WO2018042956A1 - パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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

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享平 崎田
啓太 加藤
三千紘 白川
雅史 小島
研由 後藤
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    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to a pattern forming method, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, and a method for producing an electronic device.
  • a pattern is formed by forming a film using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, exposing the formed film, and developing the exposed film using a developer containing an organic solvent.
  • a forming method pattern forming method is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention provides a pattern forming method, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive property or a sensitization property that is excellent in roughness performance such as line width roughness (LWR) and exposure latitude (EL).
  • An object of the present invention is to provide a radiation film and a method for manufacturing an electronic device.
  • the present invention provides the following [1] to [14].
  • [1] Resin A satisfying at least one of the following conditions 1 and 2; a photoacid generator B; a basic compound C; and an acid that is decomposed by the action of light or an acid generated from the photoacid generator B.
  • Step 3 of forming a pattern by developing using a developer containing the basic compound C the basic compound C has a basicity that can neutralize the acid group of the resin A
  • Condition 1 a resin having a repeating unit having an acid group and a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group.
  • Condition 2 a resin having a repeating unit having an acid group and not having a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group; And a resin having a repeating unit having an acid-decomposable group and not having a repeating unit having an acid group.
  • the acidity of the acid generated from the compound D is stronger than the acidity of the acid group of the resin A and is weaker than the acidity of the acid generated from the photoacid generator B. 1].
  • [3] The pattern forming method according to [1] or [2], wherein the pKa of the acid generated from the photoacid generator B is ⁇ 1 or less.
  • [4] The pattern forming method according to any one of [1] to [3], wherein the pKa of the acid generated from the compound D is more than ⁇ 1.
  • [5] The pattern forming method according to any one of the above [1] to [4], wherein the pKa of the acid group of the resin A is 1 or more.
  • [6] The pattern forming method according to any one of [1] to [5] above, wherein the pKa of the conjugate acid of the basic compound C is 7 or more.
  • [7] The pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein the acid group of the resin A is a carboxy group.
  • the content of the photoacid generator B is 0.1 to 30% by mass based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. 7] The pattern forming method according to any one of the above. [9] The content of the basic compound C is 0.01 to 8.0% by mass based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, [8] The pattern forming method according to any one of [8]. [10] The content of the compound D is from 0.1 to 50% by mass based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, according to the above [1] to [9] The pattern formation method in any one.
  • LWR line width roughness
  • EL exposure latitude
  • the present invention will be described in detail.
  • the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
  • the notation that does not indicate substitution and non-substitution includes not only those having no substituent but also those having a 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).
  • Actinic rays” or “radiation” in the present specification refers to, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams (EB), etc. Means.
  • light means actinic rays or radiation.
  • exposure in the present specification is not limited to exposure with an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV light, etc. Drawing with lines and particle beams such as ion beams is also included in the exposure.
  • “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are polystyrene conversion values determined by gel permeation chromatography (GPC: Gel Permeation Chromatography) using tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent. is there.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may be referred to as “resist composition” or simply “composition”.
  • a film formed using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may be referred to as a “resist film”.
  • the pattern forming method of the present invention is based on the action of a resin A that satisfies at least one of the following conditions 1 and 2, a photoacid generator B, a basic compound C, and light or an acid generated from the photoacid generator B.
  • a resin A that satisfies at least one of the following conditions 1 and 2
  • a photoacid generator B a basic compound C
  • light or an acid generated from the photoacid generator B Using actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing compound D that decomposes to generate an acid, step 1 for forming a film, step 2 for exposing the film, and the exposed above
  • the film is developed with a developer containing an organic solvent to form a pattern 3, and the basic compound C is basic capable of neutralizing the acid group of the resin A.
  • the acid generated from the compound D has a degree of acidity that is weaker than the acid generated from the photoacid generator B.
  • Condition 1 a resin having a repeating unit having an acid group and a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group.
  • Condition 2 a resin having a repeating unit having an acid group and not having a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group; And a resin having a repeating unit having an acid-decomposable group and not having a repeating unit having an acid group.
  • the roughness performance such as line width roughness (LWR) and the exposure latitude (EL) are excellent.
  • LWR line width roughness
  • EL exposure latitude
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film is formed using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist composition). Irradiate radiation. That is, the resist film is exposed.
  • the resist film is developed using a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developer).
  • an organic developer containing an organic solvent
  • the acid-decomposable group of the resin A is decomposed and an acid group is generated, so that the solubility in an organic developer is low.
  • the solubility in an organic developer is high.
  • the development using the organic developer dissolves the unexposed portion of the resist film, and the exposed portion of the resist film remains as a pattern without dissolving.
  • the basic compound C is present, and this basic compound C is bonded to the acid group that the resin A originally has (ionic bond).
  • Form a salt This salt formation reduces the solubility in organic developers. Then, the difference in solubility (dissolution contrast) between the unexposed portion and the exposed portion in the resist film may be reduced. In this case, roughness performance and / or exposure latitude are likely to be inferior.
  • the resist composition in the present invention further contains a compound D (also simply referred to as “compound D”) that decomposes by the action of light or acid to generate an acid.
  • the compound D In the exposed portion of the resist film, the compound D generates an acid weaker than the acid generated from the photoacid generator B by the action of the acid generated from the light or photoacid generator B.
  • the weak acid generated from the compound D does not substantially decompose the acid-decomposable group of the resin A, but diffuses not only in the exposed part of the resist film but also in the unexposed part of the resist film.
  • the salt formed by the basic compound C is decomposed.
  • the salt formed by the acid group of the resin A and the basic compound C is decomposed.
  • a decrease in solubility due to salt formation is suppressed, dissolution contrast is improved, and roughness performance and exposure latitude are improved.
  • the radiation sensitive or radiation sensitive resin composition of the present invention comprises a resin A that satisfies at least one of the following conditions 1 and 2, a photoacid generator B, a basic compound C, and light or the photoacid generator B. And a compound D that decomposes by the action of an acid generated from the acid to generate an acid.
  • Condition 1 a resin having a repeating unit having an acid group and a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group.
  • Condition 2 a resin having a repeating unit having an acid group and not having a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group; And a resin having a repeating unit having an acid-decomposable group and not having a repeating unit having an acid group.
  • pKa refers to pKa calculated by calculation using ACD (Advanced Chemistry Development) analysis software, ACD / pKa DB V8.0.
  • pKa is one of the indicators for quantitatively expressing the strength of the acid. Considering a dissociation reaction in which hydrogen ions are released from an acid, its equilibrium constant Ka is expressed by its negative common logarithm pKa. It can be said that the smaller the pKa, the stronger the acidity, and the larger the pKa, the stronger the basicity.
  • the acid (generated acid) generated from the compound D has a weaker acidity than the acid (generated acid) generated from the photoacid generator B.
  • the pKa of the generated acid of compound D is larger than the pKa of the generated acid of photoacid generator B.
  • the acidity of the acid generated by the compound D is stronger than the acidity of the acid group of the resin A and weaker than the acidity of the acid generated by the photoacid generator B.
  • the pKa of the generated acid of the compound D is smaller than the pKa of the acid group (resin A) of the resin A and larger than the pKa of the generated acid of the photoacid generator B.
  • the pKa of the acid generated from the compound D is 2 or more smaller than the pKa of the acid group of the resin A, and 2 or more larger than the pKa of the acid generated from the photoacid generator B.
  • the basic compound C has a basicity that can neutralize the acid group of the resin A.
  • the pKa of the conjugate acid of the basic compound C is 2 or more larger than the pKa of the acid group that the resin A has.
  • the basic compound C forms a salt with the acid group of the resin A.
  • the composition of this invention may have the basic compound which does not have the basicity which can neutralize the acid group which resin A has.
  • the pKa value is preferably increased in the order of the acid generated by the photoacid generator B, the acid generated by the compound D, the acid group of the resin A, and the conjugate acid of the basic compound C.
  • the pKa of the generated acid of the photoacid generator B is preferably ⁇ 1 or less.
  • the lower limit is not particularly limited, but is, for example, -4 or more.
  • the pKa of the generated acid of compound D is preferably more than -1. Although an upper limit is not specifically limited, For example, it is 6 or less, 2 or less are preferable and 1 or less are more preferable.
  • the acid group pKa of the resin A is preferably 1 or more, more preferably more than 1, still more preferably 2 or more, and particularly preferably more than 2. Although an upper limit is not specifically limited, For example, it is 11 or less, and 8 or less is preferable.
  • the pKa of the conjugate acid of the basic compound C is preferably 7 or more, more preferably 8 or more, and still more preferably more than 8. Although an upper limit is not specifically limited, For example, it is 18 or less, and 16 or less is more preferable.
  • the acid generated from compound D preferably does not substantially decompose the acid-decomposable group of resin A.
  • the pKa of the generated acid of the photoacid generator B is preferably 2 or more smaller than the pKa of the generated acid of the compound D.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a resin A (hereinafter sometimes simply referred to as “resin”).
  • Resin A is a resin that satisfies the following conditions 1 and 2.
  • Condition 1 a resin having a repeating unit having an acid group and a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group.
  • Condition 2 a resin having a repeating unit having an acid group and not having a repeating unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group; And a resin having a repeating unit having an acid-decomposable group and not having a repeating unit having an acid group.
  • Resin A decomposes an acid-decomposable group by the action of an acid to produce an acid group, thereby increasing the polarity and increasing the solubility in an alkali developer, while developing a developer containing an organic solvent (organic type). The solubility in the developer) decreases.
  • Examples of the acid group and the acid group generated by the decomposition of the acid-decomposable group include a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, and a bissulfonylimide group.
  • a carboxy group is preferred.
  • Examples of the acid-decomposable group include a group in which the hydrogen atom of the acid group is substituted with a group capable of leaving with an acid.
  • Examples of the group capable of leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
  • R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • the resin A is a resin that satisfies at least one of the following conditions 1 and 2.
  • Condition 1 a resin (resin Aa) having a repeating unit having an acid group and a repeating unit having an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid to generate an acid group.
  • Condition 2 A resin (resin Aba) having a repeating unit having an acid group and having no acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid to generate an acid group, and decomposes by the action of an acid And a resin (resin Abb) having a repeating unit having an acid-decomposable group that generates an acid group and not having a repeating unit having an acid group.
  • the resin A is preferably a resin that satisfies the condition 1 rather than the condition 2 because the exposure latitude is more excellent.
  • the ratio of the resin Aa in the resin A is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the ratio of the resin Aba and the resin Abb in the resin A is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the mass ratio (Aba / Abb) between the resin Aba and the resin Abb is preferably 30/70 to 70/30, more preferably 40/60 to 60/40.
  • the repeating unit having an acid group is not particularly limited. Although the specific example of the repeating unit which has an acid group is shown below, it is not limited to the following specific examples. In the following specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH or CF 3 .
  • the content of the repeating unit having an acid group is preferably 1 mol% or more and 25 mol% or less, more preferably 3 mol% or more and 20 mol% or less, based on all repeating units in the resin A (resin Aa or resin Aba). .
  • repeating unit having an acid-decomposable group for example, a repeating unit represented by the following general formula (AI) is preferably exemplified.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent.
  • T represents a single bond or a divalent linking group.
  • Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). Two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
  • Examples of the optionally substituted alkyl group represented by Xa 1 include a methyl group or a group represented by —CH 2 —R 11 .
  • R 11 represents a halogen atom (fluorine atom or the like), a hydroxyl group, or a monovalent organic group.
  • Xa 1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, a hydroxymethyl group, or the like.
  • Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like.
  • Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
  • T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group.
  • Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group, a — (CH 2 ) 2 — group, or a — (CH 2 ) 3 — group.
  • the alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably one having 1 to 4 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a multicyclic group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group.
  • a cyclic cycloalkyl group is preferred.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 includes a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, or a tetracyclododecanyl group. Or a polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is, for example, a group in which one of the methylene groups constituting the ring has a heteroatom such as an oxygen atom or a heteroatom such as a carbonyl group. It may be replaced.
  • the repeating unit represented by the general formula (AI) preferably has, for example, an embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-described cycloalkyl group.
  • Each of the above groups may have a substituent.
  • substituents include 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, Or an alkoxycarbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms).
  • repeating unit having an acid-decomposable group Specific examples of the repeating unit having an acid-decomposable group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Rx and Xa 1 each independently represent a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • Rxa and Rxb each represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Z represents a substituent containing a polar group, and when there are a plurality of them, each is independent.
  • p represents 0 or a positive integer.
  • the substituent containing a polar group represented by Z include a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an alkylamide group, or a sulfonamide group, An alkyl group having a hydroxyl group is preferable.
  • As the branched alkyl group an isopropyl group is more preferable.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably from 30 mol% to 90 mol%, preferably from 40 mol% to 80 mol%, based on all repeating units in the resin A (resin Aa or resin Abb). The following is more preferable.
  • Resin A preferably contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonate ester) structure.
  • the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure preferably has a lactone structure or a sultone structure in the side chain, for example, more preferably a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid derivative monomer.
  • the lactone structure is preferably a 5- to 7-membered lactone structure, and a structure in which another ring structure is condensed in a form of forming a bicyclo structure or a spiro structure on the 5- to 7-membered lactone structure is preferable.
  • a preferred lactone structure is (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), or (LC1-8), and (LC1-4) is more preferred.
  • the lactone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ).
  • Preferred substituents (Rb 2 ) include 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 2 to 8 carbon atoms, and a carboxy group.
  • n 2 represents an integer of 0 to 4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
  • the sultone structure is preferably a 5- to 7-membered ring sultone structure, and a 5- to 7-membered ring sultone structure in which another ring structure is condensed in a form of forming a bicyclo structure or a spiro structure is preferable.
  • the sultone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ).
  • substituent (Rb 2) and n 2 have the same meanings as substituent of the lactone structure moiety as described above (Rb 2) and n 2.
  • repeating unit having a lactone structure or a sultone structure a repeating unit represented by the following general formula (III) is preferable.
  • A represents an ester bond (a group represented by —COO—) or an amide bond (a group represented by —CONH—).
  • R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof independently when there are a plurality of R 0 .
  • each independently represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond (a group represented by —O—CO—NR— or —NR—COO—), Or represents a urea bond (group represented by —NR—CO—NR—).
  • each R independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
  • n is the number of repetitions of the structure represented by —R 0 —Z—, and represents an integer of 0-2.
  • R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group.
  • the alkylene group or cycloalkylene group of R 0 may have a substituent.
  • Z is preferably an ether bond or an ester bond, and more preferably an ester bond.
  • the alkyl group for R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and still more preferably a methyl group.
  • the alkylene group and cycloalkylene group of R 0 and the alkyl group of R 7 may each be substituted.
  • R 7 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
  • the chain alkylene group represented by R 0 is preferably a chain alkylene having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • a preferred cycloalkylene group is a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms. Among these, a chain alkylene group is more preferable, and a methylene group is still more preferable.
  • the monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure represented by R 8 is not limited as long as it has a lactone structure or a sultone structure, and is represented by the general formula (LC1-1) described above as a specific example. Examples include a lactone structure or a sultone structure represented by (LC1-17), (SL1-1), and (SL1-2), and a structure represented by (LC1-4) is particularly preferable. Further, n 2 in (LC1-1) to (LC1-17), (SL1-1) and (SL1-2) is more preferably 2 or less.
  • R 8 represents a monovalent organic group having an unsubstituted lactone structure or sultone structure, or a lactone structure or sultone structure having a methyl group, a cyano group, an N-alkoxyamide group, or an alkoxycarbonyl group as a substituent.
  • a monovalent organic group having a lactone structure (cyanolactone) or a sultone structure (cyanosultone) having a cyano group as a substituent is more preferable.
  • n is preferably 1 or 2.
  • the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure may be used alone or in combination of two or more, but is preferably used alone.
  • the content of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably 3 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, based on all repeating units in the resin A (resin Aa, resin Aba or resin Abb). More preferably, it is at least mol%. Although an upper limit is not specifically limited, 95 mol% or less is preferable, 75 mol% or less is more preferable, 65 mol% or less is still more preferable.
  • Resin A may have a repeating unit having a carbonate structure.
  • the carbonate structure (cyclic carbonate structure) is a structure having a ring including a bond represented by —O—C ( ⁇ O) —O— as an atomic group constituting the ring.
  • the ring containing a bond represented by —O—C ( ⁇ O) —O— as an atomic group constituting the ring is preferably a 5- to 7-membered ring, and more preferably a 5-membered ring. Such a ring may be condensed with another ring to form a condensed ring.
  • the resin A preferably contains a repeating unit represented by the following general formula (A-1) as a repeating unit having a carbonate structure (cyclic carbonate structure).
  • R A 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R A 19 each independently represents a hydrogen atom or a chain hydrocarbon group.
  • A represents a single bond, a divalent or trivalent chain hydrocarbon group, a divalent or trivalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group, and A represents a trivalent
  • the carbon atom contained in A and the carbon atom constituting the cyclic carbonate are combined to form a ring structure.
  • n A represents an integer of 2 to 4.
  • R A 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group represented by R A 1 may have a substituent such as a fluorine atom.
  • R A 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and more preferably represents a methyl group.
  • R A 19 each independently represents a hydrogen atom or a chain hydrocarbon group.
  • the chain hydrocarbon group represented by R A 19 is preferably a chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.
  • chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms for example, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group; an isopropyl group, an isobutyl group, Or a branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms such as t-butyl group.
  • the chain hydrocarbon group may have a substituent such as a hydroxyl group.
  • R A 19 more preferably represents a hydrogen atom.
  • the repeating unit (A-1a) described below is an example of a 5-membered ring structure
  • (A-1j) is an example of a 6-membered ring structure.
  • n A is preferably 2 or 3, and more preferably 2.
  • A represents a single bond, a divalent or trivalent chain hydrocarbon group, a divalent or trivalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon.
  • the divalent or trivalent chain hydrocarbon group is preferably a divalent or trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • the divalent or trivalent alicyclic hydrocarbon group is preferably a divalent or trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms.
  • the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group is preferably a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
  • A preferably represents a divalent or trivalent chain hydrocarbon group or a divalent or trivalent alicyclic hydrocarbon group, and more preferably represents a divalent or trivalent chain hydrocarbon group. More preferably, it represents a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
  • repeating unit represented by formula (A-1) (repeating units (A-1a) to (A-1w)) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • R A 1 in the following specific examples are the same meaning as R A 1 in the general formula (A-1).
  • Resin A may contain one type of repeating unit represented by formula (A-1) alone, or may contain two or more types.
  • the content of the repeating unit having a carbonate structure is preferably 3 mol% or more with respect to all the repeating units in the resin A (resin Aa, resin Aba or resin Abb). 10 mol% or more is more preferable, and 20 mol% or more is still more preferable. Although an upper limit is not specifically limited, 95 mol% or less is preferable, 75 mol% or less is more preferable, 65 mol% or less is still more preferable.
  • the resin A may have a repeating unit in which a lactone structure is directly connected to the main chain.
  • the repeating unit in which the lactone structure is directly connected to the main chain the repeating unit represented by the following general formula (q1) is preferable.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • a represents an integer of 1 to 6.
  • R 2 and R 3 , and R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 ring members together with the carbon atom to which they are bonded.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 in the general formula (q1) include a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and carbon. Examples thereof include an aromatic hydrocarbon group having a number of 6 to 20, a heterocyclic group having a ring number of 3 to 10, an epoxy group, a cyano group, a carboxy group, or a group represented by —R′—QR ′′.
  • R ′ is a single bond or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R ′′ is an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a heterocyclic group having 3 to 10 ring members.
  • Q is —O—, —CO—, —NH—, —SO 2 —, —SO— or a group formed by combining these.
  • Some or all of the hydrogen atoms possessed by the chain hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group are, for example, halogen atoms such as fluorine atoms; cyano groups, carboxy groups, hydroxyl groups, thiol groups, Or a substituent such as a trialkylsilyl group;
  • R 1 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of copolymerization of a monomer that gives a repeating unit in which a lactone structure is directly connected to the main chain.
  • R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, or an organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples and preferred embodiments of the organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 to R 5 in formula (q1) include those having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 in formula (q1) described above. Same as organic group.
  • R 2 and R 3 , and R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 ring members together with the carbon atom to which they are bonded.
  • Examples of the ring structure having 3 to 10 ring members that R 2 and R 3 , and R 4 and R 5 may be formed together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, cyclopropane , An alicyclic structure having an alicyclic ring such as cyclopentane, cyclohexane, norbornane, or adamantane, or a heterocyclic structure having a ring containing a hetero atom.
  • heterocyclic structure having a ring containing a hetero atom examples include a heterocyclic structure having a cyclic ether, a lactone ring, or a sultone ring, and other specific examples include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -Heterocyclic structures having a ring containing an oxygen atom such as valerolactone, oxolane, dioxane, etc .; tetrahydrothiophene, tetrahydrothiopyran, tetrahydrothiophene-1,1-dioxide, tetrahydrothiopyran-1,1-dioxide, cyclopentanethione, A heterocyclic structure having a ring containing a sulfur atom such as cyclohexanethione; a heterocyclic structure having a ring containing a nitrogen atom such as piperidine; Among these,
  • R 2 and R 3 , and R 4 and R 5 are bonded to each other, and “ring structure” in the ring structure having 3 to 10 ring members that may be formed together with the carbon atom to which they are bonded.
  • R 2 and R 3, and R 4 and R 5 is the bond when bonded to each other, but are not limited to bonds via chemical reactions.
  • a represents an integer of 1 to 6.
  • a is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and still more preferably 1.
  • the plurality of R 2 and R 3 may be the same or different.
  • R 2 and R 3 are preferably a hydrogen atom or a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.
  • R 4 and R 5 are each a hydrogen atom, a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a heterocyclic group having 3 to 10 ring members, or bonded to each other and bonded to each other. It is preferable to form a ring structure having 3 to 10 ring members together with the carbon atoms.
  • repeating unit represented by the general formula (q1) examples include, but are not limited to, repeating units represented by the following formula.
  • R 1 in formula has the same meaning as R 1 in the general formula (q1).
  • the repeating unit in which the lactone structure represented by the general formula (q1) is directly connected to the main chain may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the repeating unit in which the lactone structure is directly connected to the main chain is the total repeating unit in the resin A (resin Aa, resin Aba or resin Abb). 3 mol% or more is preferable, 10 mol% or more is more preferable, and 20 mol% or more is still more preferable. Although an upper limit is not specifically limited, 95 mol% or less is preferable, 75 mol% or less is more preferable, 65 mol% or less is still more preferable.
  • Resin A may contain other repeating units.
  • the resin A may contain a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. Examples of such repeating units include the repeating units described in paragraphs ⁇ 0081> to ⁇ 0084> of JP-A No. 2014-089921.
  • the resin A can further have a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group (for example, an acid group, a hydroxyl group, a cyano group, etc.) and does not exhibit acid decomposability. Examples of such repeating units include the repeating units described in paragraphs ⁇ 0114> to ⁇ 0123> of JP-A-2014-106299.
  • Resin A may contain repeating units described in paragraphs ⁇ 0045> to ⁇ 0065> of JP-A-2009-258586, for example.
  • Resin A used in the composition of the present invention can have various repeating units in addition to the above repeating units. Examples of such a repeating unit include, but are not limited to, repeating units corresponding to the following monomers.
  • a monomer for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
  • any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
  • the content molar ratio of each of these repeating structural units is appropriately set.
  • the resin A used in the composition of the present invention has substantially no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light. More specifically, the repeating unit having an aromatic group is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, and ideally 0 mol in the total repetition of the resin A. %, That is, it is more preferable not to have a repeating unit having an aromatic group.
  • Resin A preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin A is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, still more preferably 3,000 to 15,000, particularly preferably 3, 000 to 11,000.
  • Mw weight average molecular weight
  • heat resistance, dry etching resistance and developability can be improved.
  • weight average molecular weight it is possible to prevent the resin from becoming high in viscosity and the film forming property from being deteriorated.
  • the dispersity (molecular weight distribution), which is the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) in the resin A, is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0.
  • the range is from 2.6 to 2.6, more preferably from 1.0 to 2.0, and even more preferably from 1.1 to 2.0.
  • the content of the resin A in the composition of the present invention is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 50 to 95% by mass based on the total solid content of the composition of the present invention.
  • resin A may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types of resin A together, it is preferable that total content is in the said range.
  • the composition of the present invention contains a photoacid generator B (hereinafter also referred to as “photoacid generator” or “acid generator”).
  • the photoacid generator corresponds to a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. Although it does not specifically limit as a photo-acid generator, It is preferable that it is a compound which generate
  • the photoacid generator is not particularly limited, and is used for photoresist of photocationic polymerization, photoinitiator of radical photopolymerization, photodecoloring agent of dyes, photochromic agent, microresist, etc.
  • Photoacid Generator Represented by Formula (3) As a photo-acid generator which the composition of this invention contains, the photo-acid generator represented by following General formula (3) can be mentioned suitably, for example.
  • Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 4 and R 5 , R 4 and R 5 are the same But it can be different.
  • L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
  • W represents an organic group containing a cyclic structure. o represents an integer of 1 to 3.
  • p represents an integer of 0 to 10.
  • q represents an integer of 0 to 10.
  • Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably CF 3 .
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
  • both Xf are fluorine atoms.
  • each Xf may mutually be same or different.
  • R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 4 and R 5 , R 4 and R 5 are the same But it can be different.
  • the alkyl group as R 4 and R 5 may have a substituent, and preferably has 1 to 4 carbon atoms.
  • R 4 and R 5 are more preferably a hydrogen atom.
  • Specific examples and preferred embodiments of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are the same as the specific examples and preferred embodiments of Xf in formula (3).
  • L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
  • the divalent linking group include —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, an alkylene group ( Preferable examples include 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkylene group (preferably 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), or a divalent linking group obtained by combining a plurality of these.
  • —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —SO 2 —, —COO-alkylene group—, —OCO-alkylene group—, —CONH— alkylene group -, or -NHCO- alkylene group - are preferred, -COO -, - OCO -, - CONH -, - SO 2 -, - COO- alkylene group -, or -OCO- alkylene group - is more preferable.
  • W represents an organic group containing a cyclic structure.
  • a cyclic organic group is preferable.
  • the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Further, it may contain a hetero atom such as a nitrogen atom.
  • the monocyclic alicyclic group include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, and the like.
  • polycyclic alicyclic group examples include a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a bicyclodecanyl group, an azabicyclodecanyl group, and an adamantyl group. And a cycloalkyl group of a ring.
  • 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 PEB (Post Exposure Bake) ( It is preferable from the viewpoint of suppressing diffusibility in the film in the (post-exposure heating) step and improving MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
  • PEB Post Exposure Bake
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Among these, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.
  • the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic, but the polycyclic group can suppress acid diffusion more. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity.
  • heterocyclic ring having aromaticity examples include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • heterocyclic ring not having aromaticity examples include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is preferable.
  • lactone ring and sultone ring examples include the lactone structure and sultone structure exemplified in the aforementioned resin A.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (monocyclic, polycyclic, and spiro ring). 3 to 20 carbon atoms are preferred), aryl groups (preferably 6 to 14 carbon atoms), hydroxyl groups, alkoxy groups, ester groups, amide groups, urethane groups, ureido groups, thioether groups, sulfonamido groups, and sulfones. An acid ester group is mentioned.
  • the carbon constituting the cyclic organic group may be a carbonyl carbon.
  • o represents an integer of 1 to 3.
  • p represents an integer of 0 to 10.
  • q represents an integer of 0 to 10.
  • Xf is preferably a fluorine atom
  • R 4 and R 5 are preferably both hydrogen atoms
  • W is preferably a polycyclic hydrocarbon group.
  • o is more preferably 1 or 2, and still more preferably 1.
  • p is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • W is more preferably a polycyclic cycloalkyl group, and further preferably an adamantyl group or a diamantyl group.
  • X + represents a cation.
  • X + is not particularly limited as long as it is a cation, and a preferable embodiment includes, for example, a cation (part other than Z ⁇ ) in formula (ZI) or (ZII) described later.
  • R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
  • the organic group as R 201 , R 202 and R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
  • Examples of the group formed by combining two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, a butylene group or a pentylene group).
  • Z ⁇ represents an anion in the general formula (3), specifically as described above.
  • Examples of the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 include a corresponding group in a compound represented by the following general formula (ZI-4).
  • the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient.
  • at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZI) is a single bond or at least one of R 201 to R 203 of the other compound represented by the general formula (ZI). It may be a compound having a structure bonded through a linking group.
  • (ZI) component examples include compounds represented by general formula (ZI-4) described below.
  • R 13 represents a group having a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
  • R 14 is independently a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group, when a plurality of R 14 are present.
  • R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group. These groups may have a substituent.
  • Two R 15 may be bonded to each other to form a ring. When two R 15 's are bonded to each other to form a ring, the ring skeleton may contain a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. In one embodiment, it is preferred that two R 15 are alkylene groups and are bonded to each other to form a ring structure.
  • l represents an integer of 0-2.
  • r represents an integer of 0 to 8.
  • Z ⁇ represents an anion in the general formula (3), specifically as described above.
  • the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methyl group, an ethyl group, n- A butyl group or a t-butyl group is preferred.
  • Examples of the cation of the compound represented by the general formula (ZI-4) in the present invention include paragraphs ⁇ 0121>, ⁇ 0123>, ⁇ 0124> of JP 2010-256842 A, and JP 2011-76056 A. The cations described in paragraphs ⁇ 0127>, ⁇ 0129>, ⁇ 0130>, etc.
  • R 204 to R 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group for R 204 to R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group represented by R 204 to R 205 may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
  • Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
  • the alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 205 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a pentyl group), Alternatively, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group) can be given.
  • the aryl group, alkyl group, or cycloalkyl group of R 204 to R 205 may have a substituent.
  • substituents that the aryl group, alkyl group, or cycloalkyl group of R 204 to R 205 may have include, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 3 carbon atoms). 15), an aryl group (eg, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (eg, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group.
  • Z ⁇ represents an anion in the general formula (3), specifically as described above.
  • Photoacid Generator Represented by Formula (4) As a photo-acid generator which the composition of this invention contains, the photo-acid generator represented by following General formula (4) can also be mentioned suitably.
  • Xf, R 4 , R 5, L, o, p, and q are each Xf, R 4, R 5, L, o, p, and q and the general formula (3) It is synonymous and a preferable aspect is also the same respectively.
  • X A + is a monovalent organic cation group.
  • the monovalent organic cation group means a monovalent organic group having a cation.
  • Examples of X A + include structures in which a monovalent organic group is formed by extracting a hydrogen atom from a cation (part other than Z ⁇ ) in the general formula (ZI) or (ZII) described above.
  • ZI a monovalent organic group in which one hydrogen atom at any position in R 201 , R 202, and R 203 is eliminated can be given.
  • the photoacid generator may be in the form of a low molecular compound or may be incorporated in a part of the polymer. Moreover, you may use together the form incorporated in a part of polymer and the form of a low molecular compound.
  • the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1000 or less.
  • the photoacid generator is in a form incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the resin A described above.
  • the photoacid generator can be synthesized by a known method, for example, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-161707. A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the photoacid generator in the composition of the present invention is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, based on the total solid content of the composition of the present invention. It is more preferably from 20 to 20% by weight, and particularly preferably from 3 to 15% by weight.
  • the composition of the present invention contains a basic compound C (hereinafter sometimes simply referred to as “basic compound”).
  • the basic compound C is not particularly limited as long as it is a basic compound having a basicity capable of neutralizing the acid group of the resin A.
  • an organic basic compound is preferable, and a nitrogen-containing basic compound is preferable.
  • the nitrogen-containing basic compound that can be used is not particularly limited. For example, compounds classified into the following (1) to (4) can be used.
  • the basic compound (C1) is a compound having a basic group such as a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and an amide group.
  • the basic compound (C1) is preferably a polyfunctional basic compound having two or more basic groups in one molecule. As described above, the basic compound C is bonded to an acid group (for example, a carboxy group) of the resin A to form a salt. At this time, by using a polyfunctional basic compound, the acid groups are cross-linked. It becomes possible to do. As a result, it can be expected that the solubility change before and after the salt separation is increased.
  • examples of the basic compound (C1) include compounds represented by the following general formula (BS-1).
  • each R independently represents a hydrogen atom or an organic group. However, at least one of the three Rs is an organic group.
  • This organic group is a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
  • a hydrogen atom may be substituted with a substituent.
  • substituents include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a hydroxyl group, a carboxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylcarbonyloxy group, and an alkyloxycarbonyl group.
  • the alkyl group may contain an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, and a combination thereof.
  • it is preferable that at least two of R are organic groups. Two of R may be bonded to each other to form a ring. The formed ring may be substituted with a substituent (for example, a hydroxyl group).
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (BS-1) include tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-octylamine, tri-n-decylamine, triisodecylamine, and dicyclohexyl.
  • the basic compound represented by the general formula (BS-1) may be a basic compound in which at least one of the three Rs is an alkyl group having a hydrophilic group.
  • the alkyl group having a hydrophilic group preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group having a hydrophilic group include an alkyl group having a hydroxyl group or a mercapto group. Specific examples of such a basic compound having an alkyl group include triethanolamine and N, N-dihydroxyethylaniline.
  • alkyl group which has said hydrophilic group the alkyl group which has an oxygen atom, a sulfur atom, or a carbonyl group in an alkyl chain is also mentioned.
  • tris (methoxyethoxyethyl) amine and compounds exemplified in column 3 and after line 3 of US Pat. No. 6,040,112 can be mentioned.
  • the alkyl group having a hydrophilic group may have a hydroxyl group or a mercapto group as a substituent, and may be an alkyl group having an oxygen atom, a sulfur atom or a carbonyl group in the alkyl group.
  • the alkyl group having the hydrophilic group may further have a substituent.
  • Such additional substituents include substituted or unsubstituted aryl groups.
  • this aryl group is a substituted aryl group
  • substituent in the substituted aryl group include an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group.
  • the basic compound (C1) is a polyfunctional basic compound
  • the basic compound (C1) is a compound in which two or more compounds represented by the general formula (BS-1) are linked. Specific examples thereof include, but are not limited to, compounds represented by the following formulae.
  • the nitrogen-containing heterocyclic ring in the compound having a nitrogen-containing heterocyclic structure may have aromaticity or may not have aromaticity. Further, the nitrogen-containing heterocycle may have a plurality of nitrogen atoms. Furthermore, the nitrogen-containing heterocyclic ring may contain a hetero atom other than the nitrogen atom.
  • Examples of the compound having a nitrogen-containing heterocyclic structure include compounds having an imidazole structure (such as 2-phenylbenzimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole), compounds having a piperidine structure [N -Hydroxyethylpiperidine and bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, etc.], compounds having a pyridine structure (such as 4-dimethylaminopyridine), and compounds having an antipyrine structure (antipyrine) And hydroxyantipyrine).
  • imidazole structure such as 2-phenylbenzimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole
  • piperidine structure [N -Hydroxyethylpiperidine and bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, etc.]
  • compounds having a pyridine structure such as 4-di
  • a compound having a nitrogen-containing heterocyclic structure a compound having two or more ring structures is also preferably used. Specific examples include 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undec-7-ene.
  • the amine compound having a phenoxy group is a compound having a phenoxy group at the terminal opposite to the nitrogen atom of the alkyl group contained in the amine compound.
  • Phenoxy groups include, for example, alkyl groups, alkoxy groups, halogen atoms, cyano groups, nitro groups, carboxy groups, carboxylic acid ester groups, sulfonic acid ester groups, aryl groups, aralkyl groups, acyloxy groups, and aryloxy groups. It may have a substituent.
  • the amine compound having a phenoxy group preferably has at least one oxyalkylene chain between the phenoxy group and the nitrogen atom.
  • the number of oxyalkylene chains in one molecule is preferably 3 to 9, more preferably 4 to 6.
  • —CH 2 CH 2 O— is preferable.
  • amine compounds having a phenoxy group include 2- [2- ⁇ 2- (2,2-dimethoxy-phenoxyethoxy) ethyl ⁇ -bis- (2-methoxyethyl)]-amine, and the United States. Examples thereof include compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in paragraph ⁇ 0066> of Japanese Patent Application Publication No. 2007/0224539.
  • ammonium salt As the basic compound, an ammonium salt can also be used as appropriate.
  • anion of the ammonium salt include halides, sulfonates, borates, and phosphates. Of these, halide or sulfonate is preferable.
  • halide chloride, bromide, or iodide is preferable.
  • sulfonate an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms is preferable.
  • organic sulfonates include alkyl sulfonates having 1 to 20 carbon atoms and aryl sulfonates.
  • the alkyl group contained in the alkyl sulfonate may have a substituent.
  • substituents include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkoxy group, an acyl group, and an aryl group.
  • alkyl sulfonate examples include methane sulfonate, ethane sulfonate, butane sulfonate, hexane sulfonate, octane sulfonate, benzyl sulfonate, trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate.
  • aryl group contained in the aryl sulfonate examples include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group. These aryl groups may have a substituent.
  • the ammonium salt may be hydroxide or carboxylate.
  • the ammonium salt is preferably a tetraalkylammonium hydroxide having 1 to 8 carbon atoms such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetra- (n-butyl) ammonium hydroxide.
  • Preferred basic compounds include, for example, guanidine, aminopyridine, aminoalkylpyridine, aminopyrrolidine, indazole, imidazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine, purine, imidazoline, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, and aminoalkylmorpholine. Can be mentioned. These may further have a substituent.
  • the molecular weight of the basic compound C is usually 100 to 1,500, preferably 150 to 1,300, more preferably 200 to 1,000.
  • one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the content of the basic compound C in the composition of the present invention is preferably 0.01 to 8.0% by mass, and 0.05 to 5.0% by mass based on the total solid content of the composition of the present invention. More preferred is 0.1 to 4.0% by mass.
  • the molar ratio of basic compound C to photoacid generator B is preferably 0.01 to 10, more preferably 0.05 to 5, and still more preferably 0.1 to 3. If it is in the said range, a sensitivity and / or resolution will be favorable, and a thin pattern will not arise easily between exposure and heating (post-baking).
  • composition of this invention contains the compound D which decomposes
  • the acid generated from the compound D include sulfonic acid, methide acid, imide acid, and the like.
  • the compound D is not particularly limited as long as the acid generated from the compound D has a weaker acidity than the acid generated from the photoacid generator B.
  • the acid proliferating agent D1 and the weak acid described below are used.
  • Preferable examples include at least one selected from the group consisting of photobase D2.
  • the acid proliferating agent D1 is not particularly limited, and examples thereof include compounds represented by any of the following general formulas (1) to (8). From the viewpoint of improving sensitivity, resolving power and LWR, the following general formula ( It is preferably a compound represented by 1), (2), (7) or (8), more preferably a compound represented by the following general formula (7) or (8).
  • R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an aryloxy group.
  • R 2 represents an alkyl group or a cycloalkyl group. R 1 and R 2 may combine to form a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure.
  • R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Ry 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group or an alkylene group bonded to Ry 2 .
  • Ry 2 represents an aryl group or an aryloxy group.
  • X represents —SO 2 —, —SO— or —CO—.
  • R 1 ′ represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an aryloxy group.
  • R 2 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 1 ′ and R 2 ′ may combine to form a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure.
  • R 3 ′ and R 4 ′ each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 5 ′ represents a group capable of leaving by the action of an acid not containing an aryl group.
  • X ′ represents —SO 2 —, —SO— or —CO—.
  • Rb represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • R 8 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • R 9 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. R 9 may combine with R 7 to form a ring.
  • R 10 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, an aryloxy group or an alkenyloxy group.
  • R 11 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, an aryloxy group or an alkenyl group.
  • R 10 and R 11 may combine with each other to form a ring.
  • R 12 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkynyl group or a cyclic imide group.
  • examples of the alkyl group include alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an octyl group. Can be mentioned.
  • cycloalkyl group examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, an adamantyl group, a boronyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, a dicyclopentenyl group, a nobornane epoxy group, a menthyl group, Examples thereof include cycloalkyl groups having 4 to 10 carbon atoms such as an isomenthyl group, neomenthyl group, and tetracyclododecanyl group.
  • alkoxy group examples include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a t-butoxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group, an octyloxy group, Examples thereof include an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms such as a nonyloxy group, a decyloxy group, an undecyloxy group, and a dodecyloxy group.
  • aryl group examples include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group.
  • Examples of the aryloxy group include aryloxy groups having 6 to 20 carbon atoms such as phenoxy group and naphthoxy group.
  • Examples of the monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure include a cyclic hydrocarbon structure having 3 to 15 carbon atoms, and a cyclic structure having an oxo group such as a cyclopentanone structure, a cyclohexanone structure, a norbornanone structure, and an adamantanone structure.
  • a hydrocarbon structure is preferred.
  • Examples of the alkylene group include alkylene groups having 1 to 5 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
  • Examples of the aralkyl group include aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms such as a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylethyl group.
  • Examples of the alkenyl group include alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms such as vinyl group, propenyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, and cyclohexenyl group.
  • Examples of the alkenyloxy group include alkenyloxy groups having 2 to 8 carbon atoms such as vinyloxy group and allyloxy group.
  • examples of the group capable of leaving by the action of an acid not containing an aryl group include groups represented by the following general formula (pI) to general formula (pV).
  • R 11 represents an alkyl group.
  • Z represents an atomic group necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom.
  • R 12 to R 14 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, either R 19 or R 21 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
  • * represents the connection part of group.
  • examples of the alkyl group and cycloalkyl group include the alkyl group and cycloalkyl group described above.
  • each of R 13 to R 16 and R 19 to R 23 represents a hydrogen atom or a monovalent substituent.
  • Each of R 17 and R 18 represents a monovalent substituent. R 17 and R 18 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the monovalent substituent include the above-described alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, and aryloxy group.
  • Z 1 , Z 1 ′, Z 3 , Z 4 , Z 5 , Z 7 and Z 8 are each independently A group represented by any one of formulas (Za) to (Zd), and a plurality of Z 5 may be the same or different.
  • Rb 1 and Rb 2 each independently represents an organic group.
  • the organic group of Rb 1 and Rb 2 is preferably an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
  • an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a plurality of these is a single bond, —O—, —CO 2 —. , —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rc 1 ) — and the like.
  • Rc 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Rb 3 , Rb 4 and Rb 5 each independently represents an organic group.
  • Examples of the organic group of Rb 3 , Rb 4 and Rb 5 are the same as those of the organic group of Rb 1 , and a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.
  • Rb 3 and Rb 4 may be bonded to form a ring.
  • Examples of the group formed by combining Rb 3 and Rb 4 include an alkylene group and an arylene group, and a perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferable.
  • * represents the connection part of group.
  • the organic group of Rb 1 to Rb 5 is preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group.
  • a fluorine atom or a fluoroalkyl group By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved.
  • Examples of the acid proliferating agent D1 are shown below, but are not limited thereto.
  • Examples of the weak acid photobase D2 include an onium salt and a compound (PA) described below.
  • Examples of the weak acid photobase D2 include onium salts that are relatively weak acids with respect to the acid generator. Examples of such onium salts include the following general formulas (4), (5), and (6). Preferred examples include the compounds represented.
  • Rz 4 is cyclic group, an alkyl group, or an alkenyl group. Each of the cyclic group, alkyl group, and alkenyl group of Rz 4 may have a substituent (for example, a hydroxyl group).
  • Examples of the cation of X 4 + include a sulfonium or iodonium cation.
  • Examples of the cyclic group for Rz 4 include an aryl group and a cycloalkyl group.
  • the cyclic group for Rz 4 may be monocyclic or polycyclic.
  • the alkyl group for Rz 4 preferably has, for example, 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the alkenyl group for Rz 4 include alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, which may be linear or branched.
  • the alkenyl group for Rz 4 is preferably a linear alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms.
  • Preferred examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (4) include the structures exemplified in paragraph ⁇ 0198> of JP2012-242799A.
  • X 5 + represents a cation.
  • Rz 5 represents a cyclic group, an alkyl group, or an alkenyl group.
  • the cyclic group, alkyl group, and alkenyl group of Rz 5 may each have a substituent. However, it is assumed that no fluorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the S atom.
  • Examples of the cation of X 5 + include a sulfonium or iodonium cation.
  • Examples of the cyclic group for Rz 5 include an aryl group and a cycloalkyl group.
  • the cyclic group for Rz 5 may be monocyclic or polycyclic.
  • the alkyl group for Rz 5 preferably has, for example, 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the alkenyl group for Rz 5 include alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, which may be linear or branched.
  • the alkenyl group for Rz 5 is preferably a linear alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms.
  • Preferred examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (5) include the structure exemplified in paragraph ⁇ 0201> of JP2012-242799A.
  • X 6 + represents a cation.
  • Rz 6a and Rz 6b each independently represent a cyclic group, an alkyl group, or an alkenyl group.
  • the cyclic group, alkyl group, and alkenyl group of Rz 6a and Rz 6b each may have a substituent (for example, a halogen atom).
  • Z 1 and Z 2 each independently represents a single bond or a divalent linking group. However, the case where Z 1 and Z 2 are both —SO 2 — is excluded.
  • Examples of the cation of X 6 + include sulfonium or iodonium cation.
  • Examples of the cyclic group of Rz 6a and Rz 6b include an aryl group and a cycloalkyl group.
  • the cyclic group of Rz 6a and Rz 6b may be monocyclic or polycyclic.
  • the alkyl group for Rz 6a and Rz 6b preferably has, for example, 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • alkenyl group for Rz 6a and Rz 6b examples include alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, which may be linear or branched.
  • the alkenyl group for Rz 6a and Rz 6b is preferably a linear alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms.
  • Examples of the divalent linking group for Z 1 and Z 2 include a divalent hydrocarbon group (aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group) which may have a substituent, and a hetero atom. And a divalent linking group.
  • the divalent linking group of Z 1 and Z 2 is preferably —SO 2 —, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, an alkylene group, or a combination thereof.
  • the alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group, and more preferably a methylene group or an ethylene group.
  • Preferred examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (6) include structures exemplified in paragraphs ⁇ 0209> and ⁇ 0210> of JP2012-242799A.
  • the onium salt that is a weak acid relative to the acid generator is a compound (C) having a cation moiety and an anion moiety in the same molecule, and the cation moiety and the anion moiety being linked by a covalent bond (Hereinafter also referred to as “compound (CA)”).
  • the compound (CA) is preferably a compound represented by any one of the following general formulas (C-1) to (C-3).
  • R 1 , R 2 , and R 3 represent a substituent having 1 or more carbon atoms.
  • L 1 represents a divalent linking group or a single bond linking the cation moiety and the anion moiety.
  • -X - it is, -COO -, -SO 3 -, -SO 2 -, and, -N - represents an anion portion selected from -R 4.
  • R 4 has a carbonyl group: —C ( ⁇ O) —, a sulfonyl group: —S ( ⁇ O) 2 —, or a sulfinyl group: —S ( ⁇ O) — at the site where the adjacent nitrogen atom is linked.
  • the monovalent substituent which has. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may be bonded to each other to form a ring structure.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may be bonded to each other to form a ring structure.
  • two of R 1 to R 3 may be combined to form a double bond with the nitrogen atom.
  • Examples of the substituent having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkyloxycarbonyl group, cycloalkyloxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkylaminocarbonyl group, cycloalkylamino Examples thereof include a carbonyl group and an arylaminocarbonyl group. Preferably, it is an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • L 1 as the divalent linking group is a linear or branched alkylene group, cycloalkylene group, arylene group, carbonyl group, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, urea bond, and these 2 Examples include groups formed by combining more than one species.
  • L 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more of these.
  • Preferable examples of the compound represented by the general formula (C-1) include paragraphs ⁇ 0037> to ⁇ 0039> of JP2013-6827A and paragraphs ⁇ 0027> to ⁇ 0029 of JP2013-8020A. > Can be mentioned as examples.
  • Preferred examples of the compound represented by the general formula (C-2) include compounds exemplified in paragraphs ⁇ 0012> to ⁇ 0013> of JP2012-189977A.
  • Preferred examples of the compound represented by the general formula (C-3) include compounds exemplified in paragraphs ⁇ 0029> to ⁇ 0031> of JP 2012-252124 A.
  • composition of the present invention has a proton acceptor functional group as weak acid photobase D2 and is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation, resulting in a decrease, disappearance, or proton acceptor property. It may further contain a compound (hereinafter, also referred to as compound (PA)) that generates a compound that has been changed from acidic to acidic.
  • PA compound
  • the proton acceptor functional group is a functional group having electrons or a group capable of electrostatically interacting with protons, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or a ⁇ conjugate. It means a functional group having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute to.
  • the nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following general formula.
  • Preferable partial structures of the proton acceptor functional group include, for example, crown ether, azacrown ether, primary to tertiary amine, pyridine, imidazole, and pyrazine structure.
  • Compound (PA) is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate a compound whose proton acceptor property is lowered or disappeared, or changed from proton acceptor property to acidic.
  • the decrease or disappearance of the proton acceptor property or the change from the proton acceptor property to the acid is a change in the proton acceptor property due to the addition of a proton to the proton acceptor functional group.
  • a proton adduct is produced from a compound having a proton acceptor functional group (PA) and a proton, it means that the equilibrium constant in the chemical equilibrium is reduced.
  • Proton acceptor properties can be confirmed by measuring pH.
  • the compound (PA) generates, for example, a compound represented by the following general formula (PA-1) as the proton adduct generated by decomposition upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • the compound represented by the general formula (PA-1) has an acidic group together with a proton acceptor functional group, so that the proton acceptor property is reduced or disappeared compared to the compound (PA), or the proton acceptor property It is a compound that changed from acidic to acidic.
  • Q represents —SO 3 H, —CO 2 H, or —X 1 NHX 2 R f .
  • R f represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, and X 1 and X 2 each independently represent —SO 2 — or —CO—.
  • A represents a single bond or a divalent linking group.
  • X represents —SO 2 — or —CO—.
  • n represents 0 or 1.
  • B represents a single bond, an oxygen atom, or —N (Rx) Ry—.
  • Rx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and Ry represents a single bond or a divalent organic group.
  • Rx may combine with Ry to form a ring, or Rx may combine with R to form a ring.
  • R represents a monovalent organic group having a proton acceptor functional group.
  • a compound (PA) other than the compound that generates the compound represented by the general formula (PA-1) can be appropriately selected.
  • an ionic compound that has a proton acceptor moiety in the cation moiety may be used. More specifically, the compound etc. which are represented by following General formula (7) are mentioned.
  • A represents a sulfur atom or an iodine atom.
  • m represents 1 or 2
  • n represents 1 or 2.
  • R represents an aryl group.
  • R N represents an aryl group substituted with a proton acceptor functional group.
  • X ⁇ represents an anion.
  • X ⁇ include those similar to Y ⁇ in the general formula (1) described above.
  • the aryl group of R and R N is preferably a phenyl group.
  • Specific examples of the proton acceptor functional group R N are the same as those of the proton acceptor functional group described in the above general formula (PA).
  • composition of the present invention is, for example, 0.1 to 50% by mass, preferably 0.5 to 30% by mass, based on the total solid content of the composition of the present invention. 0 to 20% by mass is more preferable, 1.0 to 10% by mass is still more preferable, and 1.0 to 8% by mass is particularly preferable.
  • Amount ratio of compound D to photoacid generator B (the solid content of compound D based on the total solid content in the composition of the present invention / photoacid generation based on the total solid content in the composition of the present invention)
  • the solid content of the agent B is preferably 0.01 to 50, more preferably 0.1 to 20, and still more preferably 0.2 to 1.0.
  • the composition of the present invention may contain a solvent.
  • an organic solvent is used as the solvent.
  • the organic solvent may include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), and a ring.
  • Good monoketone compounds preferably having 4 to 10 carbon atoms
  • alkylene carbonates alkyl alkoxyacetates
  • alkyl pyruvates alkyl pyruvates.
  • alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate examples include propylene glycol monomethyl ether acetate (Propylene glycol monomethyl ether acetate: PGMEA; also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate. , Propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
  • alkylene glycol monoalkyl ether examples include propylene glycol monomethyl ether (Propylene glycol monomethyl ether: PGME; also known as 1-methoxy-2-propanol), propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene
  • propylene glycol monomethyl ether examples include glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether.
  • alkyl lactate esters examples include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, and butyl lactate.
  • alkyl alkoxypropionate examples include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate.
  • cyclic lactone examples include ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -methyl- ⁇ -butyrolactone, ⁇ -methyl- ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone, and ⁇ -octano. Ic lactone and ⁇ -hydroxy- ⁇ -butyrolactone.
  • Examples of the monoketone compound which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone , 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, 2-octanone , 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5-hexene-2- , 3-penten-2-one, cyclopentanone,
  • alkylene carbonate examples include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
  • alkyl alkoxyacetate examples include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and acetic acid-1- Methoxy-2-propyl is mentioned.
  • alkyl pyruvate examples include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.
  • solvent those having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and normal pressure are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more. In the latter case, it is preferable to use a mixed solvent of a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group.
  • solvent containing a hydroxyl group examples include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, PGME, propylene glycol monoethyl ether, and ethyl lactate. Of these, PGME or ethyl lactate is preferred.
  • Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include PGMEA, ethylethoxypropionate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and dimethyl sulfoxide. Can be mentioned. Of these, PGMEA, ethylethoxypropionate, or 2-heptanone is preferable.
  • the mass ratio thereof is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10, More preferably, it is 20/80 to 60/40.
  • the solvent is preferably a mixed solvent of PGMEA and one or more other solvents.
  • the content of the solvent in the composition of the present invention can be appropriately adjusted according to the desired film thickness and the like, but generally the solid content concentration of the composition is 0.5 to 30% by mass, preferably 1 It is adjusted to be 0.0 to 20% by mass, more preferably 1.5 to 10% by mass.
  • the solid content concentration is a mass percentage of the mass of other resist components excluding the solvent with respect to the total mass of the composition.
  • the composition of the present invention may contain a hydrophobic resin.
  • the hydrophobic resin is unevenly distributed on the surface layer of the film formed from the composition, and when the immersion medium is water, the receding contact angle of the film surface with respect to water is increased. It is possible to improve the immersion water followability.
  • the hydrophobic resin preferably has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
  • the hydrophobic resin is different from the resin A.
  • At least one of a fluorine atom and a silicon atom in the hydrophobic resin may be contained in the main chain of the resin or in a side chain.
  • the hydrophobic resin contains a fluorine atom
  • it may be 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 is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. is there.
  • the group having a fluorine atom may further have another substituent.
  • 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. Note that the cycloalkyl group having a fluorine atom may further have another substituent.
  • aryl group having a fluorine atom examples include those 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. Note that the aryl group having a fluorine atom may further have another substituent.
  • hydrophobic resin examples include hydrophobic resins described in paragraphs ⁇ 0299> to ⁇ 0491> of JP2012-093733A.
  • the weight average molecular weight of the hydrophobic resin is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 50,000, and still more preferably 3,000 to 30,000.
  • the content of the hydrophobic resin in the composition of the present invention is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition of the present invention. 1 to 10% by mass is more preferable, and 0.2 to 8% by mass is particularly preferable.
  • the composition of the present invention may further contain a surfactant.
  • a surfactant any of fluorine-based and silicon-based surfactants (fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, surfactants having both fluorine and silicon atoms), or It is preferable to contain 2 or more types.
  • fluorine-based and / or silicon-based surfactant examples include surfactants described in ⁇ 0276> of U.S. Patent Application Publication No. 2008/0248425.
  • surfactants other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in ⁇ 0280> of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 can also be used. These surfactants may be used alone or in any combination.
  • the content of the surfactant is preferably 0 to 2% by mass, more preferably 0 to 1.5% by mass, and still more preferably 0 to 1% by mass with respect to the total solid content (total amount excluding the solvent) of the composition. %.
  • composition of the present invention further has, if necessary, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and a compound that promotes solubility in a developer (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, a carboxy group). An alicyclic or aliphatic compound) or the like.
  • Phenol compounds having a molecular weight of 1000 or less are described in, for example, JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, and European Patent 219294. It can be easily synthesized by those skilled in the art with reference to the above method.
  • alicyclic or aliphatic compound having a carboxy group examples include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, and cyclohexane carboxylic acid. And cyclohexanedicarboxylic acid.
  • the composition of the present invention can be obtained, for example, by dissolving components other than the solvent described above in a solvent so as to have a predetermined solid content concentration, and optionally performing filter filtration.
  • the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and still more preferably 0.03 ⁇ m or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • the pattern forming method of the present invention generally includes step 1 of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film (resist film) using the composition of the present invention described above, and step 2 of exposing the resist film. And a step 3 of forming a pattern by developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent. Below, each process is demonstrated in detail.
  • Step 1 Film formation step>
  • the procedure of step 1 is not particularly limited, but a method of applying the composition of the present invention on a substrate and applying a curing treatment (application method) as necessary, and forming a resist film on a temporary support. And a method of transferring a resist film onto the substrate.
  • the coating method is preferable in terms of excellent productivity.
  • the substrate is not particularly limited, and is an inorganic substrate of silicon, SiN, SiO 2 or TiN, a coated inorganic substrate such as SOG (Spin on Glass), or a semiconductor manufacturing process such as IC (Integrated Circuit), a liquid crystal
  • a substrate generally used in a circuit board manufacturing process such as a thermal head and other photofabrication lithography processes.
  • an antireflection film may be formed between the resist film and the substrate.
  • the antireflection film a known organic or inorganic antireflection film can be appropriately used.
  • the pattern forming method of the present invention may be combined with, for example, a two-layer resist process as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • Step 2 is a step of exposing (irradiating actinic rays or radiation) the resist film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film) formed in Step 1.
  • the light used for exposure is not particularly limited, and examples thereof include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams.
  • the light is preferably far ultraviolet light having a wavelength of 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), electron beam, and the like can be mentioned.
  • a laser, an ArF excimer laser, EUV or an electron beam is preferable, and an ArF excimer laser is more preferable.
  • an immersion exposure method can be applied.
  • the immersion exposure method can be combined with super-resolution techniques such as a phase shift method and a modified illumination method.
  • the immersion exposure can be performed, for example, according to the method described in paragraphs ⁇ 0594> to ⁇ 0601> of JP2013-242397A.
  • the receding contact angle of the resist film formed using the composition of the present invention is too small, it cannot be suitably used for exposure through an immersion medium, and water residue (watermark) defects The effect of reduction cannot be exhibited sufficiently.
  • the hydrophobic resin in the composition.
  • an immersion liquid hardly soluble film hereinafter also referred to as “top coat” formed of the above-described hydrophobic resin may be provided on the upper layer of the resist film.
  • a top coat may be provided on a resist film containing a hydrophobic resin. The functions necessary for the top coat are suitability for application to the upper layer portion of the resist film and poor solubility of the immersion liquid. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist film and can be uniformly applied to the upper layer of the resist film.
  • the top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method.
  • a top coat can be formed based on the description in paragraphs ⁇ 0072> to ⁇ 0082> of JP2014-059543A. It is preferable to form a top coat containing a basic compound described in JP2013-61648A on the resist film. Even when exposure is performed by a method other than the immersion exposure method, a top coat may be formed on the resist film.
  • the resist film exposed in step 2 may be subjected to heat treatment (PEB).
  • PEB heat treatment
  • the heat treatment (PEB) may be performed a plurality of times.
  • the temperature of the heat treatment is preferably 70 to 130 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.
  • the heat treatment time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and further preferably 30 to 90 seconds.
  • the heat treatment can be performed by means provided in a normal exposure developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.
  • Step 3 is a step of developing the resist film (resist film irradiated with actinic rays or radiation) exposed in Step 2 using a developer containing an organic solvent.
  • organic solvent contained in the organic developer examples include polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents; hydrocarbon solvents; it can.
  • 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, acetyl acetone, acetonyl acetone, ionone, diacetyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methyl naphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvents include 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.
  • the alcohol solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, alcohols such as n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, and metho Shi glycol ether solvents such as methyl butanol.
  • glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol
  • ether solvent examples include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
  • amide solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. Etc.
  • hydrocarbon solvent examples include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, and decane.
  • a plurality of the above solvents may be mixed, or a solvent other than the above and water may be mixed and used.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.
  • the amount of the organic solvent used relative to the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the developer. .
  • the vapor pressure of the organic developer at 20 ° C. is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and even more preferably 2 kPa or less.
  • the surfactant is not particularly limited, and examples thereof include ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants.
  • fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950.
  • the amount of the surfactant used 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 a basic compound.
  • Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the organic developer are the same as the basic compound that can be contained in the composition of the present invention described above.
  • a developing method for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain time (dip method), a method in which a developer is raised on the surface of the substrate by surface tension, and is developed by standing still for a certain time (paddle) Method), a method of spraying a developer on the substrate surface (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing). Law) etc.
  • the preferred range of the discharge pressure of the discharged developer and the method for adjusting the discharge pressure of the developer are not particularly limited. For example, paragraphs ⁇ 0631> to ⁇ 063 of JP 2013-242397 A 0636> can be used.
  • the step of developing using an organic developer may be combined with the step of developing using an alkaline aqueous solution (alkaline developer). Thereby, a finer pattern can be formed.
  • the pattern formation process of this invention includes the process wash
  • the rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with an organic developer is not particularly limited as long as the pattern is not dissolved, and includes a solution containing a general organic solvent.
  • the rinsing liquid there is a rinsing liquid 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. preferable.
  • hydrocarbon solvents examples include those described in the developer containing an organic solvent (organic developer). The same can be mentioned.
  • the hydrocarbon solvent contained in the rinse liquid is preferably a hydrocarbon compound having 6 to 30 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon compound having 8 to 30 carbon atoms, and further preferably a hydrocarbon compound having 10 to 30 carbon atoms. Especially, pattern collapse is suppressed more by using the rinse liquid containing a decane and / or undecane.
  • a glycol ether solvent may be used in addition to the ester solvent (one or more).
  • Specific examples in this case include using an ester solvent (preferably butyl acetate) as a main component and a glycol ether solvent (preferably propylene glycol monomethyl ether (PGME)) as a subcomponent.
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, or cyclic monohydric alcohols. 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 the like.
  • More preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol (methyl isobutyl carbinol: MIBC), 1-pentanol, and 3-methyl-1 -Butanol and the like.
  • a plurality of each component may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
  • the water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less.
  • An appropriate amount of a surfactant may be added to the rinse solution.
  • the method of the rinsing process is not particularly limited.
  • a method of continuing to discharge the rinsing liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time.
  • Examples thereof include a method (dip method) and a method (spray method) of spraying a rinsing liquid on the substrate surface.
  • a cleaning process by a spin coating method rotate the substrate at a rotational speed of 2000 rpm to 4000 rpm after cleaning, and remove the rinse liquid from the substrate.
  • the pattern forming method of the present invention may include a heating step (Post Bake) after the rinsing step.
  • the developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking.
  • the heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
  • a method for improving the surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the pattern forming method of the present invention.
  • a method for improving the surface roughness of the pattern for example, there is a method of processing a pattern by plasma of a gas containing hydrogen disclosed in WO2014 / 002808.
  • SPIE Vol. 8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement” may be applied.
  • 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, Pages 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, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-270227 and 2013-164509.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film (resist film) of the present invention is formed using the above-described composition of the present invention.
  • the thickness of the resist film of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 1 to 500 nm, preferably 100 nm or less, and more preferably 1 to 100 nm. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition of the present invention to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
  • the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described pattern forming method of the present invention.
  • the electronic device obtained by the electronic device manufacturing method of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment such as home appliances, OA (Office Automation) related equipment, media related equipment, optical equipment, and communication equipment.
  • OA Office Automation
  • A-1 Mw: 11700, Mw / Mn: 1.4, pKa of acid group: 4.97)
  • A-2 (Mw: 12700, Mw / Mn: 1.37, pKa of acid group: 4.97)
  • A′-1 Mw: 12500, Mw / Mn: 1.35)
  • A′-2 (Mw: 13800, Mw / Mn: 1.36, acid group pKa: 4.97)
  • Photoacid generator B As the photoacid generator B, the following compounds represented by the following formula were used. B-1 (pKa of generated acid: -2.70)
  • SL-1 Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • PGME Propylene glycol monomethyl ether
  • SR-1 4-methyl-2-pentanol
  • ⁇ Preparation of resist composition> The components shown in Table 1 below are dissolved in a solvent shown in the same table by 3.6% by mass in solid content, and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m, whereby a resist composition (active light sensitive or Radiation sensitive resin composition) was prepared.
  • ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) for forming an organic antireflection film was applied, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 86 nm.
  • a resist composition was applied thereon and baked (PB: Prebake) at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
  • EL Exposure latitude
  • the resist film was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, manufactured by ASML, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65).
  • PAS5500 / 1100 manufactured by ASML, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65.
  • [EL (unit:%)] [(exposure amount at which the line width is 82.5 nm) ⁇ (exposure amount at which the line width is 67.5 nm)] / Eopt ⁇ 100 Evaluation was performed in the following five stages. 4 or more is preferable, and 5 is more preferable. -5: EL is 15% or more. -4: EL is 14% or more and less than 15%. -3: EL is 13% or more and less than 14%. -2: EL is less than 13%. * 1: Patterning is not possible.
  • the evaluation was performed in the following five stages. 4 or more is preferable, and 5 is more preferable. 5: 3 ⁇ of variation is 7.5 nm or less. -4: 3 ⁇ of variation is greater than 7.5 nm and equal to or less than 8.0 nm. * 3: 3 ⁇ of variation is greater than 8.0 nm and less than or equal to 8.5 nm. * 2: 3 ⁇ of variation is larger than 8.5 nm and equal to or smaller than 10.0 nm. * 1: 3 ⁇ of variation is larger than 10.0 nm.
  • Examples 1 to 11 the results of EL and LWR were both 4 or more, which were good.
  • Examples 1 to 6 and Examples 8 to 11 using the resin A-1 or the resin A-2 are more effective than the example 7 using the resin A′-1 and the resin A′-2 in combination.
  • the EL results were better.
  • Comparative Examples 1 to 8 at least one of the EL and LWR results was 3 or less, which was inferior.
  • FIG. 1 is a graph showing a change in film thickness accompanying a change in exposure amount.
  • the maximum value of the change in film thickness associated with the change in exposure dose, the higher the dissolution contrast.
  • Example 1 and Example 4 The dissolution contrast of Example 1 and Example 4 was higher than the dissolution contrast of Comparative Example 1, Comparative Example 6 and Comparative Example 8.

Abstract

LWR等のラフネス性能、および、ELに優れる、パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法を提供する。パターン形成方法は、酸基と酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基とを有する樹脂Aと、光酸発生剤Bと、塩基性化合物Cと、光又は上記光酸発生剤Bから発生する酸の作用により分解して酸を発生する化合物Dと、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、膜を形成する工程1と、上記膜を露光する工程2と、露光された上記膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによって、パターンを形成する工程3と、を有し、上記塩基性化合物Cは、上記樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有し、上記化合物Dから発生する酸は、上記光酸発生剤Bから発生する酸よりも弱い酸性度を有する。

Description

パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法
 本発明は、パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法に関する。
 従来、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成し、形成した膜を露光し、露光された膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによってパターンを形成する方法(パターン形成方法)が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2013-047790号公報
 従来のパターン形成方法においては、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、および、露光ラチチュード(EL)のいずれ一方または両方にまだ改良の余地がある。
 そこで、本発明は、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、および、露光ラチチュード(EL)に優れる、パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らが、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、以下の構成により、上記課題を達成することができることを見出した。
 すなわち、本発明は、以下の[1]~[14]を提供する。
 [1]下記条件1及び2の少なくとも一方を満たす樹脂Aと、光酸発生剤Bと、塩基性化合物Cと、光又は上記光酸発生剤Bから発生する酸の作用により分解して酸を発生する化合物Dと、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、膜を形成する工程1と、上記膜を露光する工程2と、露光された上記膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによって、パターンを形成する工程3と、を有し、上記塩基性化合物Cは、上記樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有し、上記化合物Dから発生する酸は、上記光酸発生剤Bから発生する酸よりも弱い酸性度を有する、パターン形成方法。
 条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂を含む。
 条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂とを含む。
 [2]上記化合物Dから発生する酸の酸性度が、上記樹脂Aが有する酸基の酸性度よりも強く、かつ、上記光酸発生剤Bから発生する酸の酸性度よりも弱い、上記[1]に記載のパターン形成方法。
 [3]上記光酸発生剤Bから発生する酸のpKaが、-1以下である、上記[1]又は[2]に記載のパターン形成方法。
 [4]上記化合物Dから発生する酸のpKaが、-1超である、上記[1]~[3]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [5]上記樹脂Aが有する酸基のpKaが、1以上である、上記[1]~[4]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [6]上記塩基性化合物Cの共役酸のpKaが、7以上である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [7]上記樹脂Aが有する酸基が、カルボキシ基である、上記[1]~[6]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [8]上記光酸発生剤Bの含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.1~30質量%である、上記[1]~[7]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [9]上記塩基性化合物Cの含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01~8.0質量%である、上記[1]~[8]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [10]上記化合物Dの含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.1~50質量%である、上記[1]~[9]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [11]上記現像液が、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から選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有する、上記[1]~[10]のいずれかに記載のパターン形成方法。
 [12]上記[1]~[11]のいずれかに記載のパターン形成方法に用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 [13]上記[12]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得られる、感活性光線性又は感放射線性膜。
 [14]上記[1]~[11]のいずれか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、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、および、露光ラチチュード(EL)に優れる、パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。
露光量変化に伴う膜厚変化を示すグラフである。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
 本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。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)をも包含するものである。
 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)、X線、及び、電子線(EB)等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。
 また、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露光に含める。
 本願明細書において「~」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。
 本発明において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、展開溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)法により求められるポリスチレン換算値である。
 以下の説明においては、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を「レジスト組成物」又は単に「組成物」と呼ぶ場合がある。
 また、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成される膜(感活性光線性又は感放射線性膜)を「レジスト膜」と呼ぶ場合がある。
[本発明の概要]
 本発明のパターン形成方法は、下記条件1及び2の少なくとも一方を満たす樹脂Aと、光酸発生剤Bと、塩基性化合物Cと、光又は上記光酸発生剤Bから発生する酸の作用により分解して酸を発生する化合物Dと、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、膜を形成する工程1と、上記膜を露光する工程2と、露光された上記膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによって、パターンを形成する工程3と、を有し、上記塩基性化合物Cは、上記樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有し、上記化合物Dから発生する酸は、上記光酸発生剤Bから発生する酸よりも弱い酸性度を有する、パターン形成方法である。
 条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂を含む。
 条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂とを含む。
 本発明のパターン形成方法によれば、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、および、露光ラチチュード(EL)に優れる。その理由は、以下のように推測される。
 最初に、パターン形成の概要を説明する。
 まず、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を用いて、感活性光線性又は感放射線性膜(レジスト膜)を形成し、次いで、このレジスト膜に対して活性光線又は放射線を照射する。すなわち、レジスト膜を露光する。
 このとき、レジスト膜の露光部においては、光酸発生剤Bから酸が発生し、この酸が、樹脂Aの酸分解性基を分解して酸基を生じさせる。一方、レジスト膜の未露光部においては、光酸発生剤Bから酸は発生せず、樹脂Aの酸分解性基は分解されずに残存する。
 その後、レジスト膜に対して、有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液ともいう。)を用いて現像を行なう。
 このとき、レジスト膜の露光部においては、樹脂Aが有する酸分解性基が分解しており、酸基が生じているため、有機系現像液に対する溶解性は低い。
 一方、レジスト膜の未露光部においては、樹脂Aが有する酸分解性基が分解せずに残存しているため、有機系現像液に対する溶解性は高い。
 こうして、有機系現像液を用いた現像によって、レジスト膜の未露光部が溶解し、レジスト膜の露光部が溶解せずにパターンとして残存する。
 ところで、レジスト組成物を用いて形成されたレジスト膜中には、塩基性化合物Cが存在しており、この塩基性化合物Cが、樹脂Aがもともと有する酸基と結合(イオン結合)して、塩を形成する。この塩形成によって、有機系現像液に対する溶解性が低下する。
 そうすると、レジスト膜における未露光部と露光部との溶解性の差異(溶解コントラスト)が小さくなる場合がある。この場合、ラフネス性能および/または露光ラチチュードが劣りやすい。
 そこで、本発明におけるレジスト組成物は、更に、光又は酸の作用により分解して酸を発生する化合物D(単に「化合物D」ともいう)を含有する。レジスト膜の露光部において、この化合物Dは、光又は光酸発生剤Bから発生する酸の作用によって、光酸発生剤Bから発生する酸よりも弱い酸を発生する。
 化合物Dから発生した弱い酸は、樹脂Aの酸分解性基を実質的に分解しないが、レジスト膜の露光部のみならず、レジスト膜の未露光部にも拡散して、樹脂Aの酸基と塩基性化合物Cとが形成している塩を分解する。
 こうして、レジスト膜の未露光部において、樹脂Aの酸基と塩基性化合物Cとが形成していた塩が分解される。これにより、塩形成による溶解性の低下が抑制され、溶解コントラストの向上し、ラフネス性能および露光ラチチュードが良好となる。
 以下、まず、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明した後、本発明のパターン形成方法について説明を行なう。
[感放射線性又は感放射線性樹脂組成物]
 本発明の感放射線性又は感放射線性樹脂組成物は、下記条件1及び2の少なくとも一方を満たす樹脂Aと、光酸発生剤Bと、塩基性化合物Cと、光又は上記光酸発生剤Bから発生する酸の作用により分解して酸を発生する化合物Dと、を含有する。
 条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂を含む。
 条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂とを含む。
 <pKa、酸性度および塩基性度>
 本発明において、pKaは、ACD(Advanced Chemistry Development)社製解析ソフト、ACD/pKa DB V8.0を用いた計算によりに算出されるpKaを指す。
 pKaは、酸の強さを定量的に表すための指標のひとつである。酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。pKaが小さいほど酸性度が強く、pKaが大きいほど塩基性度が強いと言える。
 《光酸発生剤Bと化合物Dと樹脂Aとの関係》
 本発明においては、化合物Dから発生する酸(発生酸)は、光酸発生剤Bから発生する酸(発生酸)よりも弱い酸性度を有する。換言すれば、化合物Dの発生酸のpKaは、光酸発生剤Bの発生酸のpKaよりも大きい。
 このとき、化合物Dの発生酸の酸性度は、樹脂Aが有する酸基の酸性度よりも強く、かつ、光酸発生剤Bの発生酸の酸性度よりも弱いことが好ましい。換言すれば、化合物Dの発生酸のpKaは、樹脂Aが有する酸基のpKa(酸基の酸のpKa)よりも小さく、かつ、光酸発生剤Bの発生酸のpKaよりも大きいことが好ましい。
 具体的には、化合物Dから発生する酸のpKaは、樹脂Aが有する酸基のpKaよりも2以上小さく、光酸発生剤Bから発生する酸のpKaよりも2以上大きいことが、より好ましい。
 《樹脂Aと塩基性化合物Cとの関係》
 塩基性化合物Cは、樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有する。これは、塩基性化合物Cの共役酸のpKaが、樹脂Aが有する酸基のpKaよりも2以上大きいことを意味する。これにより、塩基性化合物Cは、樹脂Aが有する酸基と塩を形成する。
 なお、本発明の組成物は、樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有しない塩基性化合物を有していてもよい。
 《光酸発生剤Bと化合物Dと樹脂Aと塩基性化合物Cとの関係》
 光酸発生剤B、化合物Dの発生酸、樹脂Aが有する酸基、および、塩基性化合物Cの共役酸の順に、酸性度が弱くなる(塩基性度が強くなる)ことが好ましい。
 換言すれば、光酸発生剤Bの発生酸、化合物Dの発生酸、樹脂Aが有する酸基、および、塩基性化合物Cの共役酸の順に、pKaの値が大きくなることが好ましい。
 このとき、光酸発生剤Bの発生酸のpKaは、-1以下が好ましい。下限は特に限定されないが、例えば、-4以上である。
 化合物Dの発生酸のpKaは、-1超であることが好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、6以下であり、2以下が好ましく、1以下がより好ましい。
 樹脂Aが有する酸基のpKaは、1以上が好ましく、1超がより好ましく、2以上が更に好ましく、2超が特に好ましい。上限は、特に限定されないが、例えば、11以下であり、8以下が好ましい。
 塩基性化合物Cの共役酸のpKaは、7以上が好ましく、8以上がより好ましく、8超が更に好ましい。上限は、特に限定されないが、例えば、18以下であり、16以下がより好ましい。
 なお、本発明においては、化合物Dの発生酸は、樹脂Aが有する酸分解性基を実質的に分解しないことが好ましい。
 そのためには、光酸発生剤Bの発生酸のpKaが、化合物Dの発生酸のpKaよりも2以上小さいことが好ましい。
 以下、本発明の感放射線性又は感放射線性樹脂組成物が含有する各成分を説明する。
 <樹脂A>
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、樹脂A(以下、単に「樹脂」と呼ぶ場合がある)を含有する。
 樹脂Aは、以下の条件1及び2を満たす樹脂である。
 条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂を含む。
 条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂とを含む。
 樹脂Aは、酸分解性基が酸の作用により分解して酸基を生じることにより、極性が増大し、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する一方で、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)に対する溶解性が減少する。
 酸基、および、酸分解性基が分解して生じる酸基としては、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、及び、ビススルホニルイミド基などが挙げられ、カルボキシ基が好ましい。
 酸分解性基としては、酸基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基が挙げられる。
 酸で脱離する基としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、-C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
 式中、R36~R39は、各々独立に、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表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 R01~R02は、各々独立に、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。
 《樹脂Aの好適態様》
 樹脂Aは、下記条件1及び条件2の少なくとも一方を満たす樹脂である。
 条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂(樹脂Aa)を含む。
 条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂(樹脂Aba)と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂(樹脂Abb)とを含む。
 露光ラチチュードがより優れるという理由からは、樹脂Aは、条件2よりも、条件1を満たす樹脂であることが好ましい。
 条件1において、樹脂Aにおける樹脂Aaの割合は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましい。
 条件2において、樹脂Aにおける樹脂Abaおよび樹脂Abbの割合は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましい。
 樹脂Abaと樹脂Abbとの質量比(Aba/Abb)は、30/70~70/30が好ましく、40/60~60/40がより好ましい。
 (酸基を有する繰り返し単位)
 酸基を有する繰り返し単位としては、特に限定されない。
 酸基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、以下の具体例に限定されない。
 以下の具体例中、RxはH、CH、CHOH又はCFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A(樹脂Aaまたは樹脂Aba)中の全繰り返し単位に対し、1モル%以上25モル%以下が好ましく、3モル%以上20モル%以下がより好ましい。
 (酸分解性基を有する繰り返し単位)
 酸分解性基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好適に挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(AI)において、Xaは、水素原子、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(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。Rx~Rxの2つが結合して、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により表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-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価の有機基を表す。
 Xaは、一態様において、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基等である。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、-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。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のアルキル基としては、炭素数1~4のものが好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくはシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくはアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくはシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくはアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される上記シクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、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。
 一般式(AI)で表される繰り返し単位は、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
 上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシ基、又はアルコキシカルボニル基(炭素数2~6)等が挙げられ、炭素数8以下が好ましい。
 以下に、酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
 具体例中、Rx及びXaは、各々独立して、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rxa及びRxbは、各々炭素数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各々独立である。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、直鎖若しくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基が挙げられ、好ましくは水酸基を有するアルキル基である。分岐状アルキル基としてはイソプロピル基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A(樹脂Aaまたは樹脂Abb)中の全繰り返し単位に対し、30モル%以上90モル%であることが好ましく、40モル%以上80モル%以下がより好ましい。
 (ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位)
 また、樹脂Aは、ラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位は、ラクトン構造又はスルトン構造を側鎖に有していることが好ましく、例えば(メタ)アクリル酸誘導体モノマーに由来する繰り返し単位であることがより好ましい。
 ラクトン構造としては、好ましくは5~7員環のラクトン構造であり、5~7員環のラクトン構造にビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環している構造が好ましい。下記一般式(LC1-1)~(LC1-17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。好ましいラクトン構造としては(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、又は(LC1-8)であり、(LC1-4)がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ラクトン構造部分は、置換基(Rb)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(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2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、及び酸分解性基等が挙げられる。nは、0~4の整数を表す。nが2以上のとき、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよく、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。
 スルトン構造としては、好ましくは5~7員環のスルトン構造であり、5~7員環のスルトン構造にビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環している構造が好ましい。下記一般式(SL1-1)及び(SL1-2)のいずれかで表されるスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、スルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 スルトン構造部分は、置換基(Rb)を有していても有していなくてもよい。上記式中、置換基(Rb)及びnは、上述したラクトン構造部分の置換基(Rb)及びnと同義である。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(III)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 一般式(III)中、Aは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。Rは、複数個ある場合にはそれぞれ独立にアルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。Zは、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合(-O-CO-NR-、又は、-NR-COO-で表される基)、又はウレア結合(-NR-CO-NR-で表される基)を表す。ここで、Rは、各々独立して水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
 Rは、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
 nは、-R-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~2の整数を表す。
 Rは、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
 Rのアルキレン基又はシクロアルキレン基は置換基を有してよい。
 Zは好ましくは、エーテル結合、又はエステル結合であり、より好ましくはエステル結合である。
 Rのアルキル基は、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、又はエチル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。Rのアルキレン基、及びシクロアルキレン基、並びにRにおけるアルキル基は、各々、置換されていてもよい。Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は、ヒドロキシメチル基が好ましい。
 Rの鎖状アルキレン基としては炭素数が1~10の鎖状のアルキレンが好ましく、より好ましくは炭素数1~5である。好ましいシクロアルキレン基としては、炭素数3~20のシクロアルキレン基である。なかでも、鎖状アルキレン基がより好ましく、メチレン基が更に好ましい。
 Rで表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基は、ラクトン構造又はスルトン構造を有していれば限定されるものではなく、具体例として上述した一般式(LC1-1)~(LC1-17)、(SL1-1)及び(SL1-2)で表されるラクトン構造又はスルトン構造が挙げられ、これらのうち(LC1-4)で表される構造が特に好ましい。また、(LC1-1)~(LC1-17)、(SL1-1)及び(SL1-2)におけるnは2以下のものがより好ましい。
 また、Rは無置換のラクトン構造若しくはスルトン構造を有する1価の有機基、又は、メチル基、シアノ基、N-アルコキシアミド基、若しくはアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造若しくはスルトン構造を有する1価の有機基が好ましく、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(シアノラクトン)又はスルトン構造(シアノスルトン)を有する1価の有機基がより好ましい。
 一般式(III)において、nが1又は2であることが好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用していてもよいが、1種単独で用いることが好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A(樹脂Aa、樹脂Abaまたは樹脂Abb)中の全繰り返し単位に対し、3モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、20モル%以上が更に好ましい。
 上限は特に限定されないが、95モル%以下が好ましく、75モル%以下がより好ましく、65モル%以下が更に好ましい。
 (カーボネート構造を有する繰り返し単位)
 樹脂Aは、カーボネート構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。
 カーボネート構造(環状炭酸エステル構造)は、環を構成する原子群として-O-C(=O)-O-で表される結合を含む環を有する構造である。環を構成する原子群として-O-C(=O)-O-で表される結合を含む環は、5~7員環であることが好ましく、5員環であることがより好ましい。このような環は、他の環と縮合し、縮合環を形成していてもよい。
 樹脂Aは、カーボネート構造(環状炭酸エステル構造)を有する繰り返し単位として、下記一般式(A-1)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(A-1)中、R は、水素原子又はアルキル基を表す。
 R 19は、各々独立して、水素原子又は鎖状炭化水素基を表す。
 Aは、単結合、2価若しくは3価の鎖状炭化水素基、2価若しくは3価の脂環式炭化水素基又は2価若しくは3価の芳香族炭化水素基を表し、Aが3価の場合、Aに含まれる炭素原子と環状炭酸エステルを構成する炭素原子とが結合されて、環構造が形成されている。
 nは2~4の整数を表す。
 一般式(A-1)中、R は、水素原子又はアルキル基を表す。R で表されるアルキル基は、フッ素原子等の置換基を有していてもよい。R は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。
 R 19は、各々独立して、水素原子又は鎖状炭化水素基を表す。R 19で表される鎖状炭化水素基は、炭素数1~5の鎖状炭化水素基であることが好ましい。「炭素数1~5の鎖状炭化水素基」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基等の炭素数1~5の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、又はt-ブチル基等の炭素数3~5の分岐状アルキル基;等を挙げることができる。鎖状炭化水素基は水酸基等の置換基を有していてもよい。
 R 19は、水素原子を表すことがより好ましい。
 一般式(A-1)中、nは2~4の整数を表す。即ち、環状炭酸エステルは、n=2(エチレン基)の場合は5員環構造、n=3(プロピレン基)の場合は6員環構造、n=4(ブチレン基)の場合は7員環構造となる。例えば、後述の繰り返し単位(A-1a)は5員環構造、(A-1j)は6員環構造の例である。
 nは、2又は3であることが好ましく、2であることがより好ましい。
 一般式(A-1)中、Aは、単結合、2価若しくは3価の鎖状炭化水素基、2価若しくは3価の脂環式炭化水素基又は2価若しくは3価の芳香族炭化水素基を表す。
 上記2価若しくは3価の鎖状炭化水素基は、炭素数が1~30である2価若しくは3価の鎖状炭化水素基であることが好ましい。
 上記2価若しくは3価の脂環式炭化水素基は、炭素数が3~30である2価若しくは3価の脂環式炭化水素基であることが好ましい。
 上記2価若しくは3価の芳香族炭化水素基は、炭素数が6~30である2価若しくは3価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
 Aが単結合の場合、重合体を構成するα位にR が結合した(アルキル)アクリル酸(典型的には、(メタ)アクリル酸)の酸素原子と、環状炭酸エステルを構成する炭素原子とが直接結合されることになる。
 Aは、2価若しくは3価の鎖状炭化水素基又は2価若しくは3価の脂環式炭化水素基を表すことが好ましく、2価若しくは3価の鎖状炭化水素基を表すことがより好ましく、炭素数1~5の直鎖状アルキレン基を表すことが更に好ましい。
 上記単量体は、例えば、Tetrahedron Letters,Vol.27,No.32 p.3741(1986)、Organic Letters,Vol.4,No.15 p.2561(2002)等に記載された、従来公知の方法により、合成することができる。
 以下に、一般式(A-1)で表される繰り返し単位の具体例(繰り返し単位(A-1a)~(A-1w))を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
 なお、以下の具体例中のR は、一般式(A-1)におけるR と同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 樹脂Aには、一般式(A-1)で表される繰り返し単位のうちの1種が単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
 樹脂Aがカーボネート構造を有する繰り返し単位を有する場合、カーボネート構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A(樹脂Aa、樹脂Abaまたは樹脂Abb)中の全繰り返し単位に対し、3モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、20モル%以上が更に好ましい。
 上限は特に限定されないが、95モル%以下が好ましく、75モル%以下がより好ましく、65モル%以下が更に好ましい。
 (ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位)
 樹脂Aは、ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位を有していてもよい。
 ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位としては、下記一般式(q1)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 一般式(q1)中、Rは、水素原子又は炭素数1~20の有機基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、水酸基又は炭素数1~20の有機基を表す。aは、1~6の整数を表す。但し、RとR、及びRとRは、互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共に環員数3~10の環構造を形成していてもよい。
 一般式(q1)中、Rは、水素原子又は炭素数1~20の有機基を表す。
 一般式(q1)中のRが表す炭素数1~20の有機基としては、例えば、炭素数1~20の鎖状炭化水素基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、環員数3~10の複素環基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシ基、又は-R’-Q-R’’で表される基等が挙げられる。但し、R’は、単結合又は炭素数1~20の炭化水素基である。R’’は、置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基又は環員数3~10の複素環基である。Qは、-O-、-CO-、-NH-、-SO-、-SO-又はこれらを組み合わせてなる基である。上記鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子;シアノ基、カルボキシ基、水酸基、チオール基、又はトリアルキルシリル基等の置換基;等で置換されていてもよい。
 一般式(q1)中、Rとしては、ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位を与えるモノマーの共重合性の観点から、水素原子が好ましい。
 一般式(q1)中、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、水酸基又は炭素数1~20の有機基を表す。
 一般式(q1)中のR~Rが表す炭素数1~20の有機基の具体例及び好適な態様は、上述した一般式(q1)中のRが表す炭素数1~20の有機基と同じである。
 一般式(q1)中、RとR、及びRとRは、互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共に環員数3~10の環構造を形成していてもよい。
 RとR、及びRとRが、互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共にそれぞれ形成していてもよい環員数3~10の環構造としては、例えば、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、若しくはアダマンタン等の脂環を有する脂環式構造、又は、ヘテロ原子を含む環を有する複素環構造等が挙げられる。
 ヘテロ原子を含む環を有する複素環構造としては、例えば、環状エーテル、ラクトン環、又はスルトン環を有する複素環構造が挙げられ、その他の具体例としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、オキソラン、ジオキサン等の酸素原子を含む環を有する複素環構造;テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオピラン、テトラヒドロチオフェン-1,1-ジオキシド、テトラヒドロチオピラン-1,1-ジオキシド、シクロペンタンチオン、シクロヘキサンチオン等の硫黄原子を含む環を有する複素環構造;ピペリジン等の窒素原子を含む環を有する複素環構造;等が挙げられる。
 これらのうち、シクロペンタン、シクロヘキサン、又はアダマンタンを有する脂環式構造、及び、環状エーテル、ラクトン環、又はスルトン環を有する複素環構造が好ましい。
 ここで、RとR、及びRとRが、互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共にそれぞれ形成していてもよい環員数3~10の環構造における「環構造」とは、環を含む構造をいい、環のみから形成されていてもよいし、環と置換基等の他の基とから形成されていてもよい。なお、RとR、及びRとRが、互いに結合している場合における上記結合は、化学反応を経由した結合に限定されない。
 一般式(q1)中、aは、1~6の整数を表す。aとしては1~3の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
 なお、一般式(q1)中、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
 R及びRとしては、水素原子、又は炭素数1~20の鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 R及びRとしては、水素原子、炭素数1~20の鎖状炭化水素基、若しくは、環員数3~10の複素環基であること、又は、互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共に環員数3~10の環構造を形成していていることが好ましい。
 一般式(q1)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記式で表される繰り返し単位が挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中のRは、一般式(q1)中のRと同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(q1)で表されるラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位は、1種単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
 樹脂Aが、ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位を有する場合、ラクトン構造が主鎖に直結した繰り返し単位の含有量は、樹脂A(樹脂Aa、樹脂Abaまたは樹脂Abb)中の全繰り返し単位に対し、3モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、20モル%以上が更に好ましい。
 上限は特に限定されないが、95モル%以下が好ましく、75モル%以下がより好ましく、65モル%以下が更に好ましい。
 (その他の繰り返し単位)
 樹脂Aは、その他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 例えば、樹脂Aは、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。このような繰り返し単位としては、例えば、特開2014-098921号公報の段落<0081>~<0084>に記載された繰り返し単位が挙げられる。
 また、樹脂Aは、更に極性基(例えば、酸基、水酸基、シアノ基等)を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。このような繰り返し単位としては、例えば、特開2014-106299号公報の段落<0114>~<0123>に記載された繰り返し単位が挙げられる。
 また、樹脂Aは、例えば、特開2009-258586号公報の段落<0045>~<0065>に記載された繰り返し単位を含んでいてもよい。
 本発明の組成物に用いられる樹脂Aは、上記の繰り返し単位以外に、様々な繰り返し単位を有することができる。このような繰り返し単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
 このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
 その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
 樹脂Aにおいて、これらの各繰り返し構造単位の含有モル比は、適宜設定される。
 本発明の組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から本発明の組成物に用いられる樹脂Aは実質的には芳香族基を有さないことが好ましい。より具体的には、樹脂Aの全繰り返し中、芳香族基を有する繰り返し単位が全体の5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましく、理想的には0モル%、すなわち芳香族基を有する繰り返し単位を有さないことが更に好ましい。また、樹脂Aは単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
 樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~200,000であり、より好ましくは2,000~20,000、更に好ましくは3,000~15,000、特に好ましくは3,000~11,000である。重量平均分子量を、1,000~200,000とすることにより、耐熱性、ドライエッチング耐性及び現像性を向上させることができる。又、重量平均分子量を、1,000~200,000とすることにより、樹脂の粘度が高くなり製膜性が劣化することを防ぐことができる。
 樹脂Aにおける重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)である分散度(分子量分布)は、通常1.0~3.0であり、好ましくは1.0~2.6、より好ましくは1.0~2.0、更に好ましくは1.1~2.0の範囲である。分子量分布が小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性能がより優れる。
 本発明の組成物における樹脂Aの含有量は、本発明の組成物の全固形分を基準として、30~99質量%が好ましく、50~95質量%がより好ましい。
 なお、樹脂A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。2種以上の樹脂Aを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
 <光酸発生剤B>
 本発明の組成物は、光酸発生剤B(以下、「光酸発生剤」又は「酸発生剤」ともいう)を含有する。
 光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物に相当する。
 光酸発生剤としては、特に限定されないが、活性光線又は放射線の照射により有機酸を発生する化合物であることが好ましい。
 光酸発生剤としては、特に限定されず、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、又は光変色剤のほか、マイクロレジスト等に使用されている、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができ、例えば、特開2010-61043号公報の段落<0039>~<0103>に記載されている化合物、又は特開2013-4820号公報の段落<0284>~<0389>に記載されている化合物等が挙げられる。
 具体的には、例えば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、又はo-ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
 《一般式(3)で表される光酸発生剤》
 本発明の組成物が含有する光酸発生剤としては、例えば、下記一般式(3)で表される光酸発生剤を好適に挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 一般式(3)中、Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも一つ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、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR、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。
 Wは、環状構造を含む有機基を表す。
 oは、1~3の整数を表す。pは、0~10の整数を表す。qは、0~10の整数を表す。
 Xfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。Xfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。このアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、CFであることが特に好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。尚、式(3)中にXfが複数存在する場合は、各々のXfは互いに同じであっても異なっていてもよい。
 R4及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR、Rは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R4及びRとしてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、炭素数1~4のものが好ましい。R4及びRは、より好ましくは水素原子である。
 少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基の具体例及び好適な態様は一般式(3)中のXfの具体例及び好適な態様と同じである。
 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。
 2価の連結基としては、例えば、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基等が挙げられる。これらの中でも、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-SO-、-COO-アルキレン基-、-OCO-アルキレン基-、-CONH-アルキレン基-、又は-NHCO-アルキレン基-が好ましく、-COO-、-OCO-、-CONH-、-SO-、-COO-アルキレン基-、又は-OCO-アルキレン基-がより好ましい。
 Wは、環状構造を含む有機基を表す。なかでも環状の有機基であることが好ましい。
 環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環基が挙げられる。
 脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。また、窒素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、及び等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ビシクロデカニル基、アザビシクロデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(Post Exposure Bake)(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
 アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
 複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環、及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が好ましい。また、ラクトン環及びスルトン環の例としては、前述の樹脂Aにおいて例示したラクトン構造及びスル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。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖及び分岐のいずれであってもよく、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、及びスピロ環のいずれであってもよく、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
 oは、1~3の整数を表す。pは、0~10の整数を表す。qは、0~10の整数を表す。
 一態様において、一般式(3)中のoが1~3の整数であり、pが1~10の整数であり、qが0であることが好ましい。Xfは、フッ素原子であることが好ましく、R4及びRは共に水素原子であることが好ましく、Wは多環式の炭化水素基であることが好ましい。oは1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。pが1~3の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1が特に好ましい。Wは多環のシクロアルキル基であることがより好ましく、アダマンチル基又はジアマンチル基であることが更に好ましい。
 一般式(3)中、Xは、カチオンを表す。
 Xは、カチオンであれば特に制限されないが、好適な態様としては、例えば、後述する一般式(ZI)、又は(ZII)中のカチオン(Z以外の部分)が挙げられる。
上記一般式(3)で表される光酸発生剤の好適な態様としては、例えば、下記一般式(ZI)又は(ZII)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1~30、好ましくは1~20である。
 また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、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つ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、又はペンチレン基)を挙げることができる。
 Zは、一般式(3)中のアニオンを表し、具体的には、上述のとおりである。
 R201、R202及びR203により表される有機基としては、例えば、後述する一般式(ZI-4)で表される化合物における対応する基を挙げることができる。
 なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201~R203の少なくとも1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201~R203の少なくとも一つと、単結合又は連結基を介して結合した構造を有する化合物であってもよい。
 更に好ましい(ZI)成分として、例えば、以下に説明する一般式(ZI-4)で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 一般式(ZI-4)中、R13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は、複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2個のR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 Zは、一般式(3)中のアニオンを表し、具体的には、上述のとおりである。
 一般式(ZI-4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状又は分岐状であり、炭素数1~10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又はt-ブチル基等が好ましい。
 本発明における一般式(ZI-4)で表される化合物のカチオンとしては、特開2010-256842号公報の段落<0121>、<0123>、<0124>、及び、特開2011-76056号公報の段落<0127>、<0129>、<0130>等に記載のカチオンを挙げることができる。
 次に、一般式(ZII)について説明する。
 一般式(ZII)中、R204~R205は、各々独立に、アリール基、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。
 R204~R205のアリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204~R205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、又はベンゾチオフェン等を挙げることができる。
 R204~R205におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基)、又は炭素数3~10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はノルボニル基)を挙げることができる。
 R204~R205のアリール基、アルキル基、又はシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204~R205のアリール基、アルキル基、又はシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、又はフェニルチオ基等を挙げることができる。
 Zは、一般式(3)中のアニオンを表し、具体的には、上述のとおりである。
 《一般式(4)で表される光酸発生剤》
 本発明の組成物が含有する光酸発生剤としては、下記一般式(4)で表される光酸発生剤も好適に挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(4)中、Xf、R、R、L、o、p、及びqは、上記一般式(3)のXf、R、R、L、o、p、及びqと各々同義であり、好ましい態様も各々同じである。
 一般式(4)中、X は、1価の有機カチオン基である。1価の有機カチオン基とは、カチオンを有する1価の有機基を意味する。
 X としては、上述した一般式(ZI)又は(ZII)中のカチオン(Z以外の部分)から水素原子を引き抜いて1価の有機基とした構造が挙げられ、例えば、上述した一般式(ZI)においてR201、R202及びR203中のいずれかの位置にある水素原子が1個脱離した1価の有機基等が挙げられる。
 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、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。
 光酸発生剤が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、上述した樹脂Aの一部に組み込まれてもよい。
 光酸発生剤は、公知の方法で合成することができ、例えば、特開2007-161707号公報に記載の方法に準じて合成することができる。
 光酸発生剤は、1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
 本発明の組成物における光酸発生剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分を基準として、0.1~30質量%が好ましく、0.5~25質量%がより好ましく、3~20質量%が更に好ましく、3~15質量%が特に好ましい。
 <塩基性化合物C>
 本発明の組成物は、塩基性化合物C(以下、単に「塩基性化合物」と呼ぶ場合がある)を含有する。
 塩基性化合物Cは、樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有する塩基性化合物であれば特に限定されないが、このうち、有機塩基性化合物であることが好ましく、含窒素塩基性化合物であることがより好ましい。使用可能な含窒素塩基性化合物は特に限定されないが、例えば、以下の(1)~(4)に分類される化合物を用いることができる。
 《(1)塩基性化合物(C1)》
 塩基性化合物(C1)は、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、および、アミド基などの塩基性基を有する化合物である。
 塩基性化合物(C1)は、1分子中に2個以上の塩基性基を有する多官能塩基性化合物であることが好ましい。上述したように、塩基性化合物Cは、樹脂Aの酸基(例えば、カルボキシ基)と結合して塩を形成するが、このとき、多官能塩基性化合物を用いることによって、酸基どうしを架橋することが可能となる。その結果、塩の分離前後における溶解性変化を大きくすることが期待できる。
 また、塩基性化合物(C1)としては、例えば、下記一般式(BS-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(BS-1)中、Rは、各々独立に、水素原子、又は、有機基を表す。但し、3つのRのうち少なくとも1つは有機基である。この有機基は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、単環若しくは多環のシクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基である。
 Rとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、水素原子が置換基により置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、及び、アルキルオキシカルボニル基等が挙げられる。また、アルキル基には、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、および、これらの組み合わせが含まれていてもよい。
 なお、一般式(BS-1)で表される化合物では、Rのうち少なくとも2つが有機基であることが好ましい。
 また、Rのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。形成された環には、置換基(例えば、水酸基)が置換していてもよい。
 一般式(BS-1)で表される化合物の具体例としては、トリ-n-ブチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリ-n-デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N-ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N-ジブチルアニリン、N,N-ジヘキシルアニリン、2,6-ジイソプロピルアニリン、N-フェニルジエタノールアミン、及び、2,4,6-トリ(t-ブチル)アニリンが挙げられる。
 また、一般式(BS-1)で表される塩基性化合物は、3つのRのうち少なくとも1つが、親水性基を有するアルキル基である塩基性化合物であってもよい。
 親水性基を有するアルキル基は、炭素数が1~8であることが好ましく、炭素数が1~6であることがより好ましい。
 親水性基を有するアルキル基としては、例えば、水酸基又はメルカプト基を有するアルキル基が挙げられる。このようなアルキル基を有する塩基性化合物としては、具体的には、例えば、トリエタノールアミン、及び、N,N-ジヒドロキシエチルアニリンが挙げられる。
 また、上記の親水性基を有するアルキル基としては、アルキル鎖中に、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基を有するアルキル基も挙げられる。具体的には、例えば、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン、及び、米国特許第6040112号明細書のカラム3の60行目以降に例示されている化合物が挙げられる。
 上記の親水性基を有するアルキル基は、置換基として水酸基又はメルカプト基を有するとともに、アルキル基中に、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基を有するアルキル基であってもよい。
 上記の親水性基を有するアルキル基は、更に置換基を有していてもよい。そのような更なる置換基としては、置換又は無置換のアリール基等が挙げられる。このアリール基が、置換アリール基である場合、置換アリール基における置換基としては、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基等が挙げられる。
 更に、塩基性化合物(C1)が多官能塩基性化合物である場合、塩基性化合物(C1)としては、上述した一般式(BS-1)で表される化合物が2個以上連結した化合物であってもよく、その具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられるが、これに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 《(2)含窒素複素環構造を有する化合物》
 含窒素複素環構造を有する化合物中の含窒素複素環は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。また、含窒素複素環は、窒素原子を複数有していてもよい。更に、含窒素複素環は、窒素原子以外のヘテロ原子を含有していてもよい。含窒素複素環構造を有する化合物としては、例えば、イミダゾール構造を有する化合物(2-フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾール、2-フェニルベンズイミダゾール等)、ピペリジン構造を有する化合物〔N-ヒドロキシエチルピペリジン及びビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート等〕、ピリジン構造を有する化合物(4-ジメチルアミノピリジン等)、並びに、アンチピリン構造を有する化合物(アンチピリン及びヒドロキシアンチピリン等)が挙げられる。
 また、含窒素複素環構造を有する化合物としては、環構造を2つ以上有する化合物も好適に用いられる。具体的には、例えば、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-エンが挙げられる。
 《(3)フェノキシ基を有するアミン化合物》
 フェノキシ基を有するアミン化合物とは、アミン化合物が含んでいるアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を備えた化合物である。フェノキシ基は、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、アシロキシ基、及び、アリールオキシ基等の置換基を有していてもよい。
 フェノキシ基を有するアミン化合物は、フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン鎖を有することが好ましい。1分子中のオキシアルキレン鎖の数は、好ましくは3~9個、より好ましくは4~6個である。オキシアルキレン鎖の中でも-CHCHO-が好ましい。
 フェノキシ基を有するアミン化合物としては、具体例としては、2-[2-{2―(2,2―ジメトキシ-フェノキシエトキシ)エチル}-ビス-(2-メトキシエチル)]-アミン、及び、米国特許出願公開第2007/0224539号明細書の段落<0066>に例示されている化合物(C1-1)~(C3-3)が挙げられる。
 《(4)アンモニウム塩》
 塩基性化合物として、アンモニウム塩も適宜用いることができる。
 アンモニウム塩のアニオンとしては、例えば、ハライド、スルホネート、ボレート、及び、フォスフェートが挙げられる。なかでも、ハライド、又は、スルホネートが好ましい。
 ハライドとしては、クロライド、ブロマイド、又は、アイオダイドが好ましい。
 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い。有機スルホネートとしては、例えば、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に含まれるアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、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、アリール基が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的には、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が挙げられる。
 アリールスルホネートに含まれるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基が挙げられる。これらアリール基は、置換基を有していてもよい。
 このアンモニウム塩は、ヒドロキシド、又は、カルボキシレートであってもよい。この場合、このアンモニウム塩は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、及び、テトラ-(n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド等の炭素数1~8のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドであることが好ましい。
 好ましい塩基性化合物としては、例えば、グアニジン、アミノピリジン、アミノアルキルピリジン、アミノピロリジン、インダゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルフォリン、及び、アミノアルキルモルフォリンが挙げられる。これらは、置換基を更に有していてもよい。
 塩基性化合物Cの分子量は、通常は100~1,500であり、150~1,300が好ましく、200~1,000がより好ましい。
 塩基性化合物Cは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の組成物における塩基性化合物Cの含有量は、本発明の組成物の全固形分を基準として、0.01~8.0質量%が好ましく、0.05~5.0質量%がより好ましく、0.1~4.0質量%が更に好ましい。
 塩基性化合物Cの光酸発生剤Bに対するモル比は、0.01~10が好ましく、0.05~5がより好ましく、0.1~3が更に好ましい。上記範囲内であれば、感度及び/又は解像度が良好であり、露光と加熱(ポストベーク)との間においてパターンの細りが生じにくい。
 <光又は酸の作用により分解して酸を発生する化合物D>
 本発明の組成物は、光または酸(光酸発生剤Bの発生酸)の作用により分解して酸を発生する化合物Dを含有する。
 化合物Dが発生する酸としては、例えば、スルホン酸、メチド酸又はイミド酸などが挙げられる。
 化合物Dとしては、化合物Dの発生酸が、光酸発生剤Bの発生酸よりも弱い酸性度を有していれば、特に限定されないが、このうち、以下に説明する酸増殖剤D1及び弱酸フォトベースD2からなる群から選ばれる少なくとも1種が好適に挙げられる。
 《酸増殖剤D1》
 酸増殖剤D1としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(1)~(8)のいずれかで表される化合物が挙げられ、感度、解像力及びLWR向上の観点から、下記一般式(1)、(2)、(7)又は(8)で表される化合物であることが好ましく、下記一般式(7)又は(8)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 上記一般式(1)中、Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基又はアリールオキシ基を表す。
 Rは、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 RとRとが結合して単環若しくは多環の環状炭化水素構造を形成してもよい。
 R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
 Ryは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基又はRyと結合するアルキレン基を表す。
 Ryは、アリール基又はアリールオキシ基を表す。
 Xは、-SO-、-SO-又は-CO-を表す。
 上記一般式(2)中、R’は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基又はアリールオキシ基を表す。
 R’は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 R’とR’とが結合して単環若しくは多環の環状炭化水素構造を形成してもよい。
 R’及びR’は、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
 R’は、アリール基を含まない酸の作用により脱離する基を表す。
 X’は、-SO-、-SO-又は-CO-を表す。
 上記一般式(3)~(6)中、Rbは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
 Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
 Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
 Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
 Rは、Rと結合して環を形成してもよい。
 R10は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基又はアルケニルオキシ基を表す。
 R11は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基又はアルケニル基を表す。
 R10とR11は、互いに結合して環を形成してもよい。
 R12は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基又は環状イミド基を表す。
 なお、上記一般式(1)~(6)において、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、オクチル基などの炭素数1~8個のアルキル基が挙げられる。
 シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、ボロニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基などの炭素数4~10個のシクロアルキル基が挙げられる。
 アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基などの炭素数1~30のアルコキシ基が挙げられる。
 アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などの炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
 アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基などの炭素数6~20のアリールオキシ基が挙げられる。
 単環若しくは多環の環状炭化水素構造としては、例えば、炭素数3~15の環状炭化水素構造が挙げられ、シクロペンタノン構造、シクロヘキサノン構造、ノルボルナノン構造、アダマンタノン構造などのオキソ基を有する環状炭化水素構造が好ましい。
 アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数1~5のアルキレン基が挙げられる。
 アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基などの炭素数7~20個のアラルキル基が挙げられる。
 アルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基などの炭素2~6個のアルケニル基が挙げられる。
 アルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、アリルオキシ基などの炭素数2~8個のアルケニルオキシ基が挙げられる。
 上記一般式(2)における、アリール基を含まない酸の作用により脱離する基としては、例えば、下記一般式(pI)~一般式(pV)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 一般式(pI)~(pV)において、R11は、アルキル基を表す。Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。R12~R14は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。R15及びR16は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。R17~R21は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R19及びR21のいずれかは、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。R22~R25は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。尚、*は基の連結部位を表す。
 ここで、アルキル基及びシクロアルキル基としては、上述した、アルキル基及びシクロアルキル基が挙げられる。
 上記一般式(7)及び(8)式中、R13~R16、及びR19~R23の各々は、水素原子又は1価の置換基を表す。
 R17及びR18の各々は1価の置換基を表す。R17及びR18は、互いに結合して環を形成していてもよい。
 1価の置換基としては、例えば、上述した、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
 上記一般式(1)~(5)、(7)及び(8)において、Z、Z’、Z、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、下記一般式(Z-a)~(Z-d)のいずれかで表される基であり、複数存在するZは同一であっても異なっていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 上記一般式(Z-a)~(Z-d)中、Rb及びRbは、各々独立に有機基を表す。
 Rb及びRbの有機基は、炭素数1~30の有機基が好ましく、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はこれらの複数が、単結合、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SON(Rc)-などの連結基で連結された基を挙げることができる。式中、Rcは、水素原子又はアルキル基を表す。
 Rb、Rb及びRbは、各々独立に、有機基を表す。Rb、Rb及びRbの有機基は、Rbの有機基と同様のものを挙げることができ、炭素数1~4のパーフロロアルキル基が特に好ましい。
 RbとRbは、結合して環を形成していてもよい。RbとRbが結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられ、好ましくは炭素数2~4のパーフロロアルキレン基である。尚、*は基の連結部位を表す。
 Rb~Rbの有機基として、好ましくは1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
 以下に、酸増殖剤D1の例を示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 《弱酸フォトベースD2》
 弱酸フォトベースD2としては、例えば、以下に説明する、オニウム塩および化合物(PA)などが挙げられる。
 (オニウム塩)
 弱酸フォトベースD2としては、例えば、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩が挙げられ、このようなオニウム塩としては、下記一般式(4)、(5)及び(6)で表される化合物が好適に挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 以下に、一般式(4)について説明する。X は、カチオンを表す。Rzは、環式基、アルキル基、又は、アルケニル基を表す。Rzの環式基、アルキル基、及び、アルケニル基は、各々、置換基(例えば、水酸基)を有していてもよい。
 X のカチオンとしては、例えば、スルホニウム、又は、ヨードニウムカチオンが挙げられる。
 Rzの環式基としては、例えば、アリール基及びシクロアルキル基が挙げられる。Rzの環式基は、単環であっても、多環であってもよい。
 Rzのアルキル基としては、例えば、炭素数1~30であることが好ましく、炭素数3~10であることがより好ましい。
 Rzのアルケニル基としては、例えば、炭素数2~10であるアルケニル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rzのアルケニル基は、炭素数が2~4の直鎖状アルケニル基が好ましい。
 一般式(4)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012-242799号公報の段落<0198>に例示された構造を挙げることができる。
 以下に、一般式(5)について説明する。
 X は、カチオンを表す。
 Rzは、環式基、アルキル基、又は、アルケニル基を表す。Rzの環式基、アルキル基、及び、アルケニル基は、各々、置換基を有していてもよい。ただし、S原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子が結合していないものとする。
 X のカチオンとしては、例えば、スルホニウム、又は、ヨードニウムカチオンが挙げられる。
 Rzの環式基としては、例えば、アリール基、及び、シクロアルキル基が挙げられる。Rzの環式基は、単環であっても、多環であってもよい。
 Rzのアルキル基は、例えば、炭素数1~30であることが好ましく、炭素数3~10であることがより好ましい。
 Rzのアルケニル基としては、例えば、炭素数2~10であるアルケニル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rzのアルケニル基としては、炭素数が2~4の直鎖状アルケニル基が好ましい。
 一般式(5)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012-242799号公報の段落<0201>に例示された構造を挙げることができる。
 以下に、一般式(6)について説明する。
 X は、カチオンを表す。
 Rz6a及びRz6bは、各々独立に、環式基、アルキル基、又は、アルケニル基を表す。Rz6a及びRz6bの環式基、アルキル基、及び、アルケニル基は、各々、置換基(例えば、ハロゲン原子)を有していてもよい。
 Z及びZは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。ただし、Z及びZがともに-SO-である場合を除く。
 X のカチオンとしては、例えば、スルホニウム、又は、ヨードニウムカチオンが挙げられる。
 Rz6a及びRz6bの環式基としては、例えば、アリール基及びシクロアルキル基が挙げられる。Rz6a及びRz6bの環式基は、単環であっても、多環であってもよい。
 Rz6a及びRz6bのアルキル基は、例えば、炭素数1~30であることが好ましく、炭素数3~10であることがより好ましい。
 Rz6a及びRz6bのアルケニル基としては、例えば、炭素数2~10であるアルケニル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rz6a及びRz6bのアルケニル基としては、炭素数が2~4の直鎖状アルケニル基が好ましい。
 Z及びZの2価の連結基としては、例えば、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基(脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基)、及び、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。また、Z及びZの2価の連結基は、-SO-、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、アルキレン基又はこれらの組み合わせであることが好ましい。アルキレン基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基又はエチレン基であることがより好ましい。
 一般式(6)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012-242799号公報の段落<0209>及び<0210>に例示された構造を挙げることができる。
 以下に一般式(4)~(6)で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩は、(C)カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有し、かつ、上記カチオン部位とアニオン部位が共有結合により連結している化合物(以下、「化合物(CA)」ともいう。)であってもよい。
 化合物(CA)は、下記一般式(C-1)~(C-3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 一般式(C-1)~(C-3)中、R、R、Rは、炭素数1以上の置換基を表す。
 Lは、カチオン部位とアニオン部位を連結する2価の連結基又は単結合を表す。
 -Xは、-COO、-SO 、-SO 、及び、-N-Rから選択されるアニオン部位を表す。Rは、隣接する窒素原子との連結部位に、カルボニル基:-C(=O)-、スルホニル基:-S(=O)-、又は、スルフィニル基:-S(=O)-を有する1価の置換基を表す。
 R、R、R、R、及び、Lは、互いに結合して環構造を形成してもよい。また、(C-3)において、R~Rのうち2つを合わせて、窒素原子と2重結合を形成してもよい。
 R~Rにおける炭素数1以上の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、及び、アリールアミノカルボニル基等が挙げられる。好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基である。
 2価の連結基としてのLは、直鎖状若しくは分岐鎖状アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、及びこれらの2種以上を組み合わせてなる基等が挙げられる。Lは、アルキレン基、アリーレン基、エーテル結合、エステル結合、及びこれらの2種以上を組み合わせてなる基であることが好ましい。
 一般式(C-1)で表される化合物の好ましい例としては、特開2013-6827号公報の段落<0037>~<0039>及び特開2013-8020号公報の段落<0027>~<0029>に例示された化合物を挙げることができる。
 一般式(C-2)で表される化合物の好ましい例としては、特開2012-189977号公報の段落<0012>~<0013>に例示された化合物を挙げることができる。
 一般式(C-3)で表される化合物の好ましい例としては、特開2012-252124号公報の段落<0029>~<0031>に例示された化合物を挙げることができる。
 (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した化合物を発生する化合物(PA))
 本発明の組成物は、弱酸フォトベースD2として、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した化合物を発生する化合物(以下、化合物(PA)ともいう)を更に含んでいてもよい。
 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もった窒素原子とは、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-C000027
 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、アザクラウンエーテル、1~3級アミン、ピリジン、イミダゾール、及び、ピラジン構造等が挙げられる。
 化合物(PA)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、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、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る。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(PA)とプロトンとからプロトン付加体が生成するとき、その化学平衡に於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測定を行なうことによって確認することができる。
 化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する上記プロトン付加体として、例えば、下記一般式(PA-1)で表される化合物を発生する。一般式(PA-1)で表される化合物は、プロトンアクセプター性官能基とともに酸性基を有することにより、化合物(PA)に比べ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した化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 一般式(PA-1)中、Qは、-SOH、-COH、又は-XNHXを表す。ここで、Rは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、X及びXは各々独立に、-SO-又は-CO-を表わす。Aは、単結合又は2価の連結基を表す。Xは、-SO-又は-CO-を表す。nは、0又は1を表す。Bは、単結合、酸素原子、又は、-N(Rx)Ry-を表す。Rxは、水素原子又は1価の有機基を表し、Ryは単結合又は2価の有機基を表す。Rxは、Ryと結合して環を形成してもよく、又は、Rと結合して環を形成してもよい。Rは、プロトンアクセプター性官能基を有する1価の有機基を表す。
 また、一般式(PA-1)で表される化合物を発生する化合物以外の化合物(PA)も適宜選択可能である。例えば、イオン性化合物であって、カチオン部にプロトンアクセプター部位を有する化合物を用いてもよい。より具体的には、下記一般式(7)で表される化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 一般式(7)中、Aは硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
 mは1又は2を表し、nは1又は2を表す。但し、Aが硫黄原子の時、m+n=3、Aがヨウ素原子の時、m+n=2である。
 Rは、アリール基を表す。
 Rは、プロトンアクセプター性官能基で置換されたアリール基を表す。
 Xは、アニオンを表す。
 Xの具体例としては、例えば、上述した一般式(1)におけるYと同様のものが挙げられる。
 R及びRのアリール基としては、フェニル基が好ましい。
 Rが有するプロトンアクセプター性官能基の具体例としては、前述の一般式(PA)で説明したプロトンアクセプター性官能基と同様である。
 《含有量》
 本発明の組成物における化合物Dの含有量は、本発明の組成物の全固形分を基準として、例えば、0.1~50質量%であり、0.5~30質量%が好ましく、1.0~20質量%がより好ましく、1.0~10質量%が更に好ましく、1.0~8質量%が特に好ましい。
 化合物Dと光酸発生剤Bとの量比(本発明の組成物中の全固形分を基準にした化合物Dの固形分量/本発明の組成物中の全固形分を基準にした光酸発生剤Bの固形分量)は、0.01~50が好ましく、0.1~20がより好ましく、0.2~1.0が更に好ましい。
 <溶剤>
 本発明の組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
 溶剤としては、典型的には、有機溶剤を使用する。この有機溶剤としては、例えば、アルキ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、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を含有していてもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及び、ピルビン酸アルキルが挙げられる。
 アルキ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としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(Propylene glycol monomethyl ether acetate:PGMEA;別名1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、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、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが挙げられる。
 アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル(Propylene glycol monomethyl ether:PGME;別名1-メトキシ-2-プロパノール)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、及び、エチレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
 乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、及び、乳酸ブチルが挙げられる。
 アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、及び、3-メトキシプロピオン酸エチルが挙げられる。
 環状ラクトンとしては、例えば、β-プロピオラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、β-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-オクタノイックラクトン、及び、α-ヒドロキシ-γ-ブチロラクトンが挙げられる。
 環を含有していてもよいモノケトン化合物としては、例えば、2-ブタノン、3-メチルブタノン、ピナコロン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、3-メチル-2-ペンタノン、4-メチル-2-ペンタノン、2-メチル-3-ペンタノン、4,4-ジメチル-2-ペンタノン、2,4-ジメチル-3-ペンタノン、2,2,4,4-テトラメチル-3-ペンタノン、2-ヘキサノン、3-ヘキサノン、5-メチル-3-ヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、2-メチル-3-ヘプタノン、5-メチル-3-ヘプタノン、2,6-ジメチル-4-ヘプタノン、2-オクタノン、3-オクタノン、2-ノナノン、3-ノナノン、5-ノナノン、2-デカノン、3-デカノン、4-デカノン、5-ヘキセン-2-オン、3-ペンテン-2-オン、シクロペンタノン、2-メチルシクロペンタノン、3-メチルシクロペンタノン、2,2-ジメチルシクロペンタノン、2,4,4-トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3-メチルシクロヘキサノン、4-メチルシクロヘキサノン、4-エチルシクロヘキサノン、2,2-ジメチルシクロヘキサノン、2,6-ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6-トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2-メチルシクロヘプタノン、及び、3-メチルシクロヘプタノンが挙げられる。
 アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ブチレンカーボネートが挙げられる。
 アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸-2-メトキシエチル、酢酸-2-エトキシエチル、酢酸-2-(2-エトキシエトキシ)エチル、酢酸-3-メトキシ-3-メチルブチル、及び、酢酸-1-メトキシ-2-プロピルが挙げられる。
 ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、及び、ピルビン酸プロピルが挙げられる。
 溶剤としては、常温常圧下における沸点が130℃以上であるものが好ましい。
 これら溶剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。後者の場合、水酸基を含んだ溶剤と水酸基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用することが好ましい。
 水酸基を含んだ溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、PGME、プロピレングリコールモノエチルエーテル、及び、乳酸エチル等が挙げられる。これらのうち、PGME、又は、乳酸エチルが好ましい。
 水酸基を含んでいない溶剤としては、例えば、PGMEA、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、及び、ジメチルスルホキシド等を挙げることができる。これらのうち、PGMEA、エチルエトキシプロピオネート、又は、2-ヘプタノンが好ましい。
 水酸基を含んだ溶剤と水酸基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用する場合、これらの質量比は、好ましくは1/99~99/1とし、より好ましくは10/90~90/10とし、更に好ましくは20/80~60/40とする。
 なお、水酸基を含んでいない溶剤を50質量%以上含んだ混合溶剤を用いると、特に優れた塗布均一性を達成し得る。また、溶剤は、PGMEAと他の1種以上の溶剤との混合溶剤であることが好ましい。
 本発明の組成物中における溶剤の含有量は、所望の膜厚等に応じて適宜調整可能であるが、一般的には組成物の固形分濃度が0.5~30質量%、好ましくは1.0~20質量%、より好ましくは1.5~10質量%となるように調整される。
 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。
 <疎水性樹脂>
 本発明の組成物は、疎水性樹脂を含有してもよい。
 本発明の組成物は、疎水性樹脂を含有することにより、組成物から形成された膜の表層に疎水性樹脂が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対する膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。
 疎水性樹脂は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有していることが好ましい。なお、疎水性樹脂は、樹脂Aとは異なる。
 疎水性樹脂におけるフッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかは、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ことが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基は、少なくとも1つ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のアルキル基であり、好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4である。なお、フッ素原子を有する基は、更に他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つ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る。なお、フッ素原子を有するシクロアルキル基は、更に他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つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。なお、フッ素原子を有するアリール基は、更に他の置換基を有していてもよい。
 疎水性樹脂の好ましい例としては、特開2012-093733号公報の段落<0299>~<0491>に記載された疎水性樹脂を挙げることができる。
 疎水性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000~100,000、より好ましくは2,000~50,000、更に好ましくは3,000~30,000である。
 本発明の組成物における疎水性樹脂の含有量は、本発明の組成物の全固形分を基準として、0.01~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.1~10質量%が更に好ましく、0.2~8質量%が特に好ましい。
 <界面活性剤>
 本発明の組成物は、更に界面活性剤を含有してもよい。組成物が界面活性剤を含有する場合、フッ素系及びシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の<0276>に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)、GF-300、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、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等である。また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用いることができる。
 例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476、F-472(大日本インキ化学工業(株)製)、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C37基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等が挙げられる。
 また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の<0280>に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
 これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組みわせて使用してもよい。
 界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分量(溶剤を除く全量)に対して、好ましくは0~2質量%、より好ましくは0~1.5質量%、更に好ましくは0~1質量%である。
 <その他の成分>
 本発明の組成物は、必要に応じて更に染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシ基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有していてもよい。
 分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4-122938号公報、特開平2-28531号公報、米国特許第4,916,210号明細書、及び、欧州特許第219294号明細書等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
 カルボキシ基を有する脂環族、又は、脂肪族化合物の具体例としては、コール酸、デオキシコール酸、リトコール酸等のステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、及び、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
 <調製方法>
 本発明の組成物は、例えば、上述した溶剤以外の成分を、所定の固形分濃度となるように溶剤に溶解させて、任意でフィルターろ過を行なうことによって、得られる。
 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、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。
[パターン形成方法]
 本発明のパターン形成方法は、概略的には、上述した本発明の組成物を用いて感活性光線性又は感放射線性膜(レジスト膜)を形成する工程1と、レジスト膜を露光する工程2と、露光されたレジスト膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによって、パターンを形成する工程3と、を有する。
 以下に、各工程について詳細に説明する。
 <工程1:膜形成工程>
 工程1の手順は特に制限されないが、本発明の組成物を基板上に塗布して、必要に応じて、硬化処理を施す方法(塗布法)、及び、仮支持体上でレジスト膜を形成して、基板上にレジスト膜を転写する方法等が挙げられる。なかでも、生産性に優れる点で、塗布法が好ましい。
 上記基板としては特に制限されず、シリコン、SiN、SiO2、若しくは、TiNの無機基板、SOG(Spin on Glass)等の塗布系無機基板、又は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造工程、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。更に、必要に応じて、レジスト膜と基板の間に反射防止膜を形成させてもよい。反射防止膜としては、公知の有機系、又は、無機系の反射防止膜を適宜用いることができる。
 また、本発明のパターン形成方法は、例えば、特開2008-083384号公報に開示されたような2層レジストプロセスと組み合せてもよく、国際公開第2011/122336号に開示されたような露光及び現像を複数回有するプロセスと組合せてもよい。本発明と国際公開第2011/122336号に開示されたプロセスとを組み合せる場合、本発明のパターン形成方法を国際公開第2011/122336号の請求項1における第2のネガ型パターン形成方法として適用するのが好ましい。
 <工程2:露光工程>
 工程2は、工程1において形成されたレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)に露光する(活性光線又は放射線を照射する)工程である。
 露光に使用される光は特に制限されないが、例えば、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び、電子線等が挙げられる。光としては、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、更に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光が挙げられる。
 より具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、及び、電子線等が挙げられ、なかでも、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く、ArFエキシマレーザーがより好ましい。
 露光工程においては、液浸露光方法を適用することができる。液浸露光方法は、位相シフト法及び変形照明法等の超解像技術と組み合わせることが可能である。液浸露光は、例えば、特開2013-242397号公報の段落<0594>~<0601>に記載された方法に従って、行なうことができる。
 なお、本発明の組成物を用いて形成されたレジスト膜の後退接触角が小さすぎると、液浸媒体を介して露光する場合に好適に用いることができず、かつ水残り(ウォーターマーク)欠陥低減の効果を十分に発揮することができない。好ましい後退接触角を実現する為には、上記の疎水性樹脂を組成物に含ませることが好ましい。あるいは、レジスト膜の上層に、上記の疎水性樹脂により形成される液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。疎水性樹脂を含むレジスト膜上にトップコートを設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト膜上層部への塗布適性、及び、液浸液難溶性である。トップコートは、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。
 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る。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。
 特開2013-61648号公報に記載された塩基性化合物を含有するトップコートをレジスト膜上に形成することが好ましい。
 また、液浸露光方法以外によって露光を行なう場合であっても、レジスト膜上にトップコートを形成してもよい。
 工程2の後、後述する工程3の前に、工程2において露光されたレジスト膜に加熱処理(PEB)を施してもよい。本工程により露光部の反応が促進される。加熱処理(PEB)は複数回行なってもよい。
 加熱処理の温度は、70~130℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。
 加熱処理の時間は、30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
 加熱処理は通常の露光現像機に備わっている手段で行なうことができ、ホットプレート等を用いて行なってもよい。
 <工程3:現像工程>
 工程3は、工程2において露光されたレジスト膜(活性光線又は放射線が照射されたレジスト膜)を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像する工程である。
 有機系現像液が含有する有機溶剤としては、例えば、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、エーテル系溶剤などの極性溶剤;炭化水素系溶剤;等を用いることができる。
 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、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、イソ酪酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、ブタン酸ブチル、及び、酢酸イソアミル等が挙げられる。
 アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、及び、n-デカノール等のアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及び、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等が挙げられる。
 エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
 アミド系溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、及び、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が挙げられる。
 炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、及び、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、並びに、ペンタン、ヘキサン、オクタン、及び、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤と水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
 すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
 有機系現像液の蒸気圧は、20℃において、5kPa以下が好ましく、3kPa以下がより好ましく、2kPa以下が更に好ましい。
 有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
 界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性又は非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等が挙げられる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば、特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号公報、米国特許第5405720号明細書、米国特許第5360692号明細書、米国特許第5529881号明細書、米国特許第5296330号明細書、米国特許第5436098号明細書、米国特許第5576143号明細書、米国特許第5294511号明細書、及び、米国特許第5824451号明細書記載の界面活性剤が挙げられる。好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。
 界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、より好ましくは0.01~0.5質量%である。
 有機系現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。有機系現像液が含有し得る塩基性化合物の具体例及び好ましい例としては、上述した本発明の組成物が含有し得る塩基性化合物と同様である。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することによって現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等を適用することができる。なお、吐出される現像液の吐出圧の好適範囲、及び、現像液の吐出圧を調整する方法等については、特に限定されないが、例えば、特開2013-242397号公報の段落<0631>~<0636>に記載された範囲及び方法を用いることができる。
 本発明のパターン形成方法の一態様においては、有機系現像液を用いて現像する工程に、アルカリ水溶液(アルカリ現像液)を用いて現像を行なう工程を組み合わせてもよい。これにより、より微細なパターンを形成することができる。
 本発明のパターン形成工程は、現像液を用いて現像する工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
 有機系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、パターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液が挙げられる。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種類の有機溶剤を含有するリンス液が好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及び、エーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)において説明したものと同様のものを挙げることができる。
 リンス液に含まれる炭化水素系溶剤としては、炭素数6~30の炭化水素化合物が好ましく、炭素数8~30の炭化水素化合物がより好ましく、炭素数10~30の炭化水素化合物が更に好ましい。なかでも、デカン及び/又はウンデカンを含むリンス液を用いることにより、パターン倒れがより抑制される。
 リンス液としてエステル系溶剤を用いる場合には、エステル系溶剤(1種又は2種以上)に加えて、グリコールエーテル系溶剤を用いてもよい。この場合の具体例としては、エステル系溶剤(好ましくは、酢酸ブチル)を主成分として、グリコールエーテル系溶剤(好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME))を副成分として用いることが挙げられる。これにより、残渣欠陥がより抑制される。
 ここで、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、及び、4-オクタノール等が挙げられる。より好ましい炭素数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(メチルイソブチルカルビノール:MIBC)、1-ペンタノール、及び、3-メチル-1-ブタ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使用してもよい。
 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。リンス液の含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 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。なかでも、回転塗布法で洗浄処理を行ない、洗浄後に基板を2000rpm~4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。
 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。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。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~160℃、好ましくは70~95℃で、通常10秒~3分、好ましくは30秒から90秒間行なう。
 本発明のパターン形成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を適用してもよい。
 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。
[感活性光線性又は感放射線性膜]
 本発明の感活性光線性又は感放射線性膜(レジスト膜)は、上述した本発明の組成物を用いて形成される。
 本発明のレジスト膜の膜厚は、特に限定されないが、例えば、1~500nmであり、100nm以下が好ましく、1~100nmがより好ましい。
 本発明の組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性及び製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
[電子デバイスの製造方法]
 本発明は、上述した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。
 本発明の電子デバイスの製造方法によって得られる電子デバイスは、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などの電気電子機器に、好適に搭載される。
 以下に、実施例等によって本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の例に限定されない。
 <樹脂A>
 樹脂Aとしては、下記式で表される以下の樹脂を用いた。下記式中の各繰り返し単位の右側の数値は、その繰り返し単位の全繰り返し単位に対するモル比である。
 ・A-1(Mw:11700、Mw/Mn:1.4、酸基のpKa:4.97)
 ・A-2(Mw:12700、Mw/Mn:1.37、酸基のpKa:4.97)
 ・A′-1(Mw:12500、Mw/Mn:1.35)
 ・A′-2(Mw:13800、Mw/Mn:1.36、酸基のpKa:4.97)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
 <合成例:樹脂(A-1)の合成>
 シクロヘキサノン(69.99質量部)を窒素気流下、80℃に加熱した。次いで、加熱したシクロヘキサノンを攪拌しながら、下記式M-1で表されるモノマー(17.78質量部)、t-ブチルメタクリレートモノマー(15.64質量部)、メタクリル酸モノマー(0.86質量部)、シクロヘキサノン(126.27質量部)、および、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、和光純薬工業(株)製〕(1.84質量部)の混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。撹拌後の液を、放冷後、メタノール/水(質量比9:1)を用いて再沈殿させ、ろ過を行ない、得られた固体を真空乾燥することによって、26.55質量部の樹脂(A-1)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 <光酸発生剤B>
 光酸発生剤Bとしては、下記式で表される以下の化合物を用いた。
 ・B-1(発生酸のpKa:-2.70)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 <塩基性化合物C>
 塩基性化合物Cとしては、下記式で表される以下の化合物を用いた。
 ・C-1(分子量:215.38、共役酸のpKa:15)
 ・C-2(分子量:209.37、共役酸のpKa:9.99)
 ・C-3(分子量:270.41、共役酸のpKa:10.08)
 ・C′-1(分子量:194.23、共役酸のpKa:5.35)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
 <化合物D>
 化合物Dとしては、下記式で表される以下の化合物を用いた。
 ・D-1(分子量:462.64、発生酸のpKa:-0.20)
 ・D-2(分子量:434.57、発生酸のpKa:-0.43)
 ・D-3(分子量:348.41、発生酸のpKa:-0.43)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
 <溶剤>
 溶剤としては、以下の溶剤を用いた。
 ・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)
 <現像液>
 現像液としては、以下の現像液を用いた。
 ・SG-1:酢酸ブチル
 <リンス液>
 リンス液としては、以下のリンス液を用いた。
 ・SR-1:4-メチル-2-ペンタノール
 <レジスト組成物の調製>
 下記表1に示す成分を、同表に示す溶剤に、固形分で3.6質量%溶解させ、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することによって、レジスト組成物(感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物)を調製した。
 <レジスト膜の形成>
 シリコンウエハ上に、有機反射防止膜形成用のARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行ない、膜厚86nmの反射防止膜を形成した。その上に、レジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間に亘ってベーク(PB:Prebake)を行ない、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
 <露光ラチチュード(EL)>
 レジスト膜に対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用いて、パターン露光を行なった。レクチルとしては、ラインサイズが75nmであり且つライン:スペース=1:1である6%ハーフトーンマスクを用いた。
 その後、120℃で60秒間加熱(PEB)した。次いで、下記表1に記載の現像液を用いて30秒間パドルして現像し、下記表1に記載のリンス液を用いて30秒間パドルしてリンスした。
 続いて、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させることにより、75nmのラインアンドスペースパターンを得た。
 線幅が75nmのラインアンドスペース(ライン:スペース=1:1)のマスクパターンを再現する露光量を求め、これを最適露光量Eoptとした。次いで、線幅が目的の値である75nmの±10%(即ち、67.5nm及び82.5nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さい。
 [EL(単位:%)]=[(線幅が82.5nmとなる露光量)-(線幅が67.5nmとなる露光量)]/Eopt×100
 評価は、以下の5段階で行なった。4以上が好ましく、5がより好ましい。
 ・5:ELが15%以上である。
 ・4:ELが14%以上15%未満である。
 ・3:ELが13%以上14%未満である。
 ・2:ELが13%未満である。
 ・1:パターニングできない。
 <ラインウィズスラフネス(LWR)>
 レジスト膜に対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用いて、パターン露光を行なった。レクチルとしては、ラインサイズ=75nmであり且つライン:スペース=1:1である6%ハーフトーンマスクを用いた。
 その後、110℃で60秒間加熱(PEB)した。次いで、下記表1に記載の現像液を用いて30秒間パドルして現像し、下記表1に記載のリンス液を用いて30秒間パドルしてリンスした。
 続いて、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させることにより、75nmのラインアンドスペースパターンを得た。
 線幅が75nmのラインアンドスペース(ライン:スペース=1:1)のマスクパターンを再現する露光量を求め、これを最適露光量Eoptとした。続いて、最適露光量にて解像した75nm±10%のラインアンドスペースのレジストパターンの観測において、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を用いてパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイント計30点で観測し、その測定ばらつきから75nm解像時の線幅ばらつきの3σを評価した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
 評価は以下5段階で行なった。4以上が好ましく、5がより好ましい。
 ・5:ばらつきの3σが7.5nm以下である。
 ・4:ばらつきの3σが7.5nmより大きく8.0nm以下である。
 ・3:ばらつきの3σが8.0nmより大きく8.5nm以下である。
 ・2:ばらつきの3σが8.5nmより大きく10.0nm以下である。
 ・1:ばらつきの3σが10.0nmより大きい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 上記表1に示す結果から明らかなように、実施例1~11においては、ELおよびLWRの結果が、いずれも4以上であり良好であった。
 これらのうち、樹脂A-1または樹脂A-2を使用した実施例1~6および実施例8~11は、樹脂A′-1と樹脂A′-2とを併用した実施例7よりも、ELの結果がより良好であった。
 これに対して、比較例1~8においては、ELおよびLWRの結果の少なくとも一方が3以下であり劣っていた。
 <溶解コントラスト>
 先に調製した実施例1、実施例4、比較例1、比較例6および比較例8のレジスト組成物を用いて得られたレジスト膜に対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、アウターシグマ0.89)を用い、1.0~25.9mJ/cmの範囲で露光量をそれぞれ変えて全面露光を行なった。
 その後、120℃で60秒間加熱(PEB)した後、酢酸ブチルで30秒間パドルして現像した。PEB後および現像後の膜厚をVM-3110(大日本スクリーニング社製)を用いて測定し、露光量変化に伴う膜厚変化を評価した。結果を図1のグラフに示す。
 図1は、露光量変化に伴う膜厚変化を示すグラフである。
 図1のグラフにおいては、露光量変化に伴う膜厚変化の最大値γがより大きいほど、溶解コントラストが高いと言える。各例のγを下記表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 実施例1および実施例4の溶解コントラストは、比較例1、比較例6および比較例8の溶解コントラストよりも高い結果であった。

Claims (14)

  1.  下記条件1及び2の少なくとも一方を満たす樹脂Aと、光酸発生剤Bと、塩基性化合物Cと、光又は前記光酸発生剤Bから発生する酸の作用により分解して酸を発生する化合物Dと、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、膜を形成する工程1と、
     前記膜を露光する工程2と、
     露光された前記膜を、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像することによって、パターンを形成する工程3と、を有し、
     前記塩基性化合物Cは、前記樹脂Aが有する酸基を中和できる塩基性度を有し、
     前記化合物Dから発生する酸は、前記光酸発生剤Bから発生する酸よりも弱い酸性度を有する、パターン形成方法。
     条件1:酸基を有する繰り返し単位と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位とを有する樹脂を含む。
     条件2:酸基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有しない樹脂と、酸の作用により分解して酸基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位を有しない樹脂とを含む。
  2.  前記化合物Dから発生する酸の酸性度が、前記樹脂Aが有する酸基の酸性度よりも強く、かつ、前記光酸発生剤Bから発生する酸の酸性度よりも弱い、請求項1に記載のパターン形成方法。
  3.  前記光酸発生剤Bから発生する酸のpKaが、-1以下である、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
  4.  前記化合物Dから発生する酸のpKaが、-1超である、請求項1~3のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  5.  前記樹脂Aが有する酸基のpKaが、1以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  6.  前記塩基性化合物Cの共役酸のpKaが、7以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  7.  前記樹脂Aが有する酸基が、カルボキシ基である、請求項1~6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  8.  前記光酸発生剤Bの含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.1~30質量%である、請求項1~7のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  9.  前記塩基性化合物Cの含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01~8.0質量%である、請求項1~8のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  10.  前記化合物Dの含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.1~50質量%である、請求項1~9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  11.  前記現像液が、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から選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法に用いる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  13.  請求項12に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて得られる、感活性光線性又は感放射線性膜。
  14.  請求項1~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
     
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