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WO2019044259A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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

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WO2019044259A1
WO2019044259A1 PCT/JP2018/027290 JP2018027290W WO2019044259A1 WO 2019044259 A1 WO2019044259 A1 WO 2019044259A1 JP 2018027290 W JP2018027290 W JP 2018027290W WO 2019044259 A1 WO2019044259 A1 WO 2019044259A1
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WO
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group
sensitive
radiation
alkyl group
actinic ray
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/027290
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English (en)
French (fr)
Inventor
金子 明弘
純一 伊藤
敬史 川島
倫弘 小川
土村 智孝
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
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Priority to KR1020207000022A priority patent/KR102285016B1/ko
Publication of WO2019044259A1 publication Critical patent/WO2019044259A1/ja
Priority to US16/722,026 priority patent/US11604412B2/en

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    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means

Definitions

  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a pattern forming method, and a method of manufacturing an electronic device.
  • Patent Document 1 applies a radiation-sensitive composition which is a composition containing an acid-dissociable group and a compound having an acid-dissociable group characterized in that the acid-dissociable group contains a fluorine atom,
  • a method of manufacturing a wiring has been disclosed, including the step of forming
  • EUV light (wavelength 13.5 nm) has a short wavelength as compared with, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm)
  • the influence of “photon shot noise” in which the number of photons disperses stochastically is large, which is a major cause of the deterioration in pattern performance.
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming an excellent pattern is required in lithography using EUV light.
  • the inventors of the present invention have found that the method of introducing a large amount of halogen atoms with high EUV light absorption efficiency into the resist film improves the EUV light absorption efficiency of the resist film. On the other hand, it was confirmed that the performance of the formed pattern is likely to deteriorate depending on the form of introducing a halogen atom into the resist film.
  • the present inventors examined the technique disclosed in the Example column of Patent Document 1, the radiation sensitive resin composition obtained based on Patent Document 1 has LER (Line Edge Roughness) performance of the obtained pattern. And we found that there is room for improvement in suppressing pattern collapse.
  • this invention makes it a subject to provide the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition which can form the pattern excellent in LER performance, and can also suppress pattern fall.
  • Another object of the present invention is to provide a resist film, a pattern forming method, and a method of manufacturing an electronic device using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a resin having a group represented by the general formula (1) described later, and a compound capable of generating an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation.
  • L R2 represents a single bond in general formula (1) described later.
  • R 4 and R 5 represents an aryl group substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, of [1] to [3]
  • the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition as described in any of the above.
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming a pattern excellent in LER performance and suppressing pattern collapse. Further, according to the present invention, it is possible to provide a resist film, a pattern forming method, and a method of manufacturing an electronic device using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • actinic ray or radiation refers to, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by an excimer laser, extreme ultraviolet (EUV light), X-rays, and electron beams (EB). Means Electron Beam) and the like.
  • light herein is meant actinic radiation or radiation.
  • the “exposure” in the present specification includes not only exposure by the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays, X rays, EUV light, etc., but also electron beams and Also includes drawing by particle beam such as ion beam.
  • “to” is used in the meaning including the numerical values described before and after it as the lower limit value and the upper limit value.
  • (meth) acrylate represents acrylate and methacrylate
  • (meth) acrylic acid represents acrylic acid and methacrylic acid
  • the weight average molecular weight and the number average molecular weight are defined as polystyrene equivalent values in gel permeation chromatography (GPC) measurement.
  • the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are, for example, HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corp.) as a measuring device and TSKgel Super AWM-H (manufactured by Tosoh Corp.) as a column. It is determined using a 6.0 mm ID (inner diameter) ⁇ 15.0 cm) and a 10 mmol / L lithium bromide NMP (N-methyl pyrrolidinone) solution as an eluent.
  • the notation not describing substitution and non-substitution also includes a group having a substituent as well as a group having no substituent.
  • the "alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • organic group in the present specification means a group containing at least one carbon atom.
  • the type of substituent, the position of the substituent, and the number of substituents when “it may have a substituent” is not particularly limited.
  • the number of substituents may be, for example, one or two or more.
  • Examples of the substituent include monovalent nonmetal atomic groups other than hydrogen atom, and can be selected from, for example, the following substituents T.
  • substituent T halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group and tert-butoxy group; aryl groups such as phenoxy group and p-tolyloxy group Oxy group; Alkoxy carbonyl group such as methoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group and phenoxy carbonyl group; Acyloxy group such as acetoxy group, propionyloxy group, and benzoyloxy group; Acetyl group, benzoyl group, isobutyryl group, acryloyl group, methacryloyl group And an acyl group such as methoxalyl group; an alkylsulfanyl group such as a methylsulfanyl group and a tert-butylsulfanyl group; an arylsulfanyl group such as
  • the bonding direction of the divalent group (eg, -COO-) described in the present specification is not limited unless otherwise specified.
  • M is -COO- in the compound represented by the general formula "LMN”
  • the position bonded to the L side is * 1
  • the position bonded to the N side In the case of * 2, M may be * 1-O-CO- * 2 or * 1-CO-O- * 2.
  • composition As a feature point of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (hereinafter, also simply referred to as "composition") of the present invention, a point including a resin having a group represented by General Formula (1) described later Can be mentioned.
  • the inventors of the present invention have found that when the resin contains a large amount of halogen atoms, the glass transition temperature (Tg) of the resin is lowered, and the resulting pattern is likely to collapse.
  • the group represented by the general formula (1) which the resin contained in the composition of the present invention has is a structure having low flexibility, pattern collapse when a halogen atom is introduced into the resin The present inventors think that it can be avoided.
  • the resin contains a halogen atom, whereby the EUV light absorption efficiency of the resist film (the coating film of the actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition) is improved. That is, the present inventors believe that the resist film formed using the composition of the present invention is excellent in sensitivity, and as a result, the LER performance of the pattern formed by exposure and development is excellent. By the above mechanism of action, the composition of the present invention can form a pattern excellent in LER performance, and can also suppress pattern collapse.
  • the composition of the present invention is a so-called resist composition, and may be a positive resist composition or a negative resist composition. Further, it may be a resist composition for alkali development or a resist composition for organic solvent development. Among them, a positive resist composition is preferable, and a resist composition for alkali development is preferable.
  • the composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
  • the composition of the present invention contains a resin (hereinafter also referred to as "resin (A)") whose polarity is increased by the action of an acid.
  • the resin (A) has a group represented by the general formula (1).
  • the group represented by the general formula (1) is a group which is decomposed by the action of an acid to increase the polarity (also referred to as an "acid-degradable group").
  • R 4 may be substituted with an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group which may be substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group, or with a halogen atom or a halogenated alkyl group Represents an aryl group.
  • a halogenated alkyl group intends a group in which a hydrogen atom of the alkyl group is substituted by a halogen atom.
  • R 4 is preferably an aryl group which may be substituted by a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • the alkyl group which may be substituted by a halogen atom may be linear or branched, and is preferably branched.
  • the carbon number is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and still more preferably 1 to 4.
  • the alkyl group may be substituted or unsubstituted with a halogen atom.
  • the number of halogen atoms in the case of having a halogen atom as a substituent is preferably 1 to 20, more preferably 3 to 10, and still more preferably 3 to 5.
  • the cycloalkyl group in the above-mentioned cycloalkyl group which may be substituted by a halogen atom or a halogenated alkyl group may be monocyclic or polycyclic, and is preferably polycyclic.
  • the carbon number is preferably 3 to 20, more preferably 5 to 20, and still more preferably 7 to 15.
  • the cycloalkyl group is preferably, for example, an adamantyl group.
  • the cycloalkyl group may be substituted or unsubstituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • the number of halogen atoms is preferably 1 to 40, more preferably 5 to 40, and still more preferably 10 to 30.
  • the number of halogenated alkyl groups is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, and still more preferably 1 to 5.
  • the carbon number of the halogenated alkyl group is independently preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1.
  • the number of halogen atoms contained in the halogenated alkyl group is preferably independently 1 to 20, more preferably 3 to 10, and still more preferably 3.
  • a halogenated alkyl group is preferably a perhalogenated alkyl group, and more preferably a trihalogenated methyl group.
  • the aryl group in the above-mentioned aryl group which may be substituted by a halogen atom or a halogenated alkyl group may be monocyclic or polycyclic, and is preferably a monocyclic ring.
  • the carbon number is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and still more preferably 6 to 10.
  • the aryl group may be substituted or unsubstituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group, and is preferably substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • the number of halogen atoms in the case of having a halogen atom as a substituent is preferably 1 to 40, more preferably 3 to 20, and still more preferably 3 to 10.
  • the number of halogenated alkyl groups is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, and still more preferably 1 to 5.
  • the carbon number of the halogenated alkyl group is independently preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1.
  • the number of halogen atoms contained in the halogenated alkyl group is preferably independently 1 to 20, more preferably 3 to 10, and still more preferably 3.
  • a halogenated alkyl group is preferably independently a perhalogenated alkyl group, more preferably a trihalogenated methyl group.
  • R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cycloalkyl group which may be substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group, or an aryl group which may be substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • R 5 is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, or an aryl group which may be substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • the cycloalkyl group in the above-mentioned cycloalkyl group which may be substituted by a halogen atom or a halogenated alkyl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the carbon number is preferably 3 to 20, more preferably 5 to 20, and still more preferably 7 to 15.
  • the cycloalkyl group may be substituted or unsubstituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group.
  • the number of halogen atoms is preferably 1 to 40, more preferably 5 to 40, and still more preferably 10 to 30.
  • the number of halogenated alkyl groups is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, and still more preferably 1 to 5.
  • the carbon number of the halogenated alkyl group is independently preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1.
  • the number of halogen atoms contained in the halogenated alkyl group is preferably independently 1 to 20, more preferably 3 to 10, and still more preferably 3.
  • a halogenated alkyl group is preferably a perhalogenated alkyl group, and more preferably a trihalogenated methyl group.
  • the aryl group in the above-mentioned aryl group which may be substituted by a halogen atom or a halogenated alkyl group may be monocyclic or polycyclic, and is preferably a monocyclic ring.
  • the carbon number is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and still more preferably 6 to 10.
  • the aryl group may or may not be substituted with a halogen atom or a halogenated alkyl group, and is preferably substituted with a halogenated alkyl group.
  • the number of halogen atoms in the case of having a halogen atom as a substituent is preferably 1 to 40, more preferably 3 to 20, and still more preferably 3 to 10.
  • the number of halogenated alkyl groups is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, and still more preferably 1 to 5.
  • the carbon number of the halogenated alkyl group is independently preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1.
  • the number of halogen atoms contained in the halogenated alkyl group is preferably independently 1 to 20, more preferably 3 to 10, and still more preferably 3.
  • a halogenated alkyl group is preferably a perhalogenated alkyl group, and more preferably a trihalogenated methyl group.
  • R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group which may be substituted by a halogen atom.
  • R 6 is preferably a hydrogen atom or a trihalogenated methyl group, more preferably a hydrogen atom.
  • L R1 represents a single bond or a methylene group which may be substituted with a halogen atom.
  • L R1 is preferably a single bond, an unsubstituted methylene group or a perhalogenated methylene group.
  • the perhalogenated methylene group is a group in which all hydrogen atoms of the methylene group are substituted with halogen atoms.
  • L R2 represents a single bond, -CO-, -COO-, -NHCO-, -SO-, -SO 2- , -SO 3- or -NHSO-.
  • L R2 is preferably a single bond.
  • the group represented by -CH (R 6 ) -L R1 -L R2 -R 5 is a methyl group, an ethyl group, a 1,1,1-trihalogenated ethyl group, 1,1
  • the total number of halogen atoms contained in R 4 , R 5 , R 6 and L R1 is 4 or more, preferably 4 to 30, more preferably 4 to 20. And 5 to 15 are more preferable.
  • the halogen atom which can be contained in R 4 , R 5 , R 6 and L R1 is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom in that the pattern collapse is further suppressed.
  • an iodine atom is preferable, a fluorine atom or an iodine atom is more preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • the halogenated alkyl group is also preferably a fluorinated alkyl group, a chlorinated alkyl group, a brominated alkyl group, or an iodinated alkyl group, and the fluorinated alkyl group or the iodinated alkyl group is more preferable.
  • a fluorinated alkyl group is more preferred.
  • the halogen atom which these groups have is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, more preferably a fluorine atom or an iodine atom, and still more preferably a fluorine atom.
  • At least one of R 4 and R 5 is preferably an aryl group substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. Furthermore, it is more preferable that R 4 be an aryl group substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, from the viewpoint that the LER performance of the pattern is more excellent.
  • one repeating unit in the resin (A) may have two or more groups represented by the general formula (1), and in this case, it is represented by each general formula (1)
  • the groups may be the same or different and are preferably the same.
  • my represents an integer of 1 or more, my is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2.
  • my is an integer of 2 or more, two or more (-Ly 2 -X) may be the same or different.
  • Each of Q 1 to Q 3 independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group or a phenyl group.
  • Q 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Q 2 is preferably a hydrogen atom or a phenyl group, more preferably a hydrogen atom.
  • Q 3 is preferably a hydrogen atom.
  • an aromatic ring group is mentioned, for example.
  • the aromatic ring group is not limited as long as it is a group formed by removing a hydrogen atom from a compound having an aromatic ring.
  • the aromatic ring group may be monocyclic or polycyclic, and may or may not have a hetero atom.
  • aromatic ring group examples include aromatic hydrocarbon ring groups having 6 to 18 carbon atoms such as benzene ring group, naphthalene ring group and anthracene ring group, as well as thiophene ring group, furan ring group, pyrrole ring group, benzo group Heteroaromatic ring groups such as thiophene ring group, benzofuran ring group, benzopyrrole ring group, triazine ring group, imidazole ring group, benzimidazole ring group, triazole ring group, thiadiazole ring group, and thiazole ring group can be mentioned.
  • Y a single bond or an aromatic ring group is preferable, an aromatic hydrocarbon ring group is preferable, a benzene ring group or a naphthalene ring group is more preferable, and a benzene ring group is still more preferable.
  • the aromatic ring group may have a substituent, and as the substituent, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • Y is also preferably a tetrafluorophenylene group.
  • Q 3 and Y may be bonded to each other to form a ring.
  • Y represents a (my + 2) -valent linking group.
  • Ly 1 and Ly 2 each independently represent a single bond or a divalent linking group.
  • the alkylene group may be linear or branched, and may have a cyclic structure.
  • the alkylene group may have a substituent, and the substituent is preferably a halogen atom, more preferably a fluorine atom or an iodine atom, and still more preferably a fluorine atom.
  • -Ly 1 -Y-Ly 2- for example, -phenylene group, -phenylene group -alkylene group (preferably a perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably- C (CF 3 ) 2 -)-, -tetrafluorophenylene-, -naphthalenediyl-, -ester- -phenylene-, -carbonyl- and -phenylene-carbonyl-.
  • examples of -Ly 1 -Y (-Ly 2- ) 2 include a benzenetriyl group.
  • X represents a group represented by the above general formula (1), and the preferred range is also as described above.
  • the repeating unit having a group represented by General Formula (1) is preferably a repeating unit represented by General Formula (2), from the viewpoint of suppressing pattern collapse more.
  • n represents an integer of 1 or more, m is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2.
  • m is an integer of 2 or more, two or more (-L 2 -X) may be the same or different.
  • R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
  • R 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 and R 3 are preferably hydrogen atoms.
  • Ar represents an aromatic ring group.
  • the aromatic ring group may be monocyclic or polycyclic, and may or may not have a hetero atom.
  • Examples of the aromatic ring group include aromatic hydrocarbon ring groups having 6 to 18 carbon atoms such as benzene ring group, naphthalene ring group and anthracene ring group, as well as thiophene ring group, furan ring group, pyrrole ring group, benzo group Heteroaromatic ring groups such as thiophene ring group, benzofuran ring group, benzopyrrole ring group, triazine ring group, imidazole ring group, benzimidazole ring group, triazole ring group, thiadiazole ring group, and thiazole ring group can be mentioned.
  • an aromatic hydrocarbon ring group is preferable, a benzene ring group or a naphthalene ring group is more preferable, and a benzene ring group is more preferable, from the viewpoint that the LER performance of the pattern is more excellent.
  • the aromatic ring group may have a substituent, and as the substituent, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • Ar is also preferably a tetrafluorophenylene group.
  • R 3 and Ar may be bonded to each other to form a ring.
  • Ar represents an (m + 2) -valent aromatic ring group.
  • L 1 and L 2 each independently represent a single bond or a divalent linking group.
  • the alkylene group may be linear or branched, and may have a cyclic structure.
  • the alkylene group may have a substituent, and the substituent is preferably a halogen atom, more preferably a fluorine atom or an iodine atom, and still more preferably a fluorine atom.
  • L 1 is preferably a single bond or an ester group, more preferably a single bond, from the viewpoint that the LER performance of the pattern is more excellent and the pattern collapse is further suppressed.
  • L 2 is preferably a single bond, a carbonyl group or an alkylene group, more preferably a single bond or an alkylene group, and a single bond or a perfluoroalkylene group, from the viewpoint that the LER performance of the pattern is more excellent and pattern collapse is further suppressed. Is more preferred.
  • a perfluoroalkylene group is preferably a perfluoroalkylene group having a carbon number of 1 to 3, and more preferably —C (CF 3 ) 2 —.
  • X represents a group represented by the above general formula (1), and the preferred range is also as described above.
  • the repeating units having a group represented by formula (1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the repeating unit having a group represented by the general formula (1) is the resin (A) 10 to 70% by mass is preferable, 10 to 60% by mass is more preferable, and 20 to 50% by mass is more preferable.
  • the resin (A) preferably further has a repeating unit having a fluorine atom and having no acid decomposable group, from the viewpoint that the LER performance of the pattern is more excellent.
  • the repeating unit is not particularly limited as long as it has a fluorine atom and does not have an acid-degradable group, and may be, for example, a repeating unit having a fluorine atom and a lactone structure, a fluorine atom And a repeating unit having a phenolic hydroxyl group, or a repeating unit having a fluorine atom and an acid group.
  • the repeating unit which has a fluorine atom and does not have an acid decomposable group is demonstrated.
  • a -Repeating unit having a fluorine atom and having a lactone structure As a repeating unit having a fluorine atom and having a lactone structure, for example, a repeating unit represented by the following general formula (AI) can be mentioned.
  • Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group of Rb 0 may have a substituent.
  • Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Ab is a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxy group, or these Represents a combined divalent group.
  • a single bond or a linking group represented by -Ab 1 -COO- is preferable.
  • Ab 1 is a linear or branched alkylene group or a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group or a norbornylene group.
  • V represents a group having a lactone structure having a fluorine atom-containing substituent (Rb 2 ), and any of lactone structures represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17) It is preferable that it is a group formed by removing one hydrogen atom of Among the lactone structures represented by the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17), general formulas (LC1-1), general formulas (LC1-4), general formulas (LC1-5), and The structure represented by LC1-6), general formula (LC1-13), or general formula (LC1-14) is more preferable.
  • the lactone structure has a substituent (Rb 2 ) having a fluorine atom.
  • substituent (Rb 2 ) for example, a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a fluorinated cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, a fluorinated alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and 2 to 8 carbon atoms And a fluorinated alkoxycarbonyl group of
  • a fluorinated cycloalkyl group is a cycloalkyl group in which one or more hydrogen atoms are substituted by a fluorine atom
  • a fluorinated alkoxy group is one in which one or more hydrogen atoms are substituted by a fluorine atom
  • An alkoxy group is referred to, and a fluorinated alkoxycarbonyl group is an alkoxycarbonyl group in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom
  • n 2 represents an integer of 1 to 4;
  • n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different.
  • two or more substituents (Rb 2 ) may be combined to form a ring.
  • a -Repeating unit having a fluorine atom and having a phenolic hydroxyl group As a repeating unit having a fluorine atom and having a phenolic hydroxyl group, for example, a repeating unit represented by the following general formula (I) can be mentioned.
  • N represents an integer of 1 to 5;
  • R 41 , R 42 and R 43 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
  • R 42 may combine with Ar 4 to form a ring, and in this case, R 42 represents a single bond or an alkylene group.
  • alkyl group represented by R 41 , R 42 and R 43 in the general formula (I) a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, 2
  • An alkyl group having 20 or less carbon atoms such as -ethylhexyl group, octyl group and dodecyl group is preferable, an alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 3 or less carbon atoms is further preferable.
  • the cycloalkyl group represented by R 41 , R 42 and R 43 in the general formula (I) may be monocyclic or polycyclic, and has 3 to 8 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclopentyl group or cyclohexyl group And monocyclic cycloalkyl groups are preferred.
  • a halogen atom represented by R ⁇ 41> , R ⁇ 42> and R ⁇ 43 > in General formula (I) a fluorine atom is preferable.
  • the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by R 41 , R 42 and R 43 in the general formula (I) the same groups as the alkyl groups in the above R 41 , R 42 and R 43 are preferable.
  • X 4 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64-
  • R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • X 4 a single bond, —COO— or —CONH— is preferable, and a single bond or —COO— is more preferable.
  • n is an integer of 2 or more, or that X 4 is -COO- or -CONR 64- .
  • alkyl group of R 64 in -CONR 64- a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, a dodecyl group, etc.
  • the alkyl group having 20 or less carbon atoms is preferable, and the alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable.
  • L 4 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group for L 4 is preferably an alkylene group, and more preferably an alkylene group having a carbon number of 1 to 8, such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, hexylene group, and octylene group.
  • Ar 4 represents a (n + 1) -valent fluorinated aromatic hydrocarbon ring group, and may combine with R 42 to form a ring, and in this case a (n + 2) -valent fluorinated aromatic carbon Represents a hydrogen ring group.
  • a fluorinated aromatic hydrocarbon ring group refers to an aromatic hydrocarbon ring group in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom.
  • the divalent fluorinated aromatic hydrocarbon ring group in the case where n is 1 has, for example, 6 to 18 carbon atoms such as a fluorinated phenylene group, a fluorinated tolylene group, a fluorinated naphthylene group, and a fluorinated anthracenylene ring group.
  • a fluorinated arylene group is preferable, and a tetrafluorophenylene group is more preferable.
  • the resin (A) has a fluorine atom as represented by the general formula (I) and is different from a repeating unit having a phenolic hydroxyl group, a fluorine atom And a repeating unit having an acid group.
  • Examples of the acid group contained in this repeating unit include a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkyl Carbonyl) imide group, bis (alkyl carbonyl) methylene group, bis (alkyl carbonyl) imide group, bis (alkyl sulfonyl) methylene group, bis (alkyl sulfonyl) imide group, tris (alkyl carbonyl) methylene group, and tris (alkyl sulfonyl) group And the like) and the like.
  • the repeating unit having a fluorine atom and having an acid group preferably has an acid group having a fluorine atom, more preferably has a fluorinated alcohol group, and still more preferably has a hexafluoroisopropanol group.
  • the skeleton of the repeating unit is not particularly limited, but is preferably a (meth) acrylate repeating unit or a styrene repeating unit.
  • Rx represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 or CH 2 OH.
  • the resin (A) may have a fluorine atom-free and acid-degradable group-free repeating unit not falling under the above, for example, a fluorinated alkyl group, a fluorinated cyclo
  • the repeating unit which has an alkyl group and / or a fluorinated aryl group is mentioned.
  • the fluorine atom may be contained in the main chain of the repeating unit or may be contained in the side chain. Examples of such repeating units include the following repeating units.
  • Rx represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 or CH 2 OH.
  • the repeating unit which has a fluorine atom and does not have an acid decomposable group may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • resin (A) has a fluorine atom and has a repeating unit which does not have an acid degradable group
  • the content of the repeating unit which has a fluorine atom and does not have an acid degradable group (two or more kinds used together In the case of (1), 5 to 80% by mass is preferable, 10 to 70% by mass is more preferable, and 20 to 70% by mass is more preferable based on the total mass of the resin (A).
  • the resin (A) may further have a repeating unit having an acid-degradable group other than the group represented by the general formula (1).
  • an acid decomposable group it is preferable to have a structure in which the polar group is protected by a group (leaving group) which is decomposed and eliminated by the action of an acid.
  • a polar group a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonyl imide group, (alkylsulfonyl) (alkyl carbonyl) methylene group, (alkyl sulfonyl) (alkyl carbonyl) imide group , Bis (alkyl carbonyl) methylene group, bis (alkyl carbonyl) imide group, bis (alkyl sulfonyl) methylene group, bis (alkyl sulfonyl) imide group, tris (alkyl carbonyl) methylene group, and tris (alkyl sulfonyl) methylene group Acid groups (groups dissociable in 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution), and alcoholic hydroxyl groups.
  • the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group, and is a hydroxyl group other than a hydroxyl group (phenolic hydroxyl group) bonded directly to an aromatic ring, and an electron attractive group such as a fluorine atom at the ⁇ position as a hydroxyl group.
  • a hydroxyl group phenolic hydroxyl group
  • an electron attractive group such as a fluorine atom at the ⁇ position as a hydroxyl group.
  • aliphatic alcohols substituted with sex groups eg, hexafluoroisopropanol group etc.
  • the alcoholic hydroxyl group is preferably a hydroxyl group having a pKa (acid dissociation constant) of 12 or more and 20 or less.
  • the polar group is preferably a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), or a sulfonic acid group.
  • a preferred group as the acid-degradable group is a group obtained by substituting a hydrogen atom of these groups with a group (leaving group) leaving by the action of an acid.
  • a hydrogen atom of a carboxy group of a repeating unit having (meth) acrylate as a main chain, or a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group of a repeating unit having hydroxystyrene as a main chain is bonded to a leaving group Is preferred.
  • each of R 36 to R 39 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • R 36 and R 37 may combine with each other to form a ring.
  • R 36 and R 39 may combine with each other to form a ring.
  • Each of R 01 and R 02 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • the groups represented by R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may have a substituent, if possible. However, as described above, the group formed by combining the leaving group and the polar group does not become the group represented by the above general formula (1).
  • the repeating unit represented by the following general formula (AI) is preferable.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group which may have a substituent.
  • T represents a single bond or a divalent linking group.
  • Each of Rx 1 to Rx 3 independently represents an alkyl group (linear or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). However, when all of Rx 1 to Rx 3 are alkyl groups (linear or branched), at least two of Rx 1 to Rx 3 are preferably methyl groups. Two of Rx 1 to Rx 3 may be combined to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
  • alkyl group which may be substituted and represented by Xa 1 include, for example, a methyl group or a group represented by —CH 2 —R 11 .
  • R 11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms. The group is preferred, and the methyl group is more preferred.
  • halogen atom represented by Xa 1 a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom are mentioned, A fluorine atom or an iodine atom is preferable.
  • the xa 1, hydrogen atom, a fluorine atom, an iodine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
  • Examples of the divalent linking group represented by T include an alkylene group, an arylene group, a -COO-Rt- group, and an -O-Rt- group.
  • Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
  • T is preferably a single bond or a -COO-Rt- group.
  • Rt is preferably an alkylene group having a carbon number of 1 to 5, and is a -CH 2 -group,-(CH 2 ) 2 -group, or-(CH 2 ) 3 -group Is more preferred.
  • the alkyl groups represented by Rx 1 to Rx 3 each independently have 1 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl and t-butyl.
  • An alkyl group of -4 is preferred.
  • the cycloalkyl groups represented by Rx 1 to Rx 3 are each independently a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group or a tetracyclododecanyl group And polycyclic cycloalkyl groups such as adamantyl groups are preferred.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and in addition, a norbornyl group and tetracyclodeca Polycyclic cycloalkyl groups such as nyl group, tetracyclododecanyl group and adamantyl group are preferred. Among them, a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is preferable.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is such that, for example, one of the methylene groups constituting the ring is a heteroatom such as an oxygen atom or a heteroatom such as a carbonyl group. It may be substituted by the group which it has.
  • substituents include a fluorine atom, an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxy group, and an alkoxy
  • substituents include a carbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms) and the like.
  • the number of carbons in the substituent is preferably 8 or less.
  • the repeating unit represented by following General formula (3) is also preferable.
  • Ar 3 represents an aromatic ring group.
  • the aromatic ring group represented by Ar 3 is the same as Ar in the case where m is 1 in the above general formula (2), a phenylene group or a naphthylene group is preferable, and a phenylene group is more preferable.
  • R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an acyl group or a heterocyclic group.
  • R 3 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (more preferably a tert-butyl group).
  • M 3 represents a single bond or a divalent linking group. M 3 is preferably a single bond.
  • Q 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group.
  • Q 3 is preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms (more preferably a methyl group).
  • At least two of Q 3 , M 3 and R 3 may combine to form a ring.
  • each of these groups may have a substituent, if possible.
  • the repeating unit represented by the general formula (3) does not have a group represented by the above general formula (1).
  • Rx represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an iodine atom, CH 3 , CF 3 or CH 2 OH.
  • Rxa and Rxb each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Z represents a substituent containing a polar group, and when there are two or more, they are each independent.
  • p represents 0 or a positive integer.
  • a substituent containing a polar group represented by Z for example, a linear or branched alkyl group or alicyclic group having a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an alkylamide group, or a sulfonamide group is preferable. And alkyl groups having a hydroxyl group are preferred. As a branched alkyl group, an isopropyl group is preferable.
  • the repeating units having an acid-degradable group other than the group represented by General Formula (1) may be used singly or in combination of two or more.
  • the resin (A) has a repeating unit having an acid decomposable group other than the group represented by the general formula (1)
  • the repeating unit having an acid decomposable group other than the group represented by the general formula (1) 5-40 mass% is preferable with respect to the total mass of resin (A), as for content (the sum total when using 2 or more types together), 5-30 mass% is more preferable, and it is 5-20 mass. % Is more preferred.
  • the resin (A) may have other repeating units having no fluorine atom other than those described above.
  • other repeating units having no fluorine atom will be described.
  • the repeating unit which does not have a fluorine atom and has a lactone structure As an example of other repeating units which do not have a fluorine atom, the repeating unit which does not have a fluorine atom and has a lactone structure is mentioned. As such a repeating unit, an example in which the substituent (Rb 2 ) possessed by the lactone structure moiety in the general formula (AI) described above is a substituent having no fluorine atom can be mentioned.
  • an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and carboxy It is preferably a group, a halogen atom (excluding a fluorine atom), a hydroxyl group or a cyano group. Also, it may not have a substituent (Rb 2). That is, n 2 in this case represents an integer of 0 to 4. In this case, a fluorine atom is not included in any group other than the substituent (Rb 2 ). Other suitable conditions are the same as described above.
  • Rx represents a hydrogen atom, a —CH 3 group, a —CH 2 CH 3 group, or a —CF 3 group.
  • the content of the repeating unit having no fluorine atom and having a lactone structure is relative to the total mass of the resin (A) 1 to 50% by mass is preferable, 5 to 45% by mass is more preferable, and 10 to 40% by mass is more preferable.
  • Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic ring group, and when it combines with R 42 to form a ring, it has (n + 2) valence Repeating units representing an aromatic ring group are preferred.
  • examples of the aromatic ring group include aromatic hydrocarbon ring groups having 6 to 18 carbon atoms such as benzene ring group, naphthalene ring group and anthracene ring group, as well as thiophene ring group, furan ring group, pyrrole ring Hetero aromatic ring groups such as benzothiophene ring group, benzofuran ring group, benzopyrrole ring group, triazine ring group, imidazole ring group, benzoimidazole ring group, triazole ring group, thiadiazole ring group, and thiazole ring group . These aromatic ring groups may further have a substituent.
  • the phenolic hydroxyl group said here also contains the hydroxyl group (aromatic hydroxyl group) directly couple
  • a represents an integer of 1 to 3.
  • R represents a hydrogen atom or a methyl group
  • a represents 2 or 3.
  • the content of the repeating unit having no fluorine atom and having a phenolic hydroxyl group is the total mass of the resin (A)
  • 1 to 70% by mass is preferable, 5 to 70% by mass is more preferable, and 10 to 65% by mass is more preferable.
  • R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group or a nitro group, And represents an amino group, a halogen atom (excluding a fluorine atom), an ester group (-COO-R: R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a carboxy group.
  • n 3 represents an integer of 0 to 6;
  • n 4 represents an integer of 0 to 4;
  • X 4 is a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Specific examples of the repeating unit represented by formula (V-1) or (V-2) are shown below, but are not limited thereto.
  • the repeating unit represented by the general formula (V-1) or the general formula (V-2) is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and still more preferably 5 to 20% by mass, with respect to the total mass of the resin (A).
  • the resin (A) may have a repeating unit derived from maleimide or a maleimide derivative.
  • the following repeating units are mentioned, for example.
  • the content of the repeating unit derived from the maleimide or the maleimide derivative is preferably 1 to 40% by mass with respect to the total mass of the resin (A). -30% by mass is more preferable, and 5-20% by mass is more preferable.
  • the other repeating units having no fluorine atom may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the other repeating units having no fluorine atom is the resin (A).
  • 5 to 80% by mass is preferable, 10 to 70% by mass is more preferable, and 15 to 70% by mass is more preferable.
  • the content of halogen atoms (preferably fluorine atoms) of the resin (A) is preferably 20 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, with respect to the total mass of the resin (A), and 20 to 70%. % Is more preferred.
  • the resin (A) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (A) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and even 5,000 to 15,000 as a polystyrene conversion value by GPC method. More preferable.
  • the dispersion degree (Mw / Mn, molecular weight distribution) of the resin (A) is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, still more preferably 1.2 to 3.0, and particularly preferably 1.2 to 2.0. preferable. When the degree of dispersion is small, the resolution of the pattern is excellent, and further, the side walls of the pattern are smooth and the roughness is excellent.
  • the content of the resin (A) is preferably 50 to 99.9% by mass, and more preferably 60 to 99.0% by mass, based on the total solid content.
  • the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • the composition of the present invention includes a compound capable of generating an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation (hereinafter, also referred to as "photoacid generator").
  • the photoacid generator may be in the form of a low molecular weight compound, or may be in the form of being incorporated into a part of a polymer. Also, the form of the low molecular weight compound and the form incorporated into a part of the polymer may be used in combination.
  • the photoacid generator When the photoacid generator is in the form of a low molecular weight compound, its molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, and still more preferably 1,000 or less.
  • the photoacid generator When the photoacid generator is incorporated into a part of the polymer, it may be incorporated into a part of the resin (A) or may be incorporated into a resin different from the resin (A). Among them, the photoacid generator is preferably in the form of a low molecular weight compound.
  • the photoacid generator is not particularly limited, but a compound capable of generating an organic acid upon irradiation with an actinic ray or radiation (preferably electron beam or extreme ultraviolet radiation) is preferable.
  • the organic acid for example, at least one of sulfonic acid, bis (alkylsulfonyl) imide and tris (alkylsulfonyl) methide is preferable.
  • the photoacid generator is preferably a compound represented by the following Formula (ZI), the following Formula (ZII), or the following Formula (ZIII).
  • each of R 201 , R 202 and R 203 independently represents an organic group.
  • the carbon number of the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
  • Two of R 201 to R 203 may be combined to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
  • Examples of the group formed by bonding of two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, a butylene group, a pentylene group and the like).
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion (an anion whose ability to cause a nucleophilic reaction is extremely low).
  • Examples of the organic group of R 201, R 202, and R 203 an aryl group, an alkyl group, and cycloalkyl group, and the like. It is preferable that at least one of R 201 , R 202 and R 203 be an aryl group, and it is more preferable that all three be an aryl group.
  • As the aryl group in addition to a phenyl group, a naphthyl group and the like, heteroaryl groups such as an indole residue and a pyrrole residue are also possible.
  • alkyl group of R201 to R203 a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group or an n-butyl group is more preferable.
  • the cycloalkyl group of R 201 to R 203 is preferably a cycloalkyl group having a carbon number of 3 to 10, and more preferably a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group or a cycloheptyl group.
  • the substituent which these groups may have is a halogen atom such as a nitro group or a fluorine atom, a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 15), and a cycloalkyl group (Preferably 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), and alkoxycarbonyl And oxy groups (preferably having a carbon number of 2 to 7) and the like.
  • a halogen atom such as a nitro group or a fluorine atom, a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 15), and a cycloalkyl group (Preferably 3 to 15 carbon atoms
  • non-nucleophilic anion for example, sulfonic acid anion (aliphatic sulfonic acid anion, aromatic sulfonic acid anion, camphor sulfonic acid anion, etc.), carboxylic acid anion (aliphatic carboxylic acid anion, aromatic carboxylic acid anion, And aralkylcarboxylic acid anions, etc., sulfonylimide anions, bis (alkylsulfonyl) imide anions, and tris (alkylsulfonyl) methide anions.
  • sulfonic acid anion aliphatic sulfonic acid anion, aromatic sulfonic acid anion, camphor sulfonic acid anion, etc.
  • carboxylic acid anion aliphatic carboxylic acid anion, aromatic carboxylic acid anion, And aralkylcarboxylic acid anions, etc.
  • sulfonylimide anions bis (alkyls
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and the aliphatic carboxylate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, and may be a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or Preferred is a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms.
  • the aryl group in the aromatic sulfonate anion and the aromatic carboxylate anion is preferably an aryl group having a carbon number of 6 to 14, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group and a naphthyl group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group mentioned above may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and specific examples thereof include a halogen atom such as a nitro group and a fluorine atom, a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 15)
  • it has 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group (preferably 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably Preferably, the carbon number is 2 to 12), an alkoxycarbonyloxy group (preferably having a carbon number of 2 to 7), an alkylthio group (preferably having a carbon number of 1 to 15), an alkylsulfonyl group (preferably having a carbon number of 1 to 15)
  • the aralkyl group in the aralkylcarboxylic acid anion is preferably an aralkyl group having a carbon number of 7 to 14, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group and a naphthylbutyl group.
  • a saccharin anion As a sulfonyl imide anion, a saccharin anion is mentioned, for example.
  • the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and the tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • substituent of these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, and cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and fluorine
  • the alkyl group substituted by the atom or the fluorine atom is preferable.
  • the alkyl groups in the bis (alkylsulfonyl) imide anion may be bonded to each other to form a ring structure. This increases the acid strength.
  • non-nucleophilic anions include, for example, fluorinated phosphorus (eg, PF 6 ⁇ ), boron fluoride (eg, BF 4 ⁇ ), and fluorinated antimony (eg, SbF 6 ⁇ ).
  • an aliphatic sulfonic acid anion in which at least the ⁇ -position of sulfonic acid is substituted with a fluorine atom an aromatic sulfonic acid anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, an alkyl group is a fluorine atom
  • an alkyl group is a fluorine atom
  • bis (alkylsulfonyl) imide anions substituted with or tris (alkylsulfonyl) methide anions wherein the alkyl group is substituted with a fluorine atom are bis (alkylsulfonyl) imide anions substituted with or tris (alkylsulfonyl) methide anions wherein the alkyl group is substituted with a fluorine atom.
  • a perfluoro aliphatic sulfonate anion (preferably having a carbon number of 4 to 8) or a benzene sulfonate anion having a fluorine atom is more preferable, and a nonafluorobutane sulfonate anion, a perfluorooctane sulfonate anion, a pentafluorobenzene sulfone
  • An acid anion or 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonic acid anion is more preferred.
  • the generated acid has a pKa of -1 or less.
  • the anion represented by the following general formula (AN1) is also preferable.
  • each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, and when there are a plurality of R 1 's and R 2' s , they may be the same or different.
  • L represents a divalent linking group, and when two or more L is present, L may be the same or different.
  • A represents a cyclic organic group.
  • x represents an integer of 1 to 20
  • y represents an integer of 0 to 10
  • z represents an integer of 0 to 10.
  • the carbon number of the alkyl group in the alkyl group substituted with a fluorine atom of Xf is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
  • a perfluoro alkyl group is preferable.
  • Xf a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • Xf include fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , CH 2 CF 3 , CH 2 CH 2 CF 3 , CH 2 C 2 F 5 , and CH 2 CH 2 C 2 F 5 , CH 2 C 3 F 7 , CH 2 CH 2 C 3 F 7 , CH 2 C 4 F 9 , CH 2 CH 2 C 4 F 9 and the like, and among them, a fluorine atom or CF 3 is preferred. In particular, it is preferable that both Xf be a fluorine atom.
  • the alkyl group of R 1 and R 2 may have a substituent (preferably a fluorine atom), and the number of carbon atoms in the substituent is preferably 1 to 4.
  • the substituent is preferably a C 1-4 perfluoroalkyl group.
  • Specific examples of the alkyl group having a substituent of R 1 and R 2 include CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 and C 7 F 15 , C 8 F 17, CH 2 CF 3, CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9 and CH 2 CH 2 C 4 F 9 etc. may be mentioned, with preference given to CF 3 .
  • R 1 and R 2 a fluorine atom or CF 3 is preferable.
  • x is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5.
  • y is preferably 0 to 4, more preferably 0.
  • z is preferably 0 to 5, and more preferably 0 to 3.
  • the divalent linking group for L is not particularly limited, and -COO-, -OCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , an alkylene group, a cycloalkylene group, Examples thereof include an alkenylene group and a linking group in which a plurality of these are linked, and a linking group having 12 or less carbon atoms in total is preferable. Among them, -COO-, -OCO-, -CO- or -O- is preferable, and -COO- or -OCO- is more preferable.
  • the cyclic organic group for A is not particularly limited as long as it is a group having a cyclic structure, and an alicyclic group, an aromatic ring group, and a heterocyclic group (not only a group having aromaticity but also aromaticity) And the like) and the like.
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group or a cyclooctyl group, and in addition, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclo group Polycyclic cycloalkyl groups such as decanyl group, tetracyclododecanyl group and adamantyl group are preferred.
  • an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group is a film in the post-exposure heating step
  • Medium diffusion can be suppressed, which is preferable from the viewpoint of improving the MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
  • the aromatic ring group include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring.
  • heterocyclic group examples include groups derived from a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • groups derived from a furan ring, a thiophene ring or a pyridine ring are preferable.
  • the cyclic organic group also includes a lactone structure, and specific examples include lactone structures represented by the general formulas (LC1-1) to (LC1-17) described above.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • the substituent is an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic and preferably has 1 to 12 carbon atoms), and a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). When it is polycyclic, it may be a spiro ring.
  • the carbon number is preferably 3 to 20.
  • aryl group preferably having 6 to 14 carbon atoms
  • hydroxyl group alkoxy group, ester group
  • Examples thereof include an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group.
  • the carbon constituting the cyclic organic group may be carbonyl carbon.
  • each of R 204 to R 207 independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the groups described as the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) described above. is there.
  • the substituent which the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have the aryl group of R 201 to R 203 in the above-mentioned compound (ZI), alkyl group and cycloalkyl group It is the same as the substituent which the group may have, and the preferred embodiment is also the same.
  • Z - represents a non-nucleophilic anion
  • Z in formula (ZI) - has the same meaning as the non-nucleophilic anion, preferred embodiments are also the same.
  • the volume of 130 ⁇ 3 or more can be obtained by irradiation with an electron beam or extreme ultraviolet light in that the diffusion of the acid generated upon exposure to light is suppressed to improve the resolution.
  • a photoacid generator among others, more preferred is a compound which generates an (sulphonic acid is more preferably) acid volume 190 ⁇ 3 or more in size, volume 270 ⁇ 3 or more the size of the acid (more preferably sulfonic acid) more preferably compounds generating (more preferably sulfonic acid) acid volume 400 ⁇ 3 or more dimensions compounds capable of generating an especially preferred.
  • the volume is preferably 2000 ⁇ 3 or less, more preferably 1500 ⁇ 3 or less.
  • the value of the volume is obtained using "WinMOPAC" manufactured by Fujitsu Limited.
  • MM Molecular Mechanics 3 method
  • the "accessible volume" of each acid can be calculated by determining the most stable conformation, and then performing molecular orbital calculation using these PM3 methods for these most stable conformations.
  • the acid generated by the photoacid generator (acid in which a proton is bonded to the anion moiety) and the volume thereof are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the volume shown in the following illustration is a calculated value (unit: ⁇ 3 ). Also, 1 ⁇ is 1 ⁇ 10 ⁇ 10 m.
  • a photo-acid generator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the content of the photoacid generator (if there is more than one type, the total thereof) is preferably 0.1 to 50% by mass, and more preferably 5 to 40% by mass with respect to the total solid content of the composition. % Is more preferable, and 5 to 30% by mass is more preferable.
  • the composition of the present invention preferably contains an acid diffusion control agent.
  • the acid diffusion control agent traps an acid generated from a photoacid generator or the like at the time of exposure, and acts as a quencher which suppresses the reaction of the acid decomposable resin in the unexposed area by the extra generated acid.
  • a basic compound (DA) and a compound (DB) whose basicity decreases or disappears upon irradiation with an actinic ray or radiation can be used as an acid diffusion control agent.
  • the basic compound (DA) is preferably a compound having a structure represented by the following formulas (A) to (E).
  • R 200 , R 201 and R 202 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 20), Or an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms).
  • R 201 and R 202 may bond to each other to form a ring.
  • each of R 203 , R 204 , R 205 and R 206 independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl group in the general formulas (A) and (E) may have a substituent or may not be substituted.
  • As the alkyl group having a substituent as the alkyl group having a substituent, an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable.
  • the alkyl group in the general formulas (A) and (E) is more preferably unsubstituted.
  • the basic compound (DA) is preferably guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine or the like, and has an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, Compounds having a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond, or aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond are more preferable.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole.
  • diazabicyclo structure 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4] , 0] Undec-7-ene and the like.
  • As a compound having an onium hydroxide structure triarylsulfonium
  • the compound having an onium carboxylate structure is a compound in which the anion part of the compound having an onium hydroxide structure is a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkyl carboxylate. .
  • Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.
  • Examples of the compound having an aniline structure or a pyridine structure include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, and N, N-dihexylaniline.
  • Examples of alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine.
  • Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline and the like.
  • superorganic bases can also be used as the basic compound (DA).
  • Superorganic bases include, for example, guanidine bases such as tetramethylguanidine and polyguanidine (including guanidine and guanidine derivatives thereof as well as substituted products and polyguanides), diazabicyclononene (DBN), diazabicycloundecene Amidine- and guanidine-based multi-nitrogen polyheterocyclic compounds represented by DBU), triazabicyclodecene (TBD), N-methyl-triazabicyclodecene (MTBD), etc. and their polymer-supported strong bases, phosphazenes (Schweisinger) And bases), as well as proazaphosphatran (Verkade) bases.
  • guanidine bases such as tetramethylguanidine and polyguanidine (including guanidine and guanidine derivatives thereof as well as substituted products and polyguanides), diazabicyclononene (DBN), di
  • amine compounds and ammonium salt compounds can also be used.
  • the amine compound examples include primary, secondary and tertiary amine compounds, and preferred is an amine compound in which one or more alkyl groups (preferably having a carbon number of 1 to 20) are bonded to a nitrogen atom, among them And tertiary amine compounds are more preferred.
  • examples of the group bonded to the nitrogen atom in the amine compound include, in addition to the above-mentioned alkyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms). And aryl groups (preferably having a carbon number of 6 to 12) and the like.
  • the amine compound preferably contains an oxyalkylene group.
  • the number of oxyalkylene groups in the molecule is preferably 1 or more, more preferably 3 to 9, and still more preferably 4 to 6.
  • Oxyethylene groups among the oxyalkylene group (-CH 2 CH 2 O-), or oxypropylene group (-CH (CH 3) CH 2 O- or CH 2 CH 2 CH 2 O-) are preferred, oxyethylene groups More preferable.
  • the ammonium salt compounds include primary, secondary, tertiary and quaternary ammonium salt compounds, and ammonium salt compounds in which one or more alkyl groups are bonded to a nitrogen atom are preferable.
  • the ammonium salt compound is a secondary, tertiary or quaternary ammonium salt compound
  • examples of the group bonded to the nitrogen atom in the ammonium salt compound include, in addition to the alkyl groups described above, for example, a cycloalkyl group ( Preferable examples include 3 to 20 carbon atoms, and aryl groups (preferably 6 to 12 carbon atoms).
  • the ammonium salt compound preferably contains an oxyalkylene group.
  • the number of oxyalkylene groups in the molecule is preferably 1 or more, more preferably 3 to 9, and still more preferably 4 to 6.
  • Oxyethylene groups among the oxyalkylene group (-CH 2 CH 2 O-), or oxypropylene group (-CH (CH 3) CH 2 O-, or -CH 2 CH 2 CH 2 O-) are preferred, polyoxyethylene Groups are more preferred.
  • Examples of the anion of the ammonium salt compound include halogen atoms, sulfonates, borates, and phosphates. Among them, halogen atoms or sulfonates are preferable. As a halogen atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom is preferable. As the sulfonate, an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and specifically, an alkyl sulfonate having 1 to 20 carbon atoms and an aryl sulfonate can be mentioned.
  • the alkyl group of the alkyl sulfonate may have a substituent, and examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkoxy group, an acyl group and an aromatic ring group.
  • alkyl sulfonate examples include methane sulfonate, ethane sulfonate, butane sulfonate, hexane sulfonate, octane sulfonate, benzyl sulfonate, trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfonate, nonafluorobutane sulfonate and the like.
  • aryl group of aryl sulfonate a benzene ring group, a naphthalene ring group, and an anthracene ring group are mentioned.
  • the substituent which the benzene ring group, the naphthalene ring group and the anthracene ring group may have is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (which may be linear or branched), or a carbon number Three to six cycloalkyl groups are preferred. Specifically as the above-mentioned alkyl group and the above-mentioned cycloalkyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-hexyl group, and A cyclohexyl group etc. are mentioned.
  • the above alkyl group and the above cycloalkyl group may further have other substituents, and examples thereof include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an acyl group, and an acyloxy And the like.
  • DA a basic compound
  • the amine compound which has a phenoxy group and the ammonium salt compound which has a phenoxy group can also be used.
  • the amine compound having a phenoxy group and the ammonium salt compound having a phenoxy group are compounds having a phenoxy group at the end opposite to the nitrogen atom of the alkyl group of the above-described amine compound or the above-mentioned ammonium salt compound.
  • a substituent of phenoxy group for example, alkyl group, alkoxy group, halogen atom, cyano group, nitro group, carboxy group, carboxylic acid ester group, sulfonic acid ester group, aryl group, aralkyl group, acyloxy group, and aryloxy And the like.
  • the substitution position of the substituent may be any one of 2 to 6 positions.
  • the number of substituents may be any of 1 to 5.
  • the amine compound having a phenoxy group and the ammonium salt compound having a phenoxy group contain at least one oxyalkylene group between the phenoxy group and the nitrogen atom.
  • the number of oxyalkylene groups in the molecule is preferably 1 or more, more preferably 3 to 9, and still more preferably 4 to 6.
  • Oxyethylene groups among the oxyalkylene group (-CH 2 CH 2 O-), or oxypropylene group (-CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O-) are preferred, oxyethylene group Is more preferred.
  • the amine compound having a phenoxy group is reacted by heating a primary or secondary amine having a phenoxy group and a haloalkyl ether, and then the reaction system is reacted with a strong base (eg, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetraalkylammonium, etc.) Solution of C.) and further extracting the reaction product with an organic solvent (eg, ethyl acetate and chloroform).
  • a strong base eg, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetraalkylammonium, etc.
  • an organic solvent eg, ethyl acetate and chloroform
  • it is obtained by heating and reacting a primary or secondary amine with a haloalkyl ether having a phenoxy group at the end, adding an aqueous solution of a strong base to the reaction system, and extracting the reaction product with an organic solvent.
  • the compound (DB) (hereinafter also referred to as “compound (DB)”) whose basicity is reduced or disappears upon irradiation with actinic rays or radiation has a proton acceptor functional group and is of actinic rays or radiation It is a compound which is decomposed by irradiation to decrease, disappear, or change from proton acceptor property to acidity.
  • the proton acceptor functional group is a group capable of electrostatically interacting with a proton or a functional group having an electron, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as cyclic polyether, or ⁇ conjugation Means a functional group having a nitrogen atom having a non-covalent electron pair that does not contribute to The nitrogen atom having a noncovalent electron pair not contributing to the ⁇ conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following general formula.
  • Examples of preferable partial structures of the proton acceptor functional group include a crown ether structure, an azacrown ether structure, a primary to tertiary amine structure, a pyridine structure, an imidazole structure, and a pyrazine structure.
  • the compound (DB) is decomposed by irradiation with an actinic ray or radiation to generate a compound in which the proton acceptor property is reduced or eliminated, or changed from the proton acceptor property to the acidity.
  • the reduction or disappearance of the proton acceptor property or the change from proton acceptor property to acidity is a change in proton acceptor property caused by the addition of a proton to the proton acceptor functional group.
  • the proton acceptor property can be confirmed by performing pH measurement.
  • the acid diffusion control agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the acid diffusion control agent (the total amount of plural kinds, if any) is preferably 0.001 to 10% by mass, relative to the total solid content of the composition, 7 mass% is more preferable.
  • the acid diffusion control agent for example, compounds described in paragraphs ⁇ 0140> to ⁇ 0144> of JP 2013-11833 A (amine compounds, compounds containing an amide group, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. ) Can also be used.
  • the composition of the present invention may contain a hydrophobic resin different from the resin (A) and different from the resin (A).
  • the hydrophobic resin is preferably designed to be localized on the surface of the resist film, but unlike the surfactant, it does not necessarily have to have a hydrophilic group in the molecule, and polar and nonpolar substances are uniformly mixed. It does not have to contribute to
  • the effects of the addition of the hydrophobic resin include control of static and dynamic contact angles of the resist film surface with water, suppression of outgassing, and the like.
  • the hydrophobic resin has at least one of “fluorine atom”, “silicon atom”, and “CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” from the viewpoint of localization to the film surface. Is preferable, and it is more preferable to have two or more. Moreover, it is preferable that the said hydrophobic resin has a C5 or more hydrocarbon group. These groups may be contained in the main chain of the resin or may be substituted in the side chain.
  • the hydrophobic resin contains a fluorine atom and / or a silicon atom
  • the fluorine atom and / or the silicon atom in the hydrophobic resin may be contained in the main chain of the resin and is contained in the side chain. May be
  • the hydrophobic resin contains a fluorine atom
  • it is a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom preferable.
  • the alkyl group having a fluorine atom (preferably having a carbon number of 1 to 10, more preferably having a carbon number of 1 to 4) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom And may further have a substituent other than a fluorine atom.
  • the cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than a fluorine atom.
  • the aryl group having a fluorine atom include a group in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group and a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and further having a substituent other than a fluorine atom It is also good.
  • the repeating unit which has a fluorine atom or a silicon atom the repeating unit illustrated by stage ⁇ 0519> of US Patent Application Publication 2012/0251948 A1 is mentioned.
  • the hydrophobic resin preferably contains a CH 3 partial structure in the side chain portion.
  • CH 3 partial structure contained in the side chain portion in the hydrophobic resin comprises a CH 3 partial structure an ethyl group, a propyl group, and butyl group, and the like have.
  • the methyl group directly bonded to the main chain of the hydrophobic resin (for example, ⁇ -methyl group of the repeating unit having a methacrylic acid structure) contributes to the surface localization of the hydrophobic resin due to the influence of the main chain. Because it is small, it is not included in the CH 3 partial structure mentioned here.
  • CH 3 partial structures in the side chain moiety is not linked directly with the main chain, for example, between the CH 3 partial structure and the main chain in the side chain portion, through a divalent linking group other than an alkylene group bonded
  • a divalent linking group other than an alkylene group include an ester group and an arylene group (preferably a phenylene group).
  • hydrophobic resin resins described in JP-A-2011-248019, JP-A-2010-175859, and JP-A-2012-032544 can also be preferably used.
  • the weight average molecular weight of the hydrophobic resin in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, and more preferably 1,000 to 50,000.
  • the total content of the remaining monomer and / or oligomer components contained in the hydrophobic resin is preferably 0.01 to 5% by mass, and more preferably 0.01 to 3% by mass.
  • the degree of dispersion (Mw / Mn) is preferably in the range of 1 to 5, and more preferably in the range of 1 to 3.
  • the monomer corresponding to the repeating unit which comprises hydrophobic resin is illustrated.
  • the hydrophobic resin may be used alone or in combination of two or more. It is preferable to mix and use two or more types of hydrophobic resins having different surface energy from the viewpoint of achieving both the immersion liquid followability and the development characteristics in immersion exposure.
  • the content of the hydrophobic resin in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, and more preferably 0.05 to 8% by mass, relative to the total solid content in the composition of the present invention.
  • the composition of the present invention may contain a surfactant.
  • a surfactant By including a surfactant, when an exposure light source having a wavelength of 250 nm or less, particularly 220 nm or less is used, it is possible to form a pattern with excellent adhesion and less development defects with good sensitivity and resolution.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. Examples of fluorine-based and / or silicon-based surfactants include surfactants described in paragraph ⁇ 0276> of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
  • F-top EF 301 and EF 303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.); Florard FC 430, 431 and 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.); Megafuck F 171, F 173, F 176, F 189, F 113, F 110, F 177, F 120 and R 08 (manufactured by DIC Corporation); Surfron S-382, SC 101, 102, 103, 104, 105, and 106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.); GF-300 and GF-150 (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.); F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF1
  • the surfactant may be a fluoroaliphatic compound produced by the telomerization method (also referred to as telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method) in addition to the known surfactants as described above It may be synthesized using Specifically, a polymer having a fluoroaliphatic group derived from this fluoroaliphatic compound may be used as a surfactant. This fluoroaliphatic compound can be synthesized, for example, by the method described in JP-A-2002-90991. In addition, surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based agents described in paragraph ⁇ 0280> of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.
  • One of these surfactants may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the surfactant when used, its content is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, with respect to the total solid content of the composition. preferable.
  • the composition of the present invention may contain a solvent.
  • the solvent preferably contains at least one of the following component (M1) and the following component (M2), and more preferably contains the following component (M1).
  • the solvent preferably consists essentially of the component (M1) or a mixed solvent containing at least the component (M1) and the component (M2).
  • Component (M1) Propylene glycol monoalkyl ether carboxylate
  • Component (M2) Solvent selected from the following components (M2-1) or solvent selected from the following components (M2-1)
  • Component (M2-1) Propylene glycol monoalkyl ether, lactic acid ester, acetic acid ester, butyl butyrate, alkoxypropionic acid ester, linear ketone, cyclic ketone, lactone, or alkylene carbonate
  • Component (M2-2) solvent having other flash points of 37 ° C. or higher
  • the coating property of the composition is improved, and a pattern having a small number of development defects can be obtained.
  • the solvent has a good balance of the solubility, the boiling point and the viscosity of the resin (A) described above, so that the unevenness of the film thickness of the resist film and the generation of precipitates in spin coating etc. It is thought that it is because it can be suppressed.
  • component (M1) at least one selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether propionate, and propylene glycol monoethyl ether acetate is preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable. (PGMEA) is more preferred.
  • the following solvents are preferable as the component (M2-1).
  • propylene glycol monoalkyl ether propylene glycol monomethyl ether (PGME) or propylene glycol monoethyl ether is preferable.
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • lactic acid ester ethyl lactate, butyl lactate or propyl lactate is preferable.
  • acetic acid ester methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate, pentyl acetate, isoamyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate or 3-methoxybutyl acetate is preferable.
  • the chain ketones include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl Ketones, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methyl naphthyl ketone or methyl amyl ketone are preferred.
  • cyclic ketone methyl cyclohexanone, isophorone or cyclohexanone is preferable.
  • lactone ⁇ -butyrolactone is preferred.
  • Propylene carbonate is preferred as the alkylene carbonate.
  • propylene glycol monomethyl ether PGME
  • ethyl lactate ethyl 3-ethoxypropionate
  • methyl amyl ketone cyclohexanone
  • butyl acetate pentyl acetate, pentyl acetate, ⁇ -butyrolactone or propylene carbonate is more preferable.
  • flash point means a value described in a reagent catalog of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. or Sigma-Aldrich.
  • the mixing ratio (mass ratio: M1 / M2) of the component (M1) to the component (M2) is preferably 100/0 to 15/85, more preferably 100/0 to 40/60, because the number of development defects is further reduced. Is more preferably 100/0 to 60/40.
  • the solvent may further contain other solvents in addition to the component (M1) and the component (M2).
  • the content of solvents other than the components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30% by mass with respect to the total mass of the solvent.
  • ester solvents having 7 or more carbon atoms (preferably 7 to 14, more preferably 7 to 12, more preferably 7 to 10) and 2 or less heteroatoms.
  • ester solvent having 7 or more carbon atoms and 2 or less hetero atoms does not include the solvent corresponding to the component (M2) described above.
  • ester solvents having 7 or more carbon atoms and 2 or less hetero atoms amyl acetate, 2-methylbutyl acetate, 1-methylbutyl acetate, hexyl acetate, pentyl propionate, hexyl propionate, butyl propionate, iso Isobutyl butyrate, heptyl propionate, butyl butanoate and the like are preferred, and isoamyl acetate is preferred.
  • the composition of the present invention is a dissolution inhibiting compound (a compound which is decomposed by the action of an acid to reduce the solubility in an organic developer, and preferably has a molecular weight of 3,000 or less), a dye, a plasticizer and a photosensitizer. It may further contain a light absorbing agent, and / or a compound which promotes the solubility in a developer (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, or an alicyclic or aliphatic compound containing a carboxy group).
  • the solid content concentration in the composition of the present invention is preferably 0.5 to 30% by mass, and more preferably 1 to 20% by mass, in terms of more excellent coatability.
  • the solid content concentration is a mass percentage of the mass of the other resist components excluding the solvent, with respect to the total mass of the composition.
  • the composition of the present invention is preferably used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent (preferably the above mixed solvent), filtering it, and then applying it on a predetermined support (substrate).
  • a predetermined organic solvent preferably the above mixed solvent
  • 0.05 micrometer or less is more preferable, and 0.03 micrometer or less is still more preferable.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
  • cyclic filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel.
  • the composition may also be filtered multiple times.
  • the composition may be subjected to a degassing treatment and the like before and after the filter filtration.
  • the composition of the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition which changes its property in response to irradiation with an actinic ray or radiation. More specifically, the composition of the present invention includes the steps of producing a semiconductor such as IC (Integrated Circuit), producing a circuit substrate such as liquid crystal or thermal head, producing an imprint mold structure, other photofabrication steps, lithography
  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used for producing a printing plate or an acid-curable composition.
  • the pattern formed in the present invention can be used in an etching process, an ion implantation process, a bump electrode formation process, a rewiring formation process, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like.
  • the present invention also relates to a method of forming a pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the pattern formation method of the present invention will be described.
  • the resist film of the present invention will also be described.
  • Step 1 Step of forming a resist film (an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film) on a substrate using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (composition of the present invention)
  • Step 2 The above-mentioned resist Step of exposing the film (irradiating with an actinic ray or radiation)
  • Step 3 Developing the exposed resist film with a developer solution
  • Step 1 is a step of forming a resist film on a substrate using the composition of the present invention.
  • the definition of the composition of the present invention is as described above.
  • a method of applying the composition of the present invention on a substrate can be mentioned.
  • the pore size of the filter is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and still more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
  • the composition of the present invention can be applied onto a substrate (eg, silicon, silicon dioxide coating) as used in the manufacture of integrated circuit devices by a suitable coating method such as a spinner or coater.
  • a suitable coating method such as a spinner or coater.
  • spin coating using a spinner is preferable.
  • the number of revolutions during spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm.
  • the substrate may be dried to form a resist film. If necessary, various base films (inorganic film, organic film, antireflective film, etc.) may be formed under the resist film.
  • the heating can be carried out by means of an ordinary exposure machine and / or a means provided in a developing machine, and may be carried out using a hot plate or the like.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150 ° C., more preferably 80 to 140 ° C., and still more preferably 80 to 130 ° C.
  • the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, and still more preferably 60 to 600 seconds.
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, but it is preferably 10 to 65 nm, and more preferably 15 to 50 nm, from the viewpoint of forming a finer pattern with higher accuracy.
  • a top coat may be formed on the upper layer of the resist film using a top coat composition. It is preferable that the top coat composition can be uniformly applied to the upper layer of the resist film without being mixed with the resist film. Moreover, it is preferable to dry the resist film before forming the top coat. Next, the top coat composition can be applied onto the obtained resist film by the same method as the method for forming a resist film, and the top coat can be formed by further drying.
  • the thickness of the top coat is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, and still more preferably 40 to 80 nm.
  • the top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method.
  • the top coat is described based on the description of paragraphs ⁇ 0072> to ⁇ 0082> of JP-A-2014-059543. Can be formed.
  • the basic compound that the topcoat may contain include basic compounds that the composition of the present invention may contain.
  • the top coat preferably contains a compound having at least one group or bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond and an ester bond.
  • Step 2 is a step of exposing the resist film.
  • a method of exposure a method of irradiating light to a formed resist film through a predetermined mask may be mentioned.
  • the light source wavelength used in the exposure step is not limited, and examples thereof include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, and electron beams.
  • far ultraviolet light is preferable, and its wavelength is preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, and still more preferably 1 to 200 nm.
  • KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm), and an electron beam or the like
  • KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or electron beam is preferred.
  • baking is preferably performed before development.
  • the baking accelerates the reaction of the exposed portion, resulting in better sensitivity and pattern shape.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150 ° C., more preferably 80 to 140 ° C., and still more preferably 80 to 130 ° C.
  • the heating time is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 120 seconds.
  • the heating can be carried out by means provided in a common exposure machine and / or developing machine, and may be carried out using a hot plate or the like. This process is also referred to as post exposure bake (PEB).
  • PEB post exposure bake
  • Step 3 is a step of developing the exposed resist film using a developer to form a pattern.
  • a developing method a method of immersing the substrate in a bath filled with a developer for a certain time (dip method), a method of developing by elevating the developer on the substrate surface by surface tension and standing for a certain time (paddle method)
  • dip method a method of immersing the substrate in a bath filled with a developer for a certain time
  • paddle method a method of developing by elevating the developer on the substrate surface by surface tension and standing for a certain time
  • a method of spraying a developing solution on the substrate surface spraying a developing solution on the substrate surface
  • a method of continuously discharging a developing solution while scanning a developing solution discharge nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed can be mentioned.
  • the development time is not particularly limited as long as the resin in the unexposed area is sufficiently dissolved, and is preferably 10 to 300 seconds, and more preferably 20 to 120 seconds.
  • the temperature of the developing solution is preferably 0 to 50 ° C., more preferably 15 to 35 ° C.
  • the developing solution used in the developing step may be either an alkaline developing solution or a developing solution containing an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developing solution), but an alkaline developing solution is preferable.
  • alkaline aqueous solution containing an alkali is not particularly limited, and examples thereof include quaternary ammonium salts represented by tetramethylammonium hydroxide, inorganic alkalis, primary amines, secondary amines, tertiary amines, alcohol amines, and cyclic amines.
  • the aqueous alkali solution containing can be mentioned.
  • the alkaline developer is preferably an aqueous solution of a quaternary ammonium salt represented by tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH).
  • TMAH tetramethyl ammonium hydroxide
  • An appropriate amount of alcohol, surfactant or the like may be added to the alkali developer.
  • the alkali concentration of the alkali developer is usually 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkaline developer is usually 10.0 to 15.0.
  • the organic developer is a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents. Is preferred.
  • ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthyl ketone, isophorone, propylene carbonate and the like.
  • ester solvents for example, methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl Ether acetate, ethyl 3-ethoxy propionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, butyl lactate, butane And butyl acid, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate.
  • the solvents disclosed in paragraphs ⁇ 0715> to ⁇ 0718> of US Patent Application Publication No. 2016/0070167 A1 can be used.
  • a plurality of the above solvents may be mixed, or may be mixed with a solvent other than the above or water.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by weight, more preferably less than 20% by weight, still more preferably less than 10% by weight, and particularly preferably substantially free of water.
  • the content of the organic solvent to the organic developer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, still more preferably 90 to 100% by mass, with respect to the total amount of the developer. % Is particularly preferred.
  • the developer may contain an appropriate amount of a known surfactant as needed.
  • the content of the surfactant is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass, with respect to the total amount of the developer.
  • the organic developer may contain the acid diffusion control agent described above.
  • alkali developing step The step of developing using an aqueous alkali solution (alkali developing step) and the step of developing using a developer containing an organic solvent (organic solvent developing step) may be combined.
  • organic solvent developing step since pattern formation can be performed without dissolving only the region of intermediate exposure intensity, a finer pattern can be formed.
  • the said pattern formation method includes the process of wash
  • a pure water is mentioned, for example.
  • An appropriate amount of surfactant may be added to pure water.
  • An appropriate amount of surfactant may be added to the rinse solution.
  • the rinse solution used in the rinse process after the development process using the developing solution containing the organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used.
  • a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents is used. Is preferred. Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, the ketone-based solvent, the ester-based solvent, the amide-based solvent, and the ether-based solvent include the same solvents as described in the developer containing an organic solvent.
  • a rinse solution containing a monohydric alcohol is more preferable.
  • Examples of the monohydric alcohol used in the rinse step include linear, branched or cyclic monohydric alcohol. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1 Heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and methyl isobutyl carbinol.
  • Examples of the monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, and methyl isobutyl carbinol. .
  • a plurality of each component may be mixed, or may be mixed with an organic solvent other than the above. 10 mass% or less is preferable, as for the moisture content in the rinse liquid at the time of using the solution containing an organic solvent as a rinse liquid, 5 mass% or less is more preferable, and 3 mass% or less is still more preferable. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.
  • the rinse liquid may contain an appropriate amount of surfactant.
  • the method of the rinse step is not particularly limited, for example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), and immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a fixed time
  • examples include a method (dip method) and a method of spraying a rinse liquid on the substrate surface (spray method).
  • the pattern formation method of this invention may include the heating process (Post Bake) after a rinse process. In this step, the developing solution and the rinse solution remaining between the patterns and inside the patterns by the baking are removed. In addition, the resist pattern is smoothed by this process, and the surface roughness of the pattern is improved.
  • the heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 250 ° C. (preferably 90 to 200 ° C.) for usually 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the substrate may be etched using the formed pattern as a mask. That is, using the pattern formed in step 3 as a mask, the substrate (or the lower layer film and the substrate) may be processed to form a pattern on the substrate.
  • the method for processing the substrate (or the lower layer film and the substrate) is not particularly limited, but the substrate (or the lower layer film and the substrate) is dry etched using the pattern formed in step 3 as a mask. Preferred is a method of forming a pattern.
  • the dry etching may be single-stage etching or multi-stage etching. When the etching is a multistage etching, the etching of each stage may be the same process or a different process.
  • any known method can be used, and various conditions and the like are appropriately determined according to the type or use of the substrate and the like.
  • the etching can be performed according to, for example, Japanese Patent Publication No. 6924, 6492420 (2008), and Japanese Patent Application Publication No. 2009-267112.
  • the method described in “Chapter 4 Etching” of “Semiconductor Process Instruction 4th Edition 2007 Publisher: SEMI Japan” can be applied.
  • oxygen plasma etching is preferable as dry etching.
  • the composition of the present invention, and various materials used in the pattern forming method of the present invention are preferably not contained.
  • the content of impurities contained in these materials is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppb or less, still more preferably 100 mass ppt or less, particularly preferably 10 mass ppt or less, and most preferably 1 mass ppt or less .
  • metal impurities Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, W, And Zn and the like.
  • Examples of methods for removing impurities such as metals from various materials include filtration using a filter.
  • the pore size of the filter is preferably less than 100 nm, more preferably 10 nm or less, and still more preferably 5 nm or less.
  • filters made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon are preferable.
  • the filter may be composed of a composite material in which the filter material and the ion exchange media are combined.
  • the filter may be one previously washed with an organic solvent.
  • plural types of filters may be connected in series or in parallel. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes and / or different materials may be used in combination.
  • the various materials may be filtered a plurality of times, and the step of filtering a plurality of times may be a circulation filtration step.
  • circulation filtration is preferably performed using a plurality of filters of different materials.
  • the pressure difference between the filters is preferably as small as possible, generally 0.1 MPa or less, preferably 0.05 MPa or less, and more preferably 0.01 MPa or less.
  • the pressure difference between the filter and the filling nozzle is also preferably as small as possible, generally 0.5 MPa or less, preferably 0.2 MPa or less, and more preferably 0.1 MPa or less.
  • the inside of the manufacturing apparatus of the composition of this invention performs gas substitution by inert gas, such as nitrogen. Thereby, it can suppress that active gas, such as oxygen, melt
  • the composition of the invention is filtered by a filter and then filled into a clean container.
  • the composition of the present invention filled in a container is preferably stored refrigerated.
  • the time to start refrigerated storage is preferably as short as possible, generally within 24 hours, preferably within 16 hours, and more preferably within 12 hours. Less than time is more preferred.
  • the storage temperature is preferably 0 to 15 ° C., more preferably 0 to 10 ° C., and still more preferably 0 to 5 ° C.
  • a method of reducing impurities such as metals contained in various materials a method of selecting a raw material having a small metal content as a raw material constituting the various materials, a method of filtering the raw material constituting the various materials And the method etc. of distilling under the conditions which suppressed the contamination as much as possible by lining the inside of an apparatus with Teflon (trademark) etc. are mentioned.
  • adsorbent In addition to filter filtration, removal of impurities by adsorbent may be performed, and filter filtration and adsorbent may be used in combination.
  • adsorbent known adsorbents can be used. For example, inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon can be used.
  • inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite
  • organic compounds such as rinse solutions are added with conductive compounds.
  • the conductive compound is not particularly limited, and examples thereof include methanol. Although the addition amount is not particularly limited, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of maintaining preferable development characteristics or rinse characteristics.
  • various pipes coated with SUS (stainless steel) or polyethylene, polypropylene or fluorine resin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.) subjected to antistatic treatment can be used. .
  • polyethylene, polypropylene or fluororesin polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.
  • a method of improving the surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the method of the present invention.
  • a method of improving the surface roughness of the pattern for example, there is a method of treating the pattern with a plasma of hydrogen-containing gas disclosed in WO 2014/002808.
  • the aspect ratio calculated by dividing the pattern height by the line width is preferably 2.5 or less, more preferably 2.1 or less, and still more preferably 1.7 or less.
  • the aspect ratio obtained by dividing the pattern height by the trench width or hole diameter is preferably 4.0 or less, and 3.5 The following are more preferable, and 3.0 or less are still more preferable.
  • the pattern formation method of the present invention can also be used for guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol. 4 No. 8 Page 4815-4823).
  • DSA Directed Self-Assembly
  • the pattern formed by the above method can be used as a core material (core) of the spacer process disclosed in, for example, JP-A-3-270227 and JP-A-2013-164509.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing an electronic device, including the pattern forming method described above.
  • the electronic device manufactured by the method of manufacturing an electronic device of the present invention is suitably installed in an electric / electronic device (for example, a home appliance, an office automation (OA) related device, a media related device, an optical device, a communication device, etc.) Be done.
  • an electric / electronic device for example, a home appliance, an office automation (OA) related device, a media related device, an optical device, a communication device, etc.
  • Mw weight average molecular weight
  • Mw / Mn degree of dispersion
  • the column "unit having an acid decomposable group” indicates a repeating unit having an acid decomposable group that the resin has.
  • the column of “general formula (1)” shows the repeating unit which has an acid degradable group represented by General formula (1) which resin has.
  • the column “other than General Formula (1)” indicates a repeating unit having an acid-degradable group other than the group represented by General Formula (1), which the resin has.
  • the column of "a non-acid-degradable unit having a fluorine atom” indicates a repeating unit having a fluorine atom and having no acid-degradable group, which the resin has.
  • the column of “other unit” indicates another repeating unit which the resin has and does not have a fluorine atom.
  • each component described above was mixed so as to obtain the solid content concentration and composition shown in Table 2.
  • the obtained mixed solution was filtered with a polyethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m to prepare each actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (hereinafter, also referred to as “resist composition”).
  • the solid content means all components other than the solvent.
  • the obtained resist composition was used in the examples and comparative examples.
  • the content (mass%) of each component described in the following “resin” column, “photo acid generator” column, “acid diffusion control agent” column, and “hydrophobic resin or surfactant” column is It represents the ratio of each component to the total solid content.
  • the description in the "solvent” column indicates the mixing ratio (mass ratio) of each solvent.
  • the film was post-exposure baked (PEB: Post Exposure Bake) for 60 seconds at the temperature shown in Table 3 and then developed by the paddle method for 30 seconds using the developer shown in Table 3. Furthermore, after rinsing by the paddle method using the rinse solution shown in Table 3, the silicon wafer was rotated at a rotational speed of 4000 rpm for 30 seconds, and further baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a line and space pattern. .
  • PEB Post Exposure Bake
  • the column “Resin (A)” indicates the type of resin (Resin (A)) used for the resist composition and whose polarity is increased by the action of an acid.
  • the column of “acid-degradable unit” indicates the type of repeating unit having an acid-degradable group that the resin (A) used has.
  • the column of “halogen (F)” when the unit having an acid decomposable group possessed by the used resin (A) has a group represented by the general formula (1), the halogen which the group has Indicates whether the atom is a fluorine atom.
  • the resin (A) has a repeating unit in which R 4 in the general formula (1) is an aryl group substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, it is confirmed that the LER performance of the pattern tends to be more excellent. It was done.
  • the resin (A) has a repeating unit in which Ar in the general formula (2) is a benzene ring group, it is confirmed that the LER performance of the pattern tends to be more excellent.

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Abstract

LER性能に優れたパターンを形成でき、かつ、パターン倒れも抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供する。また、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供する。感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、一般式(1)で表される基を有する樹脂、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含む。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。
 従来、IC(Integrated Circuit、集積回路)及びLSI(Large Scale Integrated circuit、大規模集積回路)等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域又はクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、更にKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。更には、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線、X線、又はEUV光(Extreme Ultra Violet、極紫外線)を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。
 例えば、特許文献1には、酸解離性基がフッ素原子を含むことを特徴とする酸解離性基を有する化合物及び酸発生剤を含む組成物である感放射線性組成物を塗布し、塗膜を形成する工程を含む配線の製造方法が公開されている。
国際公開第2015/137248号
 ところで、EUV光(波長13.5nm)は、例えばArFエキシマレーザー光(波長193nm)と比較すると短波長であるため、レジスト膜の露光において、同じ感度としたときに入射フォトン数が少ない特徴がある。これにより、EUV光によるリソグラフィーでは、確率的にフォトンの数がばらつく「フォトンショットノイズ」の影響が大きく、パターンの性能悪化の大きな要因になっている。
 上記背景により、EUV光によるリソグラフィーにおいては、優れたパターンを形成し得る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が求められている。
 本発明者らは、EUV光吸収効率の高いハロゲン原子をレジスト膜に多く導入する方法によれば、レジスト膜のEUV光吸収効率が向上することを知見している。一方で、ハロゲン原子をレジスト膜に導入する形態次第では、形成されるパターンの性能が劣化し易いことを確認した。
 本発明者らは、特許文献1の実施例欄で開示された技術について検討したところ、特許文献1に基づいて得られる感放射線性樹脂組成物は、得られるパターンのLER(Line Edge Roughness)性能及びパターン倒れの抑制に関して改善の余地があることを知見した。
 そこで、本発明は、LER性能に優れたパターンを形成でき、かつ、パターン倒れも抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
 また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、特定の基を有する樹脂を用いることで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
 〔1〕 後述する一般式(1)で表される基を有する樹脂、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔2〕 後述する一般式(1)中、ハロゲン原子がフッ素原子であり、ハロゲン化アルキル基がフッ素化アルキル基である、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔3〕 後述する一般式(1)中、LR2が単結合を表す、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔4〕 後述する一般式(1)中、R及びRのうち、少なくとも一方が、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基を表す、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔5〕 後述する一般式(1)中、Rが、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基を表す、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔6〕 上記樹脂が、後述する一般式(2)で表される繰り返し単位を有する、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔7〕 後述する一般式(2)中、Arが、ベンゼン環基を表す、〔6〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔8〕 後述する一般式(2)中、Lが、単結合を表す、〔6〕又は〔7〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔9〕 後述する一般式(2)中、Lが、単結合又はパーフルオロアルキレン基を表す、〔6〕~〔8〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔10〕 上記樹脂が、更に、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有する、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔11〕 〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されたレジスト膜。
 〔12〕 〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光する工程と、露光された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を含むパターン形成方法。
 〔13〕 〔12〕に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
 本発明によれば、LER性能に優れたパターンを形成でき、かつ、パターン倒れも抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供できる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
 本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
 本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV光等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
 本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートを表し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸を表す。
 本明細書において、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定でのポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、測定装置としてHLC-8220(東ソー株式会社製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM―H(東ソー株式会社製、6.0mmID(内径)×15.0cm)を用い、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N-メチルピロリジノン)溶液を用いて求められる。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 また、本明細書において、「置換基を有していてもよい」というときの置換基の種類、置換基の位置、及び置換基の数は特に制限されない。置換基の数は例えば、1個又は2個以上であってもよい。置換基の例としては水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げられ、例えば、以下の置換基Tから選択できる。
(置換基T)
 置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基、及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、及びフェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びメトキサリル基等のアシル基;メチルスルファニル基、及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基、及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;水酸基;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;モノアルキルアミノ基;ジアルキルアミノ基;アリールアミノ基;並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
 本明細書において表記される2価の基(例えば、-COO-)の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「L-M-N」なる一般式で表される化合物中の、Mが-COO-である場合、L側に結合している位置を*1、N側に結合している位置を*2とすると、Mは*1-O-CO-*2であってもよく、*1-CO-O-*2であってもよい。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)の特徴点としては、後述する一般式(1)で表される基を有する樹脂を含む点が挙げられる。
 本発明者らは、ハロゲン原子が樹脂に多く含まれる場合、樹脂のガラス転移温度(Tg)が低下し、これに起因して、形成されるパターンの倒れが生じやすいことを知見している。
 これに対し、本発明の組成物中に含まれる樹脂が有する、一般式(1)で表される基は、フレキシビリティーの低い構造であるため、樹脂にハロゲン原子を導入した場合におけるパターン倒れを回避できていると、本発明者らは考えている。
 また、上記樹脂が、ハロゲン原子を含むことで、レジスト膜(感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の塗膜)のEUV光吸収効率が向上する。つまり、本発明の組成物を用いて形成されたレジスト膜は感度に優れ、その結果、露光及び現像により形成されるパターンのLER性能が優れていると、本発明者らは考えている。
 上記作用機序により、本発明の組成物は、LER性能に優れたパターンを形成でき、かつ、パターン倒れも抑制できる。
 以下、本発明の組成物に含まれる成分について詳述する。なお、本発明の組成物は、いわゆるレジスト組成物であり、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。また、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。中でも、ポジ型のレジスト組成物であり、アルカリ現像用のレジスト組成物であるのが好ましい。
 本発明の組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
<樹脂(A)>
 本発明の組成物は、酸の作用により極性が増大する樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)を含む。
 また、本発明の組成物において、樹脂(A)は一般式(1)で表される基を有する。なお、一般式(1)で表される基は、酸の作用によって分解して極性が増大する基(「酸分解性基」ともいう)である。
(一般式(1))
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、又は、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基を表す。
 なお、本明細書において、ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基の水素原子がハロゲン原子で置換されている基を意図する。
 中でもRは、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基であるのが好ましい。
 上記ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、分岐鎖状が好ましい。炭素数は1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。アルキル基はハロゲン原子で置換されていても置換されていなくてもよい。置換基としてハロゲン原子を有している場合のハロゲン原子の数は1~20が好ましく、3~10がより好ましく、3~5が更に好ましい。
 上記ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、多環が好ましい。炭素数は3~20が好ましく、5~20がより好ましく、7~15が更に好ましい。上記シクロアルキル基は、例えばアダマンチル基が好ましい。
 上記シクロアルキル基は、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていても置換されていなくてもよい。
 置換基としてハロゲン原子を有している場合のハロゲン原子の数は1~40が好ましく、5~40がより好ましく、10~30が更に好ましい。
 置換基としてハロゲン化アルキル基を有している場合のハロゲン化アルキル基の数は1~10が好ましく、1~7がより好ましく、1~5が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、それぞれ独立に、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基が有するハロゲン原子の数は、それぞれ独立に、1~20が好ましく、3~10がより好ましく、3が更に好ましい。中でも、ハロゲン化アルキル基は、パーハロゲン化アルキル基が好ましく、トリハロゲン化メチル基がより好ましい。
 上記ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基におけるアリール基は、単環でも多環でもよく、単環が好ましい。炭素数は6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。
 上記アリール基は、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていても置換されていなくてもよく、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されているのが好ましい。
 置換基としてハロゲン原子を有している場合のハロゲン原子の数は1~40が好ましく、3~20がより好ましく、3~10が更に好ましい。
 置換基としてハロゲン化アルキル基を有している場合のハロゲン化アルキル基の数は1~10が好ましく、1~7がより好ましく、1~5が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、それぞれ独立に、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基が有するハロゲン原子の数は、それぞれ独立に、1~20が好ましく、3~10がより好ましく、3が更に好ましい。中でも、ハロゲン化アルキル基は、それぞれ独立に、パーハロゲン化アルキル基が好ましく、トリハロゲン化メチル基がより好ましい。
 Rは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、又は、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基を表す。
 中でもRは、水素原子、ハロゲン原子、又は、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基であるのが好ましい。
 上記ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよい。炭素数は3~20が好ましく、5~20がより好ましく、7~15が更に好ましい。
 上記シクロアルキル基は、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていても置換されていなくてもよい。
 置換基としてハロゲン原子を有している場合のハロゲン原子の数は1~40が好ましく、5~40がより好ましく、10~30が更に好ましい。
 置換基としてハロゲン化アルキル基を有している場合のハロゲン化アルキル基の数は1~10が好ましく、1~7がより好ましく、1~5が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、それぞれ独立に、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基が有するハロゲン原子の数は、それぞれ独立に、1~20が好ましく、3~10がより好ましく、3が更に好ましい。中でも、ハロゲン化アルキル基は、パーハロゲン化アルキル基が好ましく、トリハロゲン化メチル基がより好ましい。
 上記ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基におけるアリール基は、単環でも多環でもよく、単環が好ましい。炭素数は6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。
 上記アリール基は、ハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基で置換されていても置換されていなくてもよく、ハロゲン化アルキル基で置換されているのが好ましい。
 置換基としてハロゲン原子を有している場合のハロゲン原子の数は1~40が好ましく、3~20がより好ましく、3~10が更に好ましい。
 置換基としてハロゲン化アルキル基を有している場合のハロゲン化アルキル基の数は1~10が好ましく、1~7がより好ましく、1~5が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、それぞれ独立に、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基が有するハロゲン原子の数は、それぞれ独立に、1~20が好ましく、3~10がより好ましく、3が更に好ましい。中でも、ハロゲン化アルキル基は、パーハロゲン化アルキル基が好ましく、トリハロゲン化メチル基がより好ましい。
 Rは、水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよいメチル基を表す。
 Rは、水素原子又はトリハロゲン化メチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 LR1は、単結合、又はハロゲン原子で置換されていてもよいメチレン基を表す。
 LR1は、単結合、無置換メチレン基、又はパーハロゲン化メチレン基であるのが好ましい。なお、パーハロゲン化メチレン基とは、メチレン基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基である。
 LR2は、単結合、-CO-、-COO-、-NHCO-、-SO-、-SO-、-SO-、又は-NHSO-を表す。
 LR2は、単結合であるのが好ましい。
 一般式(1)中、-CH(R)-LR1-LR2-Rで表される基は、メチル基、エチル基、1,1,1-トリハロゲン化エチル基、1,1,1,3,3,3-ヘキサハロゲン化イソプロピル基、又は置換基としてトリハロゲン化メチル基を1~2個有するベンジル基であるのが好ましく、メチル基、エチル基、1,1,1-トリハロゲン化エチル基、又は置換基としてトリハロゲン化メチル基を1~2個有するベンジル基であるのがより好ましい。
 一般式(1)で表される基において、R、R、R、及びLR1に含まれるハロゲン原子の合計数は4以上であり、4~30が好ましく、4~20がより好ましく、5~15が更に好ましい。
 パターン倒れがより抑制される点から、一般式(1)で表される基において、R、R、R、及びLR1に含まれ得るハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子又はヨウ素原子がより好ましく、フッ素原子が更に好ましい。
 同様に、一般式(1)中、ハロゲン化アルキル基も、フッ素化アルキル基、塩素化アルキル基、臭素化アルキル基、又はヨウ素化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基又はヨウ素化アルキル基がより好ましく、フッ素化アルキル基が更に好ましい。
 つまり、上述のパーハロゲン化アルキル基、トリハロゲン化メチル基、パーハロゲン化メチレン基、1,1,1,3,3,3-ヘキサハロゲン化イソプロピル基、及び1,1,1-トリハロゲン化エチル基等においても、これらの基が有するハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子又はヨウ素原子がより好ましく、フッ素原子が更に好ましい。
 パターン倒れがより抑制される点から、R及びRのうち、少なくとも一方が、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基であるのが好ましい。
 更に、パターンのLER性能がより優れる点から、Rが、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基であるのがより好ましい。
 なお、樹脂(A)中の1個の繰り返し単位が、一般式(1)で表される基を2個以上有していてもよく、この場合、それぞれの一般式(1)で表される基は同一でも異なっていてもよく、同一であるのが好ましい。
(一般式(1´))
 一般式(1)で表される基を有する繰り返し単位としては、例えば、一般式(1´)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 myは1以上の整数を表し、myは1~4が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。myが2以上の整数である場合、複数存在する(-Ly-X)は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、又はフェニル基を表す。
 Qは、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
 Qは、水素原子又はフェニル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 Qは、水素原子が好ましい。
 Yは、単結合又は(my+1)価の連結基を表す。ただしYが単結合であり得るのは、my=1の場合に限る。
 (my+1)価の連結基としては、例えば、芳香環基が挙げられる。尚、芳香環基とは、芳香環を有する化合物から水素原子を除してなる基であれば限定はない。
 芳香環基は単環でも多環でもよく、ヘテロ原子を有していても有していなくてもよい。
 芳香環基としては、例えば、ベンゼン環基、ナフタレン環基、及びアントラセン環基等の炭素数6~18の芳香族炭化水素環基、並びに、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及びチアゾール環基等のヘテロ芳香環基が挙げられる。
 中でも、Yとしては、単結合又は芳香環基が好ましく、芳香族炭化水素環基が好ましく、ベンゼン環基又はナフタレン環基がより好ましく、ベンゼン環基が更に好ましい。
 また、芳香環基は置換基を有していてもよく、置換基としてはハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。例えば、myが1である場合、Yはテトラフルオロフェニレン基であるのも好ましい。
 QとYとは、互いに結合して環を形成していてもよい。この場合、Yは、(my+2)価の連結基を表す。
 Ly及びLyは、それぞれ独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
 2価の連結基としては、例えば、エーテル基(-O-)、カルボニル基(-CO-)、エステル基(-COO-)、チオエーテル基(-S-)、-SO-、-NR-(Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。)、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基)、又は、これらを組み合わせた基が挙げられる。
 なお、上記アルキレン基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。
 また、アルキレン基は置換基を有していてもよく、置換基としてはハロゲン原子が好ましく、フッ素原子又はヨウ素原子がより好ましく、フッ素原子が更に好ましい。
 myが1を表す場合、-Ly-Y-Ly-としては、例えば、-フェニレン基-、-フェニレン基-アルキレン基(好ましくは炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基、より好ましくは-C(CF-)-、-テトラフルオロフェニレン基-、-ナフタレンジイル基-、-エステル基-フェニレン基-、-カルボニル基-、及び-フェニレン基-カルボニル基-が挙げられる。
 myが2を表す場合、-Ly-Y(-Ly-)としては、例えば、ベンゼントリイル基が挙げられる。
 Xは、上記一般式(1)で表される基を表し、好ましい範囲も上述の通りである。
(一般式(2))
 中でも、パターン倒れがより抑制される点から、一般式(1)で表される基を有する繰り返し単位は、一般式(2)で表される繰り返し単位であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 mは1以上の整数を表し、mは1~4が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
 mが2以上の整数である場合、複数存在する(-L-X)は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R~Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
 Rは、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
 R及びRは、水素原子が好ましい。
 Arは、芳香環基を表す。
 芳香環基は単環でも多環でもよく、ヘテロ原子を有していても有していなくてもよい。
 芳香環基としては、例えば、ベンゼン環基、ナフタレン環基、及びアントラセン環基等の炭素数6~18の芳香族炭化水素環基、並びに、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及びチアゾール環基等のヘテロ芳香環基が挙げられる。
 中でも、Arとしては、パターンのLER性能がより優れる点から、芳香族炭化水素環基が好ましく、ベンゼン環基又はナフタレン環基がより好ましく、ベンゼン環基が更に好ましい。
 また、芳香環基は置換基を有していてもよく、置換基としてはハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。例えば、mが1である場合、Arはテトラフルオロフェニレン基であるのも好ましい。
 RとArとは、互いに結合して環を形成していてもよい。この場合、Arは、(m+2)価の芳香環基を表す。
 L及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
 2価の連結基としては、例えば、エーテル基(-O-)、カルボニル基(-CO-)、エステル基(-COO-)、チオエーテル基(-S-)、-SO-、-NR-(Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。)、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基)、又は、これらを組み合わせた基が挙げられる。
 なお、上記アルキレン基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。
 またアルキレン基は置換基を有していてもよく、置換基としてはハロゲン原子が好ましく、フッ素原子又はヨウ素原子がより好ましく、フッ素原子が更に好ましい。
 Lは、パターンのLER性能がより優れ、パターン倒れもより抑制される点から、単結合又はエステル基が好ましく、単結合がより好ましい。
 Lは、パターンのLER性能がより優れ、パターン倒れもより抑制される点から、単結合、カルボニル基、又はアルキレン基が好ましく、単結合又はアルキレン基がより好ましく、単結合又はパーフルオロアルキレン基がさらに好ましい。中でも、パーフルオロアルキレン基は、炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基が好ましく、-C(CF-がより好ましい。
 Xは、上記一般式(1)で表される基を表し、好ましい範囲も上述の通りである。
 一般式(1)で表される基を有する繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 一般式(1)で表される基を有する繰り返し単位(好ましくは一般式(2)で表される繰り返し単位)の含有量(2種以上を併用する場合はその合計)は、樹脂(A)の全質量に対して、10~70質量%が好ましく、10~60質量%がより好ましく、20~50質量%が更に好ましい。
(フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位)
 樹脂(A)は、パターンのLER性能がより優れる点から、更に、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有するのが好ましい。
 上記繰り返し単位は、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さないのであれば、特に制限はなく、例えば、フッ素原子を有しかつラクトン構造を有する繰り返し単位であってもよく、フッ素原子を有しかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位であってもよく、フッ素原子を有しかつ酸基を有する繰り返し単位であってもよい。
 以下、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位について説明する。
・フッ素原子を有しかつラクトン構造を有する繰り返し単位
 フッ素原子を有しかつラクトン構造を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 一般式(AI)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
 Rbのアルキル基は置換基を有していてもよい。中でも、Rbは、水素原子又はメチル基が好ましい。
 一般式(AI)中、Abは、単結合、アルキレン基、単環若しくは多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシ基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。中でも、単結合、又は-Ab-COO-で表される連結基が好ましい。Abは、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、又はノルボルニレン基が好ましい。
 Vは、フッ素原子を有する置換基(Rb)を有するラクトン構造を有する基を表し、下記一般式(LC1-1)~(LC1-17)のうちのいずれかで表されるラクトン構造から任意の水素原子を1つ除くことにより形成される基であるのが好ましい。
 下記一般式(LC1-1)~(LC1-17)で表されるラクトン構造の中でも、一般式(LC1-1)、一般式(LC1-4)、一般式(LC1-5)、一般式(LC1-6)、一般式(LC1-13)、又は一般式(LC1-14)で表される構造がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 ラクトン構造は、フッ素原子を有する置換基(Rb)を有する。置換基(Rb)としては、例えば、炭素数1~8のフッ素化アルキル基、炭素数4~7のフッ素化シクロアルキル基、炭素数1~8のフッ素化アルコキシ基、炭素数2~8のフッ素化アルコキシカルボニル基が挙げられる。
 なお、本明細書において、フッ素化シクロアルキル基は1個以上の水素原子がフッ素原子で置換されたシクロアルキル基をいい、フッ素化アルコキシ基は1個以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアルコキシ基をいい、フッ素化アルコキシカルボニル基は1個以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアルコキシカルボニル基をいう。
 中でも炭素数2~8のフッ素化アルコキシカルボニル基が好ましく、炭素数4の分岐鎖状フッ素化アルコキシカルボニル基がより好ましく、-COO-CH(CFで表される基が更に好ましい。
 nは、1~4の整数を表す。nが2以上の場合、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
・フッ素原子を有しかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位
 フッ素原子を有しかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 nは1~5の整数を表す。
 R41、R42、及びR43は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R42はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR42は単結合又はアルキレン基を表す。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表され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、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましく、炭素数3以下のアルキル基が更に好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるシクロアルキル基としては、単環でも多環でもよく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等の炭素数3~8個で単環のシクロアルキル基が好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R41、R42、及びR43におけるアルキル基と同様の基が好ましい。
 Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表し、R64は、水素原子、又はアルキル基を表す。
 Xとしては、単結合、-COO-、又は-CONH-が好ましく、単結合又は-COO-がより好ましい。
 一般式(I)で表される繰り返し単位を高極性化する目的では、nが2以上の整数、又はXが-COO-、又は-CONR64-であるのも好ましい。
 -CONR64-におけるR64の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、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましい。
 Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Lの2価の連結基としては、アルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基がより好ましい。
 Arは、(n+1)価のフッ素化芳香族炭化水素環基を表し、R42と互いに結合して環を形成していてもよく、この場合には(n+2)価のフッ素化芳香族炭化水素環基を表す。
 なお、本明細書において、フッ素化芳香族炭化水素環基は1個以上の水素原子がフッ素原子で置換された芳香族炭化水素環基をいう。
 nが1である場合における2価のフッ素化芳香族炭化水素環基は、例えば、フッ素化フェニレン基、フッ素化トリレン基、フッ素化ナフチレン基、及びフッ素化アントラセニレン環基等の炭素数6~18のフッ素化アリーレン基が好ましい。中でもフッ素化フェニレン基が好ましく、テトラフルオロフェニレン基がより好ましい。
・フッ素原子を有しかつ酸基を有する繰り返し単位
 樹脂(A)は、一般式(I)で表されるようなフッ素原子を有しかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位とは別の、フッ素原子を有しかつ酸基を有する繰り返し単位含んでいてもよい。
 この繰り返し単位が含む酸基としては、例えば、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
 フッ素原子を有しかつ酸基を有する繰り返し単位は、フッ素原子を有する酸基を有するのが好ましく、フッ素化アルコール基を有するのがより好ましく、ヘキサフルオロイソプロパノール基を有するのが更に好ましい。
 繰り返し単位の骨格は特に制限されないが、(メタ)アクリレート系の繰り返し単位、又はスチレン系の繰り返し単位であるのが好ましい。
 以下に、フッ素原子を有しかつ酸基を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。式中、Rxは水素原子、CH、CF、又は、CHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
・その他の繰り返し単位
 樹脂(A)は、上記に該当しない、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有していてもよく、例えば、フッ素化アルキル基、フッ素化シクロアルキル基、及び/又はフッ素化アリール基を有する繰り返し単位が挙げられる。フッ素原子は、繰り返し単位の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 このような繰り返し単位の例としては以下のような繰り返し単位が挙げられる。式中、Rxは水素原子、CH、CF、又は、CHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(A)がフッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有する場合、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位の含有量(2種以上を併用する場合はその合計)は、樹脂(A)の全質量に対して、5~80質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましく、20~70質量%が更に好ましい。
(一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位)
 パターンの性能のバランスをとる点から、樹脂(A)は、更に、一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
 このような酸分解性基としては、極性基が酸の作用により分解して脱離する基(脱離基)で保護された構造を有するのが好ましい。
 極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(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中で解離する基)、並びにアルコール性水酸基等が挙げられる。
 なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、水酸基としてα位がフッ素原子等の電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基等)は除く。アルコール性水酸基としては、pKa(酸解離定数)が12以上20以下の水酸基であるのが好ましい。
 極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、又はスルホン酸基が好ましい。
 酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸の作用により脱離する基(脱離基)で置換した基である。
 中でも(メタ)アクリレートを主鎖とする繰り返し単位が有するカルボキシ基の水素原子、又は、ヒドロキシスチレンを主鎖とする繰り返し単位が有するフェノール性水酸基の水素原子に置換して、脱離基が結合するのが好ましい。
 脱離基としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(=O)OC(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、及び-C(R01)(R02)(OR39)等が挙げられる。
 式中、R36~R39は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。R36とR39とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 R01及びR02は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。
 R36~R39、R01及びR02で表される基は、可能である場合、置換基を有していてもよい。
 ただし、上述の通り、これらの脱離基と極性基とが結合して形成される基が、上述の一般式(1)で表される基となることはない。
 一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。
・一般式(AI)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 一般式(AI)において、Xaは、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
 Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。ただし、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)である場合、Rx~Rxのうち少なくとも2個はメチル基であるのが好ましい。
 Rx~Rxのうちの2個が結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
 Xaで表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、水酸基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、及び炭素数5以下のアシル基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
 Xaで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましい。
 Xaとしては、水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はヒドロキシメチル基が好ましい。
 Tで表される2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-COO-Rt-基、及び-O-Rt-基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、又はシクロアルキレン基を表す。
 Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Tが-COO-Rt-基を表す場合、Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH-基、-(CH-基、又は-(CH-基がより好ましい。
 Rx~Rxで表されるアルキル基としては、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxで表されるシクロアルキル基としては、それぞれ独立に、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのうちの2個が結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基が好ましく、その他にも、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのうちの2個が結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1個が、酸素原子等のヘテロ原子、又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
 上記各基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、フッ素原子、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシ基、及びアルコキシカルボニル基(炭素数2~6)等が挙げられる。置換基中の炭素数は、8以下が好ましい。
 一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(3)で表される繰り返し単位も好ましい。
・一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(3)において、Arは、芳香環基を表す。
 Arが表す芳香環基は、上述の一般式(2)においてmが1の場合のArと同様であり、フェニレン基、又は、ナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
 Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基、又は、ヘテロ環基を表す。
 Rは、炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基(より好ましくは、tert-ブチル基)であるのが好ましい。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Mは、単結合であるのが好ましい。
 Qは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
 Qは、炭素数1~2のアルキル基(より好ましくはメチル基)が好ましい。
 Q、M及びRの少なくとも2個が結合して環を形成してもよい。
 これらの各基は、可能である場合、置換基を有していてもよい。
 ただし、上述の通り、一般式(3)で表される繰り返し単位が、上述の一般式(1)で表される基を有することはない。
 以下に、一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位を例示する。
 例示中、Rxは、水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rxa及びRxbは、それぞれ炭素数1~4のアルキル基を表す。Zは、極性基を含む置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立である。pは0又は正の整数を表す。Zにより表される極性基を含む置換基としては、例えば、水酸基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミド基、又はスルホンアミド基を有する、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は脂環基が挙げられ、水酸基を有するアルキル基が好ましい。分岐鎖状アルキル基としては、イソプロピル基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(A)が一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位を有する場合、一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(2種以上を併用する場合はその合計)は、樹脂(A)の全質量に対して、例えば、5~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、5~20質量%が更に好ましい。
(フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位)
 パターンの性能のバランスをとる点から、樹脂(A)は、上述した以外の、フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位を有していてもよい。以下、フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の例について説明する。
・フッ素原子を有さずかつラクトン構造を有する繰り返し単位
 フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の例として、フッ素原子を有さずかつラクトン構造を有する繰り返し単位が挙げられる。
 このような繰り返し単位としては、上述した一般式(AI)において、ラクトン構造部分が有する置換基(Rb)がフッ素原子を有さない置換基である例が挙げられる。この場合、置換基(Rb)としては炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数1~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子を除く)、水酸基、又はシアノ基であるのが好ましい。また、置換基(Rb)を有していなくてもよい。つまり、この場合のnは0~4の整数を表す。
 なお、この場合において、置換基(Rb)以外の基においても、フッ素原子は有さない。それ以外の好適な条件は上述したのと同様である。
 以下に、フッ素原子を有さずかつラクトン構造を有する繰り返し単位を例示する。式中、Rxは、水素原子、-CH基、-CHCH基、または‐CF基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 樹脂(A)がフッ素原子を有さずかつラクトン構造を有する繰り返し単位を有する場合、フッ素原子を有さずかつラクトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全質量に対して、1~50質量%が好ましく、5~45質量%がより好ましく、10~40質量%が更に好ましい。
・フッ素原子を有さずかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位
 フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の例として、フッ素原子を有さずかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位が挙げられる。
 このような繰り返し単位としては、上述した一般式(I)において、Arが、(n+1)価の芳香環基を表し、R42と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す繰り返し単位が好ましい。
 この場合、芳香環基としては、例えば、ベンゼン環基、ナフタレン環基、及びアントラセン環基等の炭素数6~18の芳香族炭化水素環基、並びに、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及びチアゾール環基等のヘテロ芳香環基が挙げられる。
 これらの芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
 なお、ここで言うフェノール性水酸基は、ベンゼン環基に直接結合する水酸基以外の、芳香族基に直接結合する水酸基(芳香族性水酸基)も含むことを意図する。
 以下に、フッ素原子を有さずかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を例示する。式中aは1~3の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 なお、上記繰り返し単位の中でも、以下に具体的に記載する繰り返し単位が好ましい。式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、aは2又は3を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 樹脂(A)がフッ素原子を有さずかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を有する場合、フッ素原子を有さずかつフェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全質量に対して、1~70質量%が好ましく、5~70質量%がより好ましく、10~65質量%が更に好ましい。
・一般式(V-1)又は一般式(V-2)で表される繰り返し単位
 フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の例として、下記一般式(V-1)又は下記一般式(V-2)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、若しくはアシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子(フッ素原子を除く)、エステル基(-COO-R:Rは炭素数1~6のアルキル基)、又はカルボキシ基を表す。
 nは、0~6の整数を表す。
 nは、0~4の整数を表す。
 Xは、メチレン基、酸素原子、又は、硫黄原子である。
 一般式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位の具体例を下記に示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 樹脂(A)が一般式(V-1)又は一般式(V-2)で表される繰り返し単位を有する場合、一般式(V-1)又は一般式(V-2)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全質量に対して、1~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、5~20質量%が更に好ましい。
・マレイミド又はマレイミド誘導体由来の繰り返し単位
 フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の例として、樹脂(A)はマレイミド又はマレイミド誘導体由来の繰り返し単位を有していてもよい。
 マレイミド又はマレイミド誘導体由来の繰り返し単位としては、例えば、以下のような繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 樹脂(A)がマレイミド又はマレイミド誘導体由来の繰り返し単位を有する場合、マレイミド又はマレイミド誘導体由来の繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全質量に対して、1~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、5~20質量%が更に好ましい。
 フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(A)がフッ素原子を有さないその他の繰り返し単位を有する場合、フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位の含有量(2種以上を併用する場合はその合計)は、樹脂(A)の全質量に対して、例えば、5~80質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましく、15~70質量%が更に好ましい。
 樹脂(A)のハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)の含有量は、樹脂(A)の全質量に対して、20~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましく、20~70質量%が更に好ましい。
 樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 GPC法によりポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、1,000~200,000が好ましく、3,000~20,000がより好ましく、5,000~15,000が更に好ましい。
 樹脂(A)の分散度(Mw/Mn、分子量分布)は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1.2~3.0が更に好ましく、1.2~2.0が特に好ましい。分散度が小さい場合、パターンの解像度が優れ、更に、パターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
 本発明の組成物において、樹脂(A)の含有量は、全固形分中、50~99.9質量%が好ましく、60~99.0質量%がより好ましい。
 また、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
<活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物>
 本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「光酸発生剤」ともいう。」を含む。
 光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
 光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、その分子量は、3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。
 光酸発生剤は、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 中でも、光酸発生剤は、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
 光酸発生剤としては、特に制限されないが、活性光線又は放射線(好ましくは、電子線又は極紫外線)の照射により、有機酸を発生する化合物が好ましい。
 上記有機酸としては、例えば、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドの少なくともいずれかが好ましい。
 光酸発生剤としては、下記一般式(ZI)、下記一般式(ZII)、又は下記一般式(ZIII)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 上記一般式(ZI)において、R201、R202、及びR203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201、R202、及びR203で表される有機基の炭素数は、一般的に1~30であり、1~20が好ましい。
 また、R201~R203のうち2個が結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2個が結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、及びペンチレン基等)が挙げられる。
 Zは、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。
 R201、R202、及びR203の有機基としては、アリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基等が挙げられる。
 R201、R202、及びR203のうち、少なくとも1個がアリール基であるのが好ましく、三つ全てがアリール基であるのがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、及びナフチル基等の他に、インドール残基、及びピロール残基等のヘテロアリール基も可能である。
 R201~R203のアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、又はn-ブチル基がより好ましい。
 R201~R203のシクロアルキル基としては、炭素数3~10のシクロアルキル基が好ましく、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、又はシクロへプチル基がより好ましい。
 これらの基が有してもよい置換基としては、ニトロ基、フッ素原子等のハロゲン原子、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、及びアルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)等が挙げられる。
 非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及びカンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及びアラルキルカルボン酸アニオン等)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等が挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、炭素数1~30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、又は炭素数3~30のシクロアルキル基が好ましい。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及びナフチル基が挙げられる。
 上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限されないが、具体的には、ニトロ基、フッ素原子等のハロゲン原子、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、及び、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6~20)等が挙げられる。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及びナフチルブチル基が挙げられる。
 スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンが挙げられる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及びシクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及びフッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
 非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子若しくはフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、又はアルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。中でも、パーフルオロ脂肪族スルホン酸アニオン(好ましくは炭素数4~8)、又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオンがより好ましく、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、又は3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンが更に好ましい。
 酸強度の観点からは、発生酸のpKaが-1以下であるのが、感度向上のために好ましい。
 また、非求核性アニオンとしては、以下の一般式(AN1)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式中、Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1個のフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
 R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
 Aは、環状の有機基を表す。
 xは1~20の整数を表し、yは0~10の整数を表し、zは0~10の整数を表す。
 一般式(AN1)について、更に詳細に説明する。
 Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~4がより好ましい。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfとしては、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が好ましい。Xfの具体例としては、フッ素原子、CF、C、C、C、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCH等が挙げられ、中でも、フッ素原子、又はCFが好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であるのが好ましい。
 R及びRのアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、置換基中の炭素数は1~4が好ましい。置換基としては、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が好ましい。R及びRの置換基を有するアルキル基の具体例としては、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCH等が挙げられ、中でも、CFが好ましい。
 R及びRとしては、フッ素原子又はCFが好ましい。
 xは1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 yは0~4が好ましく、0がより好ましい。
 zは0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
 Lの2価の連結基としては特に制限されず、-COO-、-OCO-、-CO-、-O-、-S―、-SO-、-SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及びこれらの複数が連結した連結基等が挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。中でも、-COO-、-OCO-、-CO-、又は-O-が好ましく、-COO-、又は-OCO-がより好ましい。
 Aの環状の有機基としては、環状構造を有する基であれば特に制限されず、脂環基、芳香環基、及び複素環基(芳香族性を有する基だけでなく、芳香族性を有さない基も含む)等が挙げられる。
 脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が好ましく、その他にも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)向上の観点から好ましい。
 芳香環基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、及びアントラセン環等が挙げられる。
 複素環基としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環等由来の基が挙げられる。中でも、フラン環、チオフェン環、又はピリジン環由来の基が好ましい。
 また、環状の有機基としては、ラクトン構造も挙げられ、具体例としては、前述の一般式(LC1-1)~(LC1-17)で表されるラクトン構造が挙げられる。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、アルキル基(直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、炭素数1~12が好ましい。)、シクロアルキル基(単環、及び多環のいずれであってもよく、多環である場合スピロ環であってもよい。炭素数は3~20が好ましい。)、アリール基(炭素数6~14が好ましい。)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基等が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
 一般式(ZII)、及び一般式(ZIII)中、R204~R207は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。
 R204~R207のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基としては、前述の一般式(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基として説明した基と同様である。
 R204~R207のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、上述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基と同じであり、好適態様も同じである。
 Zは、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)におけるZの非求核性アニオンと同義であり、好適態様も同じである。
 また、光酸発生剤としては、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制して解像性をより良好にする点においては、電子線又は極紫外線の照射により、体積130Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物が好ましい。光酸発生剤としては、中でも、体積190Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物がより好ましく、体積270Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物が更に好ましく、体積400Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物が特に好ましい。ただし、感度又は塗布溶剤溶解性の観点においては、上記体積は2000Å以下が好ましく、1500Å以下がより好ましい。なお、上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求められる。
 体積の値の計算にあたっては、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM(Molecular Mechanics)3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算できる。
 以下に、光酸発生剤により発生する酸(アニオン部にプロトンが結合した酸)とその体積の具体例を示すが、本発明はこれに制限されない。なお、下記例示中に示される体積は計算値(単位Å)である。また、1Åは1×10-10mである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 光酸発生剤としては、特開2014-41328号公報の段落<0368>~<0377>、及び特開2013-228681号公報の段落<0240>~<0262>(対応する米国特許出願公開第2015/004533号明細書の<0339>)が援用でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、好ましい具体例として以下の化合物が挙げられるが、これらに制限されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明の組成物中、光酸発生剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましく、5~40質量%がより好ましく、5~30質量%が更に好ましい。
<酸拡散制御剤>
 本発明の組成物は、酸拡散制御剤を含むのが好ましい。酸拡散制御剤は、露光時に光酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用する。例えば、塩基性化合物(DA)及び活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する化合物(DB)等を酸拡散制御剤として使用できる。
 塩基性化合物(DA)としては、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 一般式(A)中、R200、R201及びR202は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、又はアリール基(好ましくは炭素数6~20)を表す。R201とR202とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 一般式(E)中、R203、R204、R205、及びR206は、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基を表す。
 一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、置換基を有していても無置換であってもよい。
 上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
 一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であるのがより好ましい。
 塩基性化合物(DA)としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、又はピペリジン等が好ましく、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造若しくはピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、又は、水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアニリン誘導体等がより好ましい。
 イミダゾール構造を有する化合物としては、イミダゾール、2、4、5-トリフェニルイミダゾール、及びベンズイミダゾール等が挙げられる。
 ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5-ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ-5-エン、及び1、8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ-7-エン等が挙げられる。
 オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、及び2-オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド等(具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t-ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t-ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、及び2-オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等)が挙げられる。
 オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになった化合物であり、例えばアセテート、アダマンタン-1-カルボキシレート、及びパーフルオロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。
 トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n-ブチル)アミン、及びトリ(n-オクチル)アミン等が挙げられる。
 アニリン構造若しくはピリジン構造を有する化合物としては、2,6-ジイソプロピルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジブチルアニリン、及びN,N-ジヘキシルアニリン等が挙げられる。
 水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びトリス(メトキシエトキシエチル)アミン等が挙げられる。
 水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N-ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等が挙げられる。
 また、塩基性化合物(DA)としては、超有機塩基も使用できる。
 超有機塩基としては、例えば、テトラメチルグアニジン及びポリグアニジン等のグアニジン塩基類(グアニジン及びグアニジン誘導体としてその置換体とポリグアニド類を含む。)、ジアザビシクロノネン(DBN)、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、トリアザビシクロデセン(TBD)、N-メチル-トリアザビシクロデセン(MTBD)等に代表されるアミジン系及びグアニジン系多窒素多複素環状化合物及びそれらのポリマー担持強塩基類、フォスファゼン(Schweisinger)塩基類、並びにプロアザフォスファトラン(Verkade)塩基類が挙げられる。
 また、塩基性化合物(DA)としては、アミン化合物、及びアンモニウム塩化合物も使用できる。
 アミン化合物としては、1級、2級、及び3級のアミン化合物が挙げられ、窒素原子に1個以上のアルキル基(好ましくは炭素数1~20)が結合しているアミン化合物が好ましく、中でも、3級アミン化合物がより好ましい。
 なお、アミン化合物が2級又は3級アミン化合物である場合、アミン化合物中の窒素原子に結合する基としては、上述したアルキル基のほかに、例えば、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、及びアリール基(好ましくは炭素数6~12)等が挙げられる。
 また、アミン化合物は、オキシアルキレン基を含んでいるのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又はオキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-若しくはCHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 アンモニウム塩化合物としては、1級、2級、3級、及び4級のアンモニウム塩化合物が挙げられ、窒素原子に1個以上のアルキル基が結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。
 なお、アンモニウム塩化合物が2級、3級、又は4級アンモニウム塩化合物である場合、アンモニウム塩化合物中の窒素原子に結合する基としては、上述したアルキル基のほかに、例えば、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、及びアリール基(好ましくは炭素数6~12)等が挙げられる。
 また、アンモニウム塩化合物は、オキシアルキレン基を含んでいるのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又はオキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-、又は-CHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、及びフォスフェート等が挙げられ、中でも、ハロゲン原子、又はスルホネートが好ましい。
 ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましい。
 スルホネートとしては、炭素数1~20の有機スルホネートが好ましく、具体的には、炭素数1~20のアルキルスルホネート、及びアリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、アルコキシ基、アシル基、及び芳香環基等が挙げられる。アルキルスルホネートとしては、例えば、メタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、及びノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。また、アリールスルホネートのアリール基としては、ベンゼン環基、ナフタレン環基、及びアントラセン環基が挙げられる。ベンゼン環基、ナフタレン環基、及びアントラセン環基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~6のアルキル基(直鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよい。)、又は炭素数3~6のシクロアルキル基が好ましい。上記アルキル基、及び上記シクロアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
 上記アルキル基、及び上記シクロアルキル基としては、更に他の置換基を有していてもよく、例えば、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、及びアシルオキシ基等が挙げられる。
 また、塩基性化合物(DA)としては、フェノキシ基を有するアミン化合物、及びフェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物も使用できる。
 フェノキシ基を有するアミン化合物、及びフェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、上述したアミン化合物又は上述したアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子とは反対側の末端にフェノキシ基を有する化合物である。
 フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシルオキシ基、及びアリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2~6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1~5のいずれであってもよい。
 フェノキシ基を有するアミン化合物及びフェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物は、フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1個のオキシアルキレン基を含むのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又はオキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-又は-CHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 フェノキシ基を有するアミン化合物は、フェノキシ基を有する1又は2級アミン及びハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、反応系に強塩基(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びテトラアルキルアンモニウム等)の水溶液を添加し、更に、有機溶剤(例えば、酢酸エチル及びクロロホルム等)で反応生成物を抽出することにより得られる。又は、1又は2級アミンと末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、反応系に強塩基の水溶液を添加し、更に、有機溶剤で反応生成物を抽出することにより得られる。
 活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する化合物(DB)(以下、「化合物(DB)」ともいう。)は、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解して、プロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化する化合物である。
 プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又はπ共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1~3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、及びピラジン構造等が挙げられる。
 化合物(DB)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下若しくは消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここで、プロトンアクセプター性の低下若しくは消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(DB)とプロトンからプロトン付加体が生成するとき、その化学平衡における平衡定数が減少することを意味する。
 プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認できる。
 化合物(DB)の具体例としては、例えば、特開2014-41328号公報の段落<0421>~<0428>、及び特開2014-134686号公報の段落<0108>~<0116>に記載された化合物を援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 下記に、塩基性化合物(DA)及び化合物(DB)の具体例を示すが、これに制限されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 酸拡散制御剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明の組成物中、酸拡散制御剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分に対して、0.001~10質量%が好ましく、0.01~7質量%がより好ましい。
 また、酸拡散制御剤としては、例えば、特開2013-11833号公報の段落<0140>~<0144>に記載の化合物(アミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、及び含窒素複素環化合物等)も使用できる。
<疎水性樹脂>
 本発明の組成物は、上記樹脂(A)とは別に樹脂(A)とは異なる疎水性樹脂を含んでいてもよい。
 疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されるのが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性物質及び非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
 疎水性樹脂を添加することの効果として、水に対するレジスト膜表面の静的及び動的な接触角の制御、並びに、アウトガスの抑制等が挙げられる。
 疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び“樹脂の側鎖部分に含まれたCH部分構造”のいずれか1種以上を有するのが好ましく、2種以上を有するのがより好ましい。また、上記疎水性樹脂は、炭素数5以上の炭化水素基を有するのが好ましい。これらの基は樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
 疎水性樹脂が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂における上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であるのが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4)は、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、及びナフチル基等のアリール基の少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された基が挙げられ、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の例としては、米国特許出願公開第2012/0251948A1号明細書の段落<0519>に例示された繰り返し単位を挙げられる。
 また、上記したように、疎水性樹脂は、側鎖部分にCH部分構造を含むのも好ましい。
 ここで、疎水性樹脂中の側鎖部分が有するCH部分構造は、エチル基、プロピル基、及びブチル基、等が有するCH部分構造を含む。
 一方、疎水性樹脂の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα-メチル基)は、主鎖の影響により疎水性樹脂の表面偏在化への寄与が小さいため、ここでいうCH部分構造に含まれない。
 側鎖部分におけるCH部分構造が主鎖と直接結合しない形態としては、例えば、側鎖部分におけるCH部分構造と主鎖との間に、アルキレン基以外の2価の連結基を介して結合する態様が挙げられる。アルキレン基以外の2価の連結基としては、例えば、エステル基及びアリーレン基(好ましくはフェニレン基)が挙げられる。
 疎水性樹脂に関しては、特開2014-010245号公報の段落<0348>~<0415>の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 なお、疎水性樹脂としてはこの他にも特開2011-248019号公報、特開2010-175859号公報、及び特開2012-032544号公報記載の樹脂も好ましく使用できる。
 疎水性樹脂の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000~100,000が好ましく、1,000~50,000がより好ましい。
 疎水性樹脂に含まれる残存モノマー及び/又はオリゴマー成分の合計含有量は、0.01~5質量%が好ましく、0.01~3質量%がより好ましい。また、分散度(Mw/Mn)は、1~5の範囲が好ましく、1~3の範囲がより好ましい。
 疎水性樹脂を構成する繰り返し単位に相当するモノマーを例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 疎水性樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 表面エネルギーが異なる2種以上の疎水性樹脂を混合して使用するのが、液浸露光における液浸液追随性と現像特性の両立の観点から好ましい。
 疎水性樹脂の組成物中の含有量は、本発明の組成物中の全固形分に対し、0.01~10質量%が好ましく、0.05~8質量%がより好ましい。
<界面活性剤>
 本発明の組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むことにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性に優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成可能となる。
 界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落<0276>に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301、及びEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431、及び4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、及びR08(DIC(株)製);サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、及び106(旭硝子(株)製);トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製);GF-300、及びGF-150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS-393(セイミケミカル(株)製);エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、及びEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320、及びPF6520(OMNOVA社製);KH-20(旭化成(株)製);FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、及び222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)も、シリコン系界面活性剤として使用できる。
 また、界面活性剤は、上記に示すような公知の界面活性剤の他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)又はオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物を用いて合成してもよい。具体的には、このフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、特開2002-90991号公報に記載された方法によって合成できる。
 また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落<0280>に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
 これら界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の組成物中、界面活性剤を使用する場合の、その含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001~2質量%が好ましく、0.0005~1質量%がより好ましい。
<溶剤>
 本発明の組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
 溶剤は、下記成分(M1)及び下記成分(M2)のいずれか一方を少なくとも含むのが好ましく、中でも、下記成分(M1)を含むのがより好ましい。
 溶剤が下記成分(M1)を含む場合、溶剤は、実質的に成分(M1)のみからなるか、又は、成分(M1)及び成分(M2)を少なくとも含む混合溶剤であるのが好ましい。
 以下に、成分(M1)及び成分(M2)を示す。
 成分(M1):プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート
 成分(M2):下記成分(M2-1)から選ばれる溶剤か、又は、下記成分(M2-1)から選ばれる溶剤
  成分(M2-1):プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、酪酸ブチル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、又はアルキレンカーボネート
  成分(M2-2):その他の引火点が37℃以上である溶剤
 上記溶剤と上述した樹脂(A)とを組み合わせて用いると、組成物の塗布性が向上し、かつ、現像欠陥数の少ないパターンが得られる。その理由は必ずしも明らかではないが、上記溶剤は、上述した樹脂(A)の溶解性、沸点及び粘度のバランスが良いため、レジスト膜の膜厚のムラ及びスピンコート中の析出物の発生等を抑制できることに起因していると考えられる。
 上記成分(M1)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、及びプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)がより好ましい。
 上記成分(M2-1)としては、以下の溶剤が好ましい。
 プロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、又はプロピレングリコールモノエチルエーテルが好ましい。
 乳酸エステルとしては、乳酸エチル、乳酸ブチル、又は乳酸プロピルが好ましい。
 酢酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソアミル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、又は酢酸3-メトキシブチルが好ましい。
 アルコキシプロピオン酸エステルとしては、3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、又は3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)が好ましい。
 鎖状ケトンとしては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、又はメチルアミルケトンが好ましい。
 環状ケトンとしては、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、又はシクロヘキサノンが好ましい。
 ラクトンとしては、γ-ブチロラクトンが好ましい。
 アルキレンカーボネートとしては、プロピレンカーボネートが好ましい。
 上記成分(M2-1)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、乳酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、γ-ブチロラクトン、又はプロピレンカーボネートがより好ましい。
 上記成分(M2-2)としては、具体的に、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル(引火点:45℃)等が挙げられる。
 なお、ここで「引火点」とは、東京化成工業株式会社又はシグマアルドリッチ社の試薬カタログに記載されている値を意味している。
 成分(M1)と成分(M2)との混合比(質量比:M1/M2)は、現像欠陥数がより減少する点で、100/0~15/85が好ましく、100/0~40/60がより好ましく、100/0~60/40が更に好ましい。
 また、溶剤は、上記成分(M1)及び成分(M2)以外に更に他の溶剤を含んでいてもよい。この場合、成分(M1)及び(M2)以外の他の溶剤の含有量は、溶剤全質量に対して、5~30質量%であるのが好ましい。
 他の溶剤としては、例えば、炭素数が7以上(好ましくは7~14、より好ましくは7~12、更に好ましくは7~10)、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤が挙げられる。なおここでいう、炭素数が7以上、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤には、上述した成分(M2)に該当する溶剤は含まれない。
 炭素数が7以上、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤としては、酢酸アミル、酢酸2-メチルブチル、酢酸1-メチルブチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、プロピオン酸ヘプチル、又はブタン酸ブチル等が好ましく、酢酸イソアミルが好ましい。
<その他の添加剤>
 本発明の組成物は、溶解阻止化合物(酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する化合物であり、分子量3000以下が好ましい。)、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)等を更に含んでいてもよい。
<調製方法>
 本発明の組成物中、固形分濃度は、塗布性がより優れる点で、0.5~30質量%が好ましく、1~20質量%がより好ましい。固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。
 本発明の組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤(好ましくは上記混合溶剤)に溶解し、これをフィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いるのが好ましい。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のフィルターが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002-62667号公報に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
<用途>
 本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、平版印刷版、又は酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用できる。
[パターン形成方法]
 本発明は上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法にも関する。以下、本発明のパターン形成方法について説明する。また、パターン形成方法の説明と併せて、本発明のレジスト膜についても説明する。
 上記パターン形成方法の手順は特に制限されないが、以下の工程を有することが好ましい。
工程1:感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(本発明の組成物)を用いて、基板上にレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)を形成する工程
工程2:上記レジスト膜を露光する(活性光線又は放射線を照射する)工程
工程3:露光された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程
 以下、上記それぞれの工程の手順について詳述する。
<工程1:レジスト膜形成工程>
 工程1は、本発明の組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程である。
 本発明の組成物の定義は、上述の通りである。
 本発明の組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する方法としては、本発明の組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 なお、塗布前に本発明の組成物を必要に応じてフィルター濾過することが好ましい。フィルターのポアサイズとしては、0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。また、フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製が好ましい。
 本発明の組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法としては、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
 本発明の組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜等)を形成してもよい。
 乾燥方法としては、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。
 レジスト膜の膜厚は特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成できる点から、10~65nmが好ましく、15~50nmがより好ましい。
 なお、レジスト膜の上層にトップコート組成物を用いてトップコートを形成してもよい。
 トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できることが好ましい。
 また、トップコートの形成前にレジスト膜を乾燥することが好ましい。次いで、得られたレジスト膜上に、上記レジスト膜の形成方法と同様の手段によりトップコート組成物を塗布し、更に乾燥することで、トップコートを形成できる。
 トップコートの膜厚は、10~200nmが好ましく、20~100nmがより好ましく、40~80nmが更に好ましい。
 トップコートについては、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落<0072>~<0082>の記載に基づいてトップコートを形成できる。
 例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成することも好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、本発明の組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
 また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル結合及びエステル結合からなる群より選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むことが好ましい。
<工程2:露光工程>
 工程2は、レジスト膜を露光する工程である。
 露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して光を照射する方法が挙げられる。
 露光工程に用いられる光源波長に制限はないが、例えば、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X線、及び電子線等が挙げられる。これらの中でも遠紫外光が好ましく、その波長は250nm以下が好ましく、220nm以下がより好ましく、1~200nmが更に好ましい。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、及び電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV、又は電子線が好ましい。
 露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うことが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光機、及び/又は現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
 この工程は露光後ベーク(PEB:Post Exposure Bake)ともいう。
<工程3:現像工程>
 工程3は、現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程である。
 現像方法としては、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に制限はなく、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 現像工程に用いられる現像液は、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよいが、アルカリ現像液が好ましい。
 アルカリ現像液は、アルカリを含むアルカリ水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の種類は特に制限されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩、無機アルカリ、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アルコールアミン、又は、環状アミン等を含むアルカリ水溶液が挙げられる。なかでも、アルカリ現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩の水溶液であることが好ましい。アルカリ現像液には、アルコール類、界面活性剤等を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1~20質量%である。また、アルカリ現像液のpHは、通常、10.0~15.0である。
 有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含む現像液であるのが好ましい。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及びプロピレンカーボネート等が挙げられる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及びプロピオン酸ブチル等が挙げられる。
 アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落<0715>~<0718>に開示された溶剤を使用できる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%が更に好ましく、95~100質量%が特に好ましい。
 現像液は、必要に応じて公知の界面活性剤を適当量含んでいてもよい。
 界面活性剤の含有量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%であり、0.005~2質量%が好ましく、0.01~0.5質量%がより好ましい。
 有機系現像液は、上述した酸拡散制御剤を含んでいてもよい。
 アルカリ水溶液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程(有機溶剤現像工程)を組み合わせてもよい。これにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、より微細なパターンを形成できる。
 上記パターン形成方法は、工程3の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
 アルカリ現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、例えば、純水が挙げられる。なお、純水には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、パターンを溶解しないリンス液であれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むリンス液を用いるのが好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したのと同様の溶剤が挙げられる。
 この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含むリンス液がより好ましい。
 リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状、又は環状の1価アルコールが挙げられる。具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert―ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、及びメチルイソブチルカルビノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、及びメチルイソブチルカルビノール等が挙げられる。
 各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
 有機溶剤を含む溶液をリンス液として用いる際のリンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすることで、良好な現像特性が得られる。
 有機溶剤を含む溶液をリンス液として用いる際のリンス液は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。
 リンス工程の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
 また、本発明のパターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~250℃(好ましくは90~200℃)で、通常10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行う。
 また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをマスクとして、基板(または、下層膜及び基板)を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
 基板(または、下層膜及び基板)の加工方法は特に限定されないが、工程3で形成されたパターンをマスクとして、基板(または、下層膜及び基板)に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。
 ドライエッチングは、1段のエッチングであっても、複数段からなるエッチングであってもよい。エッチングが複数段からなるエッチングである場合、各段のエッチングは同一の処理であっても異なる処理であってもよい。
 エッチングは、公知の方法をいずれも用いることができ、各種条件等は、基板の種類又は用途等に応じて、適宜、決定される。例えば、国際光工学会紀要(Proc.of SPIE)Vol.6924,692420(2008)、特開2009-267112号公報等に準じて、エッチングを実施できる。また、「半導体プロセス教本 第四版 2007年刊行 発行人:SEMIジャパン」の「第4章 エッチング」に記載の方法に準ずることもできる。
 中でも、ドライエッチングとしては、酸素プラズマエッチングが好ましい。
 本発明の組成物、及び、本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量としては、1質量ppm以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、100質量ppt以下が更に好ましく、10質量ppt以下が特に好ましく、1質量ppt以下が最も好ましい。ここで、金属不純物としては、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及び、Zn等が挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルター孔径としては、ポアサイズ100nm未満が好ましく、10nm以下がより好ましく、5nm以下が更に好ましい。フィルターとしては、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、上記フィルター素材とイオン交換メディアとを組み合わせた複合材料で構成されていてもよい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。
 本発明の組成物の製造においては、例えば、樹脂、及び、光酸発生剤等の各成分を溶剤に溶解させた後、素材が異なる複数のフィルターを用いて循環濾過を行うことが好ましい。例えば、孔径50nmのポリエチレン製フィルター、孔径10nmのナイロン製フィルター、孔径3nmのポリエチレン製フィルターを順列に接続し、10回以上循環濾過を行うことが好ましい。フィルター間の圧力差は小さい程好ましく、一般的には0.1MPa以下であり、0.05MPa以下であることが好ましく、0.01MPa以下であることがより好ましい。フィルターと充填ノズルの間の圧力差も小さい程好ましく、一般的には0.5MPa以下であり、0.2MPa以下であることが好ましく、0.1MPa以下であることがより好ましい。
 本発明の組成物の製造装置の内部は、窒素等の不活性ガスによってガス置換を行うことが好ましい。これにより、酸素等の活性ガスが組成物中に溶解することを抑制できる。
 本発明の組成物はフィルターによって濾過された後、清浄な容器に充填される。容器に充填された本発明の組成物は、冷蔵保存されることが好ましい。これにより、経時による性能劣化が抑制される。組成物の容器への充填が完了してから、冷蔵保存を開始するまでの時間は短い程好ましく、一般的には24時間以内であり、16時間以内が好ましく、12時間以内がより好ましく、10時間以内が更に好ましい。保存温度は0~15℃が好ましく、0~10℃がより好ましく、0~5℃が更に好ましい。
 また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法等が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止することが必要である。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定することで確認できる。使用後の洗浄液に含まれる金属成分の含有量は、100質量ppt(parts per trillion)以下が好ましく、10質量ppt以下がより好ましく、1質量ppt以下が更に好ましい。
 リンス液等の有機系処理液には、静電気の帯電、引き続き生じる静電気放電に伴う、薬液配管及び各種パーツ(フィルター、O-リング、チューブ等)の故障を防止する為、導電性の化合物を添加してもよい。導電性の化合物は特に制限されないが、例えば、メタノールが挙げられる。添加量は特に制限されないが、好ましい現像特性又はリンス特性を維持する観点で、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
 薬液配管としては、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくはフッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を用いることができる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又は、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ樹脂等)を用いることができる。
 本発明の方法により形成されるパターンに対して、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、国際公開第2014/002808号に開示された水素を含有するガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004-235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、特開2008-83384号公報、及び、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法が挙げられる。
 形成されるパターンがライン状である場合、パターン高さをライン幅で割った値で求められるアスペクト比が、2.5以下が好ましく、2.1以下がより好ましく、1.7以下が更に好ましい。
 形成されるパターンがトレンチ(溝)パターン状又はコンタクトホールパターン状である場合、パターン高さをトレンチ幅又はホール径で割った値で求められるアスペクト比が、4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましく、3.0以下が更に好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACS Nano Vol.4 No.8 Page4815-4823参照)にも用いることができる。
 また、上記の方法によって形成されたパターンは、例えば、特開平3-270227号公報、及び、特開2013-164509号公報に開示されたスペーサープロセスの芯材(コア)として使用できる。
[電子デバイスの製造方法]
 また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、メディア関連機器、光学用機器、及び通信機器等)に、好適に搭載される。
 以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されない。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 以下に、実施例及び比較例で試験した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の製造に用いた成分を記載する。
<樹脂(A)>
 以下に、実施例及び比較例で試験した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂(樹脂(A))が有する繰り返し単位を示す。
(一般式(1)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
(一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
(フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
(合成例:樹脂(A-1)の合成例)
 以下のスキームに従って、樹脂(A-1)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
・中間体(1B)の合成
 オルトギ酸トリメチル(26.3g、248mmol)と(±)-10-カンファースルホン酸(0.104g、0.45mmol)とを混合して混合液を得た。得られた混合液を氷冷しながら、混合液に3,5-ジトリフルオロメチルベンズアルデヒド(60g、248mmol)を加えた。混合液を室温(23℃)に戻して一晩放置し、中間体(1A)を含む混合液を得た。この中間体(1A)を含む混合液は精製せずにそのまま次の反応に用いた。
 得られた中間体(1A)を含む混合液を50℃に加熱した後、その混合液に塩化アセチル(17.5g、223mmmol)を滴下した。混合液へ更に、臭化亜鉛(50mg)を加えてから、混合液を50℃で8時間加熱撹拌した。混合液を室温(23℃)まで冷却後、混合液中の低沸点成分を減圧留去し、中間体(1B)54g(収率74%)を得た。
・モノマー(a-1)の合成
 p-ヒドロキシスチレン(4.9g、41mmol)、トリエチルアミン(61mmol)、及びアセトニトリル(23g)を混合した混合液を得た。混合液を氷冷しながら、上記で得られた中間体(1B)(12g、41mmol)を混合液に滴下した。混合液を室温に戻して3時間撹拌した後、混合液に酢酸エチル(40g)と蒸留水(40g)とを加え、分液操作を行った。有機相を蒸留水で3回洗浄した後、得られた有機相を硫酸ナトリウムで脱水した。有機相をろ過してから、有機相の溶媒を減圧留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/n-ヘキサン=1/99(体積比))で精製して、モノマー(a-1)12gを得た(収率78%)。
 得られたモノマー(a-1)をH-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)で測定した結果は以下のようであった。
 H-NMR(Acetone―d6:ppm)δ:8.20(s、2H)、8.10(s、1H)、7.43(d、2H)、7.14(d、2H)、6.70(dd、1H)、6.50(s、1H)、5.70(d、1H)、5.15(d、1H)、3.46(s、3H)
・樹脂(A-1)の合成
 モノマー(f-1)(9.9g)、モノマー(a-1)(6.6g)、及び重合開始剤V-601(0.39g、和光純薬工業(株)製)を、シクロヘキサノン(23.7g)に溶解させて混合液を得た。反応容器中にシクロヘキサノン(10.7g)を加え、窒素ガス雰囲気下、85℃の系中に、上記混合液を4時間かけて滴下した。この反応溶液を、滴下終了から更に2時間加熱撹拌した後、反応溶液を室温(23℃)まで放冷した。上記反応溶液に、シクロヘキサノン(51g)を加えてから、この反応溶液を、メタノール及び水の混合溶液(メタノール/水=6/4(質量比))(1017g)中に滴下し、混合溶液中でポリマーを沈殿させ、ろ取した。メタノール及び水の混合溶液(メタノール/水=6/4(質量比))(305g)を用いて、得られたポリマーを洗浄した後、減圧乾燥を行って、樹脂(A-1)(7.4g)を得た。
 樹脂(A-1)をGPCによって測定して得られた重量平均分子量(Mw)は14000であった。分子量分散度(Mw/Mn)は1.6であった。
 得られた樹脂(A-1)をH-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)で測定した結果は以下のようであった。
 H-NMR(DMSO―d6:ppm)δ:8.28-7.61、7.14-6.09、4.75-4.05、3.31-3.20、2.58-0.83(ピークはいずれもブロード)
 用いるモノマーを適宜変更し、上記合成例と同様に、表1に示す樹脂(A-1)~(A-71)、樹脂(R-1)~(R-7)を合成した。
 なお、表1中におけるMw(重量平均分子量)及びMw/Mn(分散度)は、GPC法により求めたポリスチレン換算の値であり、組成比はH-NMR、13C-NMR又は19F-NMRより算出した値である。
 表1中、「酸分解性基を有する単位」の欄は、樹脂が有する、酸分解性基を有する繰り返し単位を示す。
 表1中、「一般式(1)」の欄は、樹脂が有する、一般式(1)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位を示す。
 表1中、「一般式(1)以外」の欄は、樹脂が有する、一般式(1)で表される基以外の酸分解性基を有する繰り返し単位を示す。
 表1中、「フッ素原子有する非酸分解性単位」の欄は、樹脂が有する、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を示す。
 表1中、「その他単位」の欄は、樹脂が有する、フッ素原子を有さないその他の繰り返し単位を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
<光酸発生剤>
 以下に示す光酸発生剤を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
<酸拡散制御剤>
 以下に示す酸拡散制御剤を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
<疎水性樹脂>
 以下に示す疎水性樹脂を使用した。
 なお、構造式中の数値は、各繰り返し単位の疎水性樹脂全体に対するモル比を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
<界面活性剤>
 以下に示す界面活性剤を使用した。
 W-1: メガファックF176(DIC(株)製、フッ素系)
 W-2: メガファックR08(DIC(株)製、フッ素及びシリコン系)
<溶剤>
 以下に示す溶剤を使用した。
 SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 SL-3: 乳酸エチル
 SL-4: γ-ブチロラクトン
 SL-5: シクロヘキサノン
 表2に示す固形分濃度及び組成となるように上述の各成分を混合した。得られた混合液を、0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過してそれぞれの感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)を調液した。なお、レジスト組成物において、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。得られたレジスト組成物を、実施例及び比較例で使用した。
 なお、以下の「樹脂」欄、「光酸発生剤」欄、「酸拡散制御剤」欄、及び「疎水性樹脂又は界面活性剤」欄に記載の各成分の含有量(質量%)は、全固形分に対する各成分の割合を表す。「溶剤」欄における記載は各溶剤の混合比(質量比)を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
[パターン形成]
<現像液及びリンス液>
 以下に示す現像液及びリンス液を用いて、後段に示す方法でパターンの現像及び洗浄を行った。
D-1: 3.00質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
D-2: 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
D-3: 1.50質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
D-4: 1.00質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
D-5: 0.80質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
D-6: 純水
D-7: FIRM Extreme 10(AZEM製)(界面活性剤入り水溶液)
<EUV露光>
 シリコンウエハ上にAL412(Brewer Science社製)を塗布して下層膜を形成した。その上に上記表2に記載のレジスト組成物を塗布して、得られた塗膜を120℃で60秒間加熱し、膜厚35nmのレジスト膜を形成した。
 EUV露光装置(Exitech社製、Micro Exposure Tool、NA0.3、Quadrupol、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用いて、上記レジスト膜を有するシリコンウエハに対してパターン照射を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズ=20nmであり、かつ、ライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。
 その後、表3に示した温度で60秒間露光後ベーク(PEB:Post Exposure Bake)した後、表3に示した現像液を用いて30秒間パドル法で現像した。更に、表3に示したリンス液を用いてパドル法でリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間シリコンウエハを回転させ、更に、90℃で60秒間ベークして、ラインアンドスペースパターンを得た。
[評価]
<LER>
 最適露光量(ライン幅が20nmとなる際の露光量)にて解像した上記ラインアンドスペースのパターンを、測長走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立ハイテクノロジーズ社製 CG-4100))を用いてパターン上部から観察した。この際に、パターンの中心からエッジまでの距離を任意のポイント(100点)で観測し、その測定ばらつきを3σで評価した。値が小さいほどLER性能が良好であることを示す。
 結果を表3に示す。
<パターン倒れの抑制>
 露光量を変化させながら形成したラインアンドスペースパターンのライン幅を測定した。この際、10μm四方にわたりパターンが倒れることなく解像している最小のライン幅を、倒れ前線幅とした。この値が小さいほど、パターン倒れのマージンが広く、パターン倒れをより抑制できていることを示す。
 結果を表3に示す。
[結果]
 表3中、「樹脂(A)」の欄は、レジスト組成物に使用した、酸の作用により極性が増大する樹脂(樹脂(A))の種類を示す。
 表3中、「酸分解性単位」の欄は、使用した樹脂(A)が有する、酸分解性基を有する繰り返し単位の種類を示す。
 表3中、「ハロゲン(F)」の欄は、使用した樹脂(A)が有する酸分解性基を有する単位が、一般式(1)で表される基を有する場合において、基が有するハロゲン原子がフッ素原子であるかを示す。
 表3中、「一般式(2)」の欄は、使用した樹脂(A)が有する酸分解性基を有する単位がが、一般式(1)で表される基を有する場合において、その単位が一般式(2)で表される繰り返し単位に該当するかを示す。
 表3中、「単結合(L)」の欄は、使用した樹脂(A)が一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合において、その繰り返し単位が、一般式(2)中のLが単結合である場合に該当するかを示す。
 表3中、「結合種(L)」の欄は、使用した樹脂(A)が一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合において、Lに相当する箇所の形態を示す。Lが単結合となる場合を「単」、Lがカルボニル基にとなる場合を「CO」、Lがカルボニル基にとなる場合を-C(CF-になる場合を「C(CF」とした。
 表3中、「AR(R、R)」の欄は、使用した樹脂(A)が一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合において、その繰り返し単位が、一般式(1)で表される基中のR及びRの少なくとも一方が、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基である場合に該当するかを示す。
 表3中、「AR(R)」の欄は、上記「AR(R、R)」の要件に該当する場合において、その繰り返し単位が、一般式(1)で表される基中のRが、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基である場合に該当するかを示す。
 表3中、「ベンゼン(Ar)」の欄は、使用した樹脂(A)が一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合において、その繰り返し単位が、一般式(2)中のArがベンゼン環基である場合に該当するかを示す。
 なお、酸分解性基を有する繰り返し単位について、上述した各条件に該当する場合を「アリ」として、該当しない場合を「ナシ」とする。なお「(アリ)」とは、上記要件に該当する酸分解性単位と、上記要件に該当しない酸分解性単位とを併用していることを意味する。
 表3中、「F含有非分解単位」の欄は、使用した樹脂(A)が有する、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位の種類を示す。フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有していない場合は、「ナシ」とする。
 表3中、レジスト組成物(N-1)~(N-124)を用いた結果が実施例に相当し、レジスト組成物(RN-1)~(RN-7)を用いた結果が比較例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
 表3に示す結果から、本発明の組成物を用いることで、LER性能に優れたパターンを形成でき、かつ、パターン倒れも抑制できることが確認された。
 また、樹脂(A)が更に、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れる傾向が確認された。
 一般式(1)で表される基のハロゲン原子がフッ素原子である場合、パターン倒れをより抑制できる傾向が確認された。
 樹脂(A)が、一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合、パターン倒れをより抑制できる傾向が確認された。
 樹脂(A)が、一般式(2)中のLが単結合である繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れ、パターン倒れもより抑制される傾向が確認された。
 樹脂(A)が、一般式(2)中のLが単結合又はパーフルオロアルキレン基である繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れ、パターン倒れもより抑制される傾向が確認された。
 樹脂(A)が、一般式(1)中のR及びRの少なくとも一方がフッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されているアリール基である繰り返し単位を有する場合、パターン倒れをより抑制できる傾向が確認された。
 更に、樹脂(A)が、一般式(1)中のRがフッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されているアリール基である繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れる傾向が確認された。
 樹脂(A)が、一般式(2)中のArがベンゼン環基である繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れる傾向が確認された。

Claims (13)

  1.  一般式(1)で表される基を有する樹脂、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

     Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、又は、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基を表す。
     Rは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、又は、ハロゲン原子若しくはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいアリール基を表す。
     Rは、水素原子、又は、ハロゲン原子で置換されていてもよいメチル基を表す。
     LR1は、単結合、又は、ハロゲン原子で置換されていてもよいメチレン基を表す。
     LR2は、単結合、-CO-、-COO-、-NHCO-、-SO-、-SO-、-SO-、又は-NHSO-を表す。
     ただし、R、R、R、及びLR1に含まれるハロゲン原子の合計数は4以上である。
  2.  前記一般式(1)におけるハロゲン原子がフッ素原子であり、ハロゲン化アルキル基がフッ素化アルキル基である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  3.  LR2が単結合を表す、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  4.  R及びRのうち、少なくとも一方が、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基を表す、請求項1~3のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5.  Rが、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されている、アリール基を表す、請求項1~4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6.  前記樹脂が、一般式(2)で表される繰り返し単位を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

     R~Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
     Arは、芳香環基を表す。
     RとArとは、互いに結合して環を形成していてもよい。
     L及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
     Xは、前記一般式(1)で表される基を表す。
     mは、1以上の整数を表す。
  7.  Arが、ベンゼン環基を表す、請求項6に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8.  Lが、単結合を表す、請求項6又は7に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  9.  Lが、単結合又はパーフルオロアルキレン基を表す、請求項6~8のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  10.  前記樹脂が、更に、フッ素原子を有しかつ酸分解性基を有さない繰り返し単位を有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  11.  請求項1~10のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されたレジスト膜。
  12.  請求項1~10のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程と、
     前記レジスト膜を露光する工程と、
     露光された前記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を含むパターン形成方法。
  13.  請求項12に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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