社製シリカゲル60−200メッシュ;展開溶媒:酢酸エチル)することにより、式(E−d)で表される化合物12.43部を得た。

【0277】
式(E−d)で表される化合物9.32部、N−メチルピロリジン3.36部及びテトラヒドロフラン(THF)50.00部を、反応器に仕込み、攪拌下、23℃でメタクリロイルクロリド3.09部を40分かけて滴下した。同温度で4時間攪拌し、イオン交換水50部及び酢酸エチル100部を添加し、攪拌・静置した後、分液操作により有機層を回収した。回収された有機層に対して、イオン交換水50部を用いた水洗操作を4回行った。回収された有機層に、硫酸マグネシウム5.00部を添加し、攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮後、濃縮物をカラム分取(カラム分取条件 固定相:メルク社製シリカゲル60−200メッシュ;展開溶媒:酢酸エチル)して、式(E)で表される化合物4.62部を得た。
MASS:470.3
【0278】
式(F)で表される化合物、式(G)で表される化合物、式(H)で表される化合物、式(I)で表される化合物は、出光興産株式会社より入手した。
【0279】
合成例3(樹脂(A)の合成)
樹脂の合成において使用した化合物(モノマー)を下記に示す。

以下、これらのモノマーを「モノマー(A)」〜「モノマー(M)」という。
【0280】
〔樹脂A1の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(D)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(D))が30:10:20:30:10となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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(メタノール/水の混合比は4:1、以下同様である。)に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.4×10の樹脂A1(共重合体)を収率68%で得た。この樹脂A1は、以下の構造単位を有するものである。

【0281】
〔樹脂A2の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(E)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(E))が30:10:15:30:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量6.9×10の樹脂A2(共重合体)を収率58%で得た。この樹脂A2は、以下の構造単位を有するものである。

【0282】
〔樹脂A3の合成〕
モノマー(I)、モノマー(M)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(E)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(M):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(E))が27:5:8:10:35:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%添加し、これらを73℃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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.1×10の樹脂A3(共重合体)を収率64%で得た。この樹脂A3は、以下の構造単位を有するものである。

【0283】
〔樹脂A4の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(F)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(F))が30:10:15:30:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.2×10の樹脂A4(共重合体)を収率65%で得た。この樹脂A4は、以下の構造単位を有するものである。

【0284】
〔樹脂A5の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(G)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(G))が30:10:20:30:10となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.1×10の樹脂A5(共重合体)を収率60%で得た。この樹脂A5は、以下の構造単位を有するものである。

【0285】
〔樹脂A6の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(H)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(H))が30:10:20:30:10となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.4×10の樹脂A6(共重合体)を収率62%で得た。この樹脂A6は、以下の構造単位を有するものである。

【0286】
〔樹脂A7の合成〕
モノマー(I)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(B)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(B))が30:10:15:30:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.0×10の樹脂A7(共重合体)を収率64%で得た。この樹脂A7は、以下の構造単位を有するものである。

【0287】
〔樹脂A8の合成〕
モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(D)を用い、そのモル比(モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(D))が10:20:30:40となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.9×10の樹脂A8(共重合体)を収率55%で得た。この樹脂A8は、以下の構造単位を有するものである。

【0288】
〔樹脂A9の合成〕
モノマー(A)、モノマー(B)及びモノマー(C)を用い、そのモル比(モノマー(A):モノマー(B):モノマー(C))が50:10:40となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.2×10の樹脂A9(共重合体)を収率63%で得た。この樹脂A9は、以下の構造単位を有するものである。

【0289】
〔樹脂A10の合成〕
モノマー(I)、モノマー(M)、モノマー(J)、モノマー(K)、モノマー(L)及びモノマー(E)を用い、そのモル比(モノマー(I):モノマー(M):モノマー(J):モノマー(K):モノマー(L):モノマー(E))が27:5:8:10:35:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、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、1mol%及び3mol%添加し、これらを73℃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。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.1×10の樹脂A10(共重合体)を収率78%で得た。この樹脂A10は、以下の構造単位を有するものである。

【0290】
実施例1〜10及び比較例1
<レジスト組成物の調製>
合成例3で得られた樹脂A1〜A10;
以下に示す酸発生剤B1〜B2;
以下に示す塩基性化合物C1;
の各々を表3に示す質量部で、以下に示す溶剤に溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過して、レジスト組成物を調製した。
【0291】
【表3】

【0292】
<樹脂>
A1〜A10:樹脂A1〜樹脂A10
<酸発生剤>
B1:

B2: トリフェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネート
【0293】
<塩基性化合物:クエンチャー>
C1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<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 265.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
2−ヘプタノン 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
【0294】
<レジストパターンの製造及びその評価>
実施例1〜9の本レジスト組成物及び比較例1のレジスト組成物は以下のようにして9液浸露光によるラインエッジラフネス(LER)評価を行った。以下、本レジスト組成物及び比較例1のレジスト組成物を総称して、「レジスト組成物」ということがある。
【0295】
<レジスト組成物の液浸露光評価>
以下のようにして、レジスト組成物の液浸露光を行い、ラインエッジラフネス(LER)評価を実施した。
12インチのシリコン製ウェハ上に、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、厚さ78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、前記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となるようにスピンコートした。
レジスト組成物塗布後、得られた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(PB)して組成物層を形成した。こうして組成物層(レジスト組成物膜)を形成したウェハに、液浸露光用ArFエキシマレーザステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。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(PEB)を行い、さらに2.38質量%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。
【0296】
<ラインエッジラフネス評価(LER)>
リソグラフィプロセス後のレジストパターンの壁面を走査型電子顕微鏡で観察し、レジストパターンの側壁の凹凸の振れ幅(LER)(nm)を求めた。その結果を表4に示す。
【0297】
【表4】

【0298】
本レジスト組成物からは、優れたLERのレジストパターンを製造することができた。一方、比較例1のレジスト組成物から得られるレジストパターンのLERは不良であった。
【産業上の利用可能性】
【0299】
本発明のレジスト組成物は、ラインエッジラフネス(LER)に優れたレジストパターンを製造できるため、半導体の微細加工に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(a)で表される構造単位を有する樹脂及び式(B1)で表される塩を含有するレジスト組成物。

[式(a)中、
は、水素原子又はメチル基を表す。
は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基又は式(a10)で表される基を表す。

(式(a10)中、
sは0又は1を表す。
10及びA11は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
12は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
10及びX11は、それぞれ独立に、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。
ただし、A10、A11、A12、X10及びX11の炭素数の合計は6以下である。)
は、単結合又は炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
環Wは、炭素数3〜36の脂肪族環を表す。]

[式(B1)中、
1及びQ2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。
b1は、炭素数1〜17の2価の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素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、該脂肪族炭化水素基及び該脂環式炭化水素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で置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
【請求項2】
前記式(a)のAが、単結合又は−CH−CO−O−である請求項1記載のレジスト組成物。
【請求項3】
前記式(a)のAが、単結合、−CO−O−CH−又は−O−CR−(R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、R及びRの炭素数の合計は4以下である。)である請求項1又は2記載のレジスト組成物。
【請求項4】
前記式(a)の

(式中、R及び環Wは前記と同義であり、*は、酸素原子との結合手を表す。)
で表される基が、以下の式(a−a)又は式(a−b)で表される基である請求項1〜3のいずれか記載のレジスト組成物。

(式(a−a)及び式(a−b)中、
は前記と同義であり、*は酸素原子との結合手を表す)
【請求項5】
式(a)で表される構造単位を有する樹脂が、式(a)で表される構造単位に加え、
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(a3−3)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する樹脂である請求項1〜4のいずれか記載のレジスト組成物。

[式(a3−1)中、
a4は、酸素原子又は*−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。p1が2以上の場合、複数のRa21は互いに同一でも異なってもよい。
式(a3−2)中、
a5は、酸素原子又は*−O−(CH2k4−CO−O−(k4は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
q1は、0〜3の整数を表す。
a22は、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。q1が2以上の場合、複数のRa22は互いに同一でも異なってもよい。
式(a3−3)中、
a6は、酸素原子又は*−O−(CH2k5−CO−O−(k5は1〜7の整数を表す。)を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
r1は、0〜3の整数を表す。
a23は、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。r1が2以上の場合、複数のRa23は互いに同一でも異なってもよい。]
【請求項6】
前記式(B1)のYが、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る請求項1〜5のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項7】
さらに溶剤を含む請求項1〜6のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項8】
(1)請求項1〜7のいずれか記載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)組成物層を、露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。

【公開番号】特開2013−61364(P2013−61364A)
【公開日】平成25年4月4日(2013.4.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−185843(P2011−185843)
【出願日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】