WO2020022088A1 - 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、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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

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sensitive
radiation
polymer
actinic ray
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健志 川端
務 吉村
研由 後藤
直紘 丹呉
惠瑜 王
和博 丸茂
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富士フイルム株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/22Esters containing halogen
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    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for producing an electronic device.
  • a pattern forming method using chemical amplification has been used to compensate for a decrease in sensitivity due to light absorption.
  • a photoacid generator contained in an exposed portion is decomposed by light irradiation to generate an acid.
  • a post exposure bake (PEB: Post Exposure Bake) process or the like an alkali-insoluble group contained in the photosensitive composition is changed to an alkali-soluble group by a catalytic action of the generated acid.
  • development is performed using, for example, an alkaline solution.
  • the desired pattern is obtained by removing the exposed portion.
  • TMAH aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide
  • the wavelength of an exposure light source has been shortened and the numerical aperture (NA) of a projection lens has been increasing.
  • NA numerical aperture
  • an exposure machine using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed.
  • a method of filling a liquid with a high refractive index (hereinafter, also referred to as “immersion liquid”) between a projection lens and a sample has been proposed (for example, Patent References 1 and 2).
  • Patent Document 1 (A) a resin whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid, (B) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) at least one polar conversion group
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a resin having a repeating unit (c) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom is disclosed.
  • Patent Literature 2 discloses (A) a polymer compound having a repeating unit represented by a specific structure, (B) a lactone ring and / or a hydroxyl group and / or a skeleton derived from maleic anhydride, and an alkali by the action of an acid. There is disclosed a resist material containing a polymer compound soluble in a developer, (C) a compound which generates an acid upon exposure to high energy rays, and (D) an organic solvent.
  • the present invention provides an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of achieving both a reduction in development defects and an improvement in film thickness uniformity in a high dimension, and an actinic ray-sensitive resin composition using the same. Another object is to provide a radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device.
  • a polymer having a ratio (Mz / Mz) of the Z-average molecular weight (Mz) to the weight-average molecular weight (Mw) of 1.4 or less is used as the resin used in combination with the acid-decomposable polymer.
  • a fluorine atom, a group having a fluorine atom, a group having a silicon atom, an alkyl group having 6 or more carbon atoms, a cycloalkyl group having 6 or more carbon atoms, an aryl group having 9 or more carbon atoms, and an aralkyl having 10 or more carbon atoms One or more selected from the group consisting of a group, an aryl group substituted with at least one alkyl group having 3 or more carbon atoms, and an aryl group substituted with at least one cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a polymer (A) having a group represented by formula (I) and a polymer (B) having a group which is decomposed by the action of an acid to increase polarity.
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein Mz / Mw is 1.4 or less, where Mw is the weight average molecular weight of the union (A) and Mz is the Z average molecular weight.
  • Z 1 represents a halogen atom, a hydrogen atom, or an alkyl group.
  • L 1 represents a (n + 1) -valent linking group.
  • X 1 represents a group represented by * -Y 1 -R 1 .
  • * - represents a bond to L 1.
  • * - represents a bond to L 1.
  • R 1 represents an electron-withdrawing group.
  • n represents a positive integer. When n is 2 or more, a plurality of X 1 may be the same as or different from each other.
  • R 1 in X 1 in the general formula (1) represents an electron-withdrawing group having a fluorine atom, sensitive or radiation-sensitive resin composition according to [9].
  • [12] (I) a step of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [10]; (Ii) irradiating the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film with actinic ray or radiation, and (Iii) a step of developing, using a developer, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film irradiated with the actinic ray or radiation.
  • a method for manufacturing an electronic device comprising the pattern forming method according to [12] or [13].
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of achieving both a reduction in development defects and an improvement in film thickness in-plane uniformity at a high level, and an actinic ray-sensitive composition using the same.
  • a radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device can be provided.
  • 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 of not indicating substituted or unsubstituted includes those having no substituent and 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).
  • the “organic group” in the present specification refers to a group containing at least one carbon atom.
  • actinic ray refers to, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by an excimer laser, extreme ultraviolet light (EUV light: Extreme Ultraviolet), X-ray, and electron beam (EB). : Electron Beam).
  • light means actinic rays or radiation.
  • exposure in the present specification means, unless otherwise specified, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by excimer laser, extreme ultraviolet light, X-ray, and EUV light, as well as electron beam, and This also includes drawing with particle beams such as ion beams.
  • “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit and an upper limit.
  • (meth) acrylate represents acrylate and methacrylate
  • (meth) acryl represents acryl and methacryl
  • the Z-average molecular weight (Mz), weight-average molecular weight (Mw), number-average molecular weight (Mn), Mz / Mw and Mw / Mn of a resin (polymer) are represented by a GPC (Gel Permeation Chromatography) device (Tosoh GPC measurement by HLC-8120GPC (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L
  • column TSK gel Multipore HXL-M manufactured by Tosoh Corporation, column temperature: 40 ° C.
  • flow rate 1.0 mL / min
  • detector Defined as a polystyrene-equivalent value obtained by a differential refractive index detector (Refractive Index Detector).
  • Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention will be described.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is preferably a resist composition, and may be a positive resist composition or a negative resist composition. Further, the resist composition may be a resist composition for alkali development or a resist composition for organic solvent development.
  • the resist composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
  • the components contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention hereinafter, also referred to as “the composition of the present invention” will be described in detail.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a polymer (A).
  • the polymer (A) is a fluorine atom, a group having a fluorine atom, a group having a silicon atom, an alkyl group having 6 or more carbon atoms, a cycloalkyl group having 6 or more carbon atoms, an aryl group having 9 or more carbon atoms, A group consisting of an aralkyl group having 10 or more carbon atoms, an aryl group substituted with at least one alkyl group having 3 or more carbon atoms, and an aryl group substituted with at least one cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms;
  • group (aa) groups selected from the following (hereinafter also referred to as “group (aa)”), and the weight average molecular weight of the polymer (A) is Mw and the Z average molecular weight is Mz, M
  • the polymer (A) may have the group (aa) in the main chain or a side chain of the resin, and the polymer (A) may have a repeating unit having the group (aa). It is preferable to have.
  • the polymer (A) preferably has an acid-stable repeating unit, and the polymer (A) more preferably has a group (aa) in the acid-stable repeating unit. . In other words, it is more preferable that the polymer (A) has no group (aa) in the repeating unit having an acid-decomposable group described below.
  • the polymer (A) has a highly hydrophobic group (aa).
  • the polymer (A) is unevenly distributed on the surface layer of the resist film, and when the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with water is improved, and the immersion water followability is improved. be able to.
  • the polymer (A) is preferably designed so as to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike a surfactant, it does not necessarily need to have a hydrophilic group in the molecule, and can uniformly disperse polar / non-polar substances. It does not need to contribute to mixing.
  • the present inventors focused on Mz / Mw of the polymer (A) used together with the acid-decomposable polymer, and by setting this Mz / Mw to 1.4 or less, development defects were reduced. It has been found that the thickness can be further reduced and the uniformity in the film thickness can be improved. Although the detailed reason is not clear, it is speculated as follows. First, it is considered that by setting Mz / Mw to 1.4 or less, the ultrahigh molecular weight component in the polymer having a molecular weight distribution is significantly reduced.
  • the ultra-high molecular weight component can be a component that is hardly soluble in a developer. By reducing this component, development defects are further improved, and the reason is not clear. Surprisingly, it is considered that the in-plane uniformity of the film thickness can be further improved.
  • the method for controlling the Mz / Mw of the polymer (A) to 1.4 or less is not particularly limited.
  • the initial stage of the polymerization reaction dropping of the monomer of the polymer (A), in which the ultrahigh molecular weight component is easily generated. Control of the reactivity at the beginning of the process).
  • the reaction temperature and the reaction concentration Conventionally, when synthesizing a polymer, it is appropriate to adjust the types and amounts of monomers and initiators, and the reaction temperature and the reaction concentration. It is not usually practiced to change between the above-mentioned periods because the cost of synthesizing the polymer increases.
  • the polymer (A) preferably has, as a group having a fluorine atom, an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably having 1 to 4 carbon atoms
  • the cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
  • the aryl group having a fluorine atom 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, and may further have another substituent.
  • the polymer (A) preferably has a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and preferably has a repeating unit having a fluorine atom or a group having a fluorine atom because the polymer (A) is likely to be unevenly distributed on the surface of the resist film. Is more preferred.
  • alkyl group having a fluorine atom examples include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4).
  • the present invention is not limited to this.
  • R 57 to R 68 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), or an aryl group (preferably, 6-14 aryl groups).
  • R 57 to R 61 , R 62 to R 64, and R 65 to R 68 at least one is a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted by a fluorine atom (preferably an alkyl group having at least one carbon atom).
  • R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are fluorine atoms.
  • R 62 , R 63 and R 68 are each preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted by a fluorine atom, and may be a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More preferred. R 62 and R 63 may be linked to each other to form a ring.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group, and the like.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include a trifluoromethyl group, a pentafluoropropyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluorobutyl group, a hexafluoroisopropyl group, a heptafluoroisopropyl group, and a hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, per
  • a hexafluoroisopropyl group, a heptafluoroisopropyl group, a hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, an octafluoroisobutyl group, a nonafluoro-t-butyl group and a perfluoroisopentyl group are preferable, and a hexafluoroisopropyl group and a heptafluoroisopropyl group are preferable. More preferred.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, —CH (CF 3 ) OH and the like are preferable, and —C (CF 3 ) 2 OH is preferable.
  • the polymer (A) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a group having a silicon atom.
  • alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3), but the present invention is not limited thereto. Not something.
  • R 12 to R 26 each independently represent a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
  • L3 to L5 represent a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group one or two selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, a phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, and a ureylene group Examples include combinations of the above groups.
  • n represents an integer of 1 to 5.
  • n is preferably an integer of 2 to 4.
  • the groups represented by the general formulas (F2) to (F4) and the general formulas (CS-1) to (CS-3) are preferably contained in an acrylate or methacrylate repeating unit.
  • alkyl group having 6 or more carbon atoms those having 6 to 20 carbon atoms are preferable, and those having 6 to 15 carbon atoms are more preferable. Specific examples include a hexyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, and a decanyl group. Is mentioned.
  • the alkyl group may further have a substituent.
  • substituents that may be present include, for example, alkyl groups, halogen atoms, alkoxy groups, cycloalkyl groups, hydroxyl groups, nitro groups, acyl groups, acyloxy groups, acylamino groups, sulfonylamino groups, alkylthio groups, arylthio groups, aralkyl
  • substituents include a thio group, a thiophenecarbonyloxy group, a thiophenemethylcarbonyloxy group, a heterocyclic residue such as a pyrrolidone residue, and the like, and preferably a substituent having 12 or less carbon atoms.
  • the cycloalkyl group having 6 or more carbon atoms is preferably a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms, and specific examples include a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group.
  • the cycloalkyl group having 6 or more carbon atoms may further have a substituent. Examples of such a substituent include a preferable substituent which the above-described alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. And the same groups as mentioned above.
  • the aryl group having 9 or more carbon atoms is preferably one having 9 to 20 carbon atoms, more preferably one having 10 to 20 carbon atoms, and specific examples include a naphthyl group and an anthracenyl group.
  • the aryl group having 9 or more carbon atoms may further have a substituent. Examples of such a substituent include the above-described preferable substituents that the alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. Similar groups are mentioned.
  • the aralkyl group having 10 or more carbon atoms preferably has 10 to 20 carbon atoms, and more preferably has 11 to 20 carbon atoms. These groups may further have a substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents which the above-mentioned alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. Can be
  • the alkyl group having 3 or more carbon atoms in the aryl group substituted with at least one alkyl group having 3 or more carbon atoms is preferably one having 3 to 20 carbon atoms, more preferably one having 5 to 20 carbon atoms, Specific examples include a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. These groups may further have a substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents which the above-mentioned alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. Can be
  • the aryl group in the aryl group substituted with at least one alkyl group having 3 or more carbon atoms is, for example, preferably one having 6 to 20 carbon atoms, more preferably one having 8 to 20 carbon atoms, and Include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group and the like. These groups may further have a substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents which the above-mentioned alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. Can be
  • cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms in the aryl group substituted with at least one cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms for example, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms is preferable, and a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms is preferable.
  • Preferred are those having 10 to 10, specifically, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornel group, an adamantyl group and the like.
  • These groups may further have a substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents which the above-mentioned alkyl group having 6 or more carbon atoms may have.
  • aryl group in the aryl group substituted with at least one cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms are the same as the aryl groups in the aryl group substituted with at least one alkyl group having 3 or more carbon atoms. Things. These groups may further have a substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents which the above-mentioned alkyl group having 6 or more carbon atoms may have. Can be
  • the polymer (A) has a repeating unit having an aryl group.
  • aryl group included in the repeating unit having an aryl group include the same as the aryl group in the aryl group substituted with at least one cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms.
  • the polymer (A) of the present invention preferably has a repeating unit (Aa2) represented by the following general formula (aa2-1).
  • S 1a represents a substituent, and when a plurality of S 1a are present, each S 1a may be the same or different.
  • p represents an integer of 0 to 5.
  • S 1a represents a substituent.
  • substituent represented by S 1a include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a halogen atom, a cyano group, a group having a silicon atom, an aryl group, an aryloxy group, and an aralkyl group.
  • the substituent represented by S 1a may also be a group in which the above-described group is bonded to a divalent linking group, and examples of the divalent linking group include a substituted or unsubstituted alkylene group, Examples thereof include a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, -O-, or a divalent linking group obtained by combining a plurality of these.
  • an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group Group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group and the like.
  • the alkyl group may further have a substituent.
  • substituents may have, for example, a halogen atom, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, Examples include a thiophenecarbonyloxy group, a thiophenemethylcarbonyloxy group, and a heterocyclic residue such as a pyrrolidone residue, and a substituent having 12 or less carbon atoms is preferable.
  • a cycloalkyl group represented by S 1a for example, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is preferable, and specific examples include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornel group, an adamantyl group and the like. No.
  • the cycloalkyl group may further have a substituent. Further preferred substituents that may be present include, for example, an alkyl group in addition to the substituents that the alkyl group as S1a has.
  • alkoxy group represented by S 1a for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
  • Alkoxy group may further have a substituent, and examples of the substituent, for example, include the same groups as the preferred substituents that may have an alkyl group as S 1a described above.
  • the acyl group represented by S 1a is preferably, for example, one having 2 to 10 carbon atoms, and specific examples include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group and an isobutyryl group.
  • Acyl group may further have a substituent, and examples of the substituent, for example, include the same groups as the preferred substituents that may have an alkyl group as S 1a described above.
  • the acyloxy group represented by S 1a is preferably, for example, one having 2 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the acyl group in the acyloxy group include, for example, the same specific examples as the above-mentioned acyl group, and the same applies to the substituents that may be possessed.
  • the aryl group represented by S 1a is preferably, for example, one having 6 to 10 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group, a xylyl group, a toluyl group, a cumenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group and the like.
  • Can be The aryl group may have a further substituent, and examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents that the above-described alkyl group or cycloalkyl group as S 1a may have. No.
  • the aryloxy group and arylthio group represented by S 1a are preferably, for example, those having 2 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the aryl group in the aryloxy group and the arylthio group include, for example, the same specific examples as the above-described aryl group, and the same applies to the substituents that may be present.
  • the aralkyl group represented by S 1a is preferably, for example, those having 7 to 15 carbon atoms, and specific examples include a benzyl group. These groups may have a further substituent. Examples of such a substituent include the same groups as the preferable substituents that the above-mentioned alkyl group or cycloalkyl group as S 1a may have. Is mentioned.
  • the aralkyloxy group and aralkylthio group represented by S 1a are preferably, for example, those having 7 to 15 carbon atoms.
  • Examples of the aralkyl group in the aralkyloxy group and the aralkylthio group include, for example, the same specific examples as in the above-mentioned aralkyl, and the substituents that may be possessed are also the same.
  • the alkylthio group represented by S 1a is preferably, for example, one having 1 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group in the alkylthio group include, for example, the same specific examples as in the above-described alkyl, and the same applies to the substituents that may be possessed.
  • halogen atom represented by S 1a a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, preferably a fluorine atom and a chlorine atom, a fluorine atom is most preferred.
  • the organic group in the group having a silicon atom represented by S 1a is a group containing at least one carbon atom, and is an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom , A bromine atom, etc.). This organic group preferably has 1 to 30 carbon atoms.
  • the group having a silicon atom is preferably represented by the following general formula (S).
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
  • L represents a single bond or a divalent linking group.
  • alkyl group for R 1 , R 2 and R 3 for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable and may have a substituent.
  • the alkenyl group for R 1 , R 2 and R 3 is, for example, preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and may have a substituent.
  • cycloalkyl group for R 1 , R 2 and R 3 for example, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is preferable and may have a substituent.
  • alkoxy group for R 1 , R 2 and R 3 for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable and may have a substituent.
  • the aryl group for R 1 , R 2 and R 3 is preferably, for example, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and may have a substituent.
  • As the aralkyl group for R 1 , R 2 and R 3 for example, an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms is preferable and may have a substituent.
  • S 1a is preferably an alkyl group which may have a substituent, a halogen atom or a group having a silicon atom, and is preferably an alkyl group, an alkyl group substituted with a halogen atom, or a silicon atom. And more preferably an alkyl group or a group represented by the following formula (S-1).
  • R 11 , R 21 and R 31 each independently represent an alkyl group.
  • L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the alkyl group as R 11 , R 21 and R 31 has the same meaning as the alkyl group as R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (S) described above, and the divalent linking group as L 1 Has the same meaning as the divalent linking group represented by L in formula (S).
  • p represents an integer of 0 to 5, as described above. p is preferably an integer of 1 to 5.
  • the content of the repeating unit (Aa2) in the polymer (A) is preferably from 1 to 99 mol%, more preferably from 1 to 70 mol%, even more preferably from all repeating units in the polymer (A).
  • the content is 1 to 50 mol%, particularly preferably 1 to 30 mol%.
  • the polymer (A) is decomposed by the action of an alkali developer, and has a group (hereinafter also referred to as a “polar conversion group”) having an increased solubility in an alkali developer (hereinafter, referred to as a “repeating unit (A3 )).
  • a polar conversion group having an increased solubility in an alkali developer
  • the polarity conversion group is a group that is decomposed by the action of an alkali developer to increase the solubility in the alkali developer.
  • a lactone group a carboxylic acid ester group (—COO—), an acid anhydride group (—C (O) OC (O) —), an acid imide group (—NHCONH—), a carboxylic acid thioester group (—COS—) ,
  • COO- is preferred.
  • ester group directly bonded to the main chain of the repeating unit such as in acrylate
  • the ester group directly bonded to the main chain of the repeating unit is inferior in the function of decomposing due to the action of the alkali developer and increasing the solubility in the alkali developer, so that the polarity conversion group in the present invention is Is not included.
  • the polarity conversion group is preferably a group represented by X in the partial structure represented by formula (KA-1) or (KB-1). That is, the repeating unit (A3) has at least one of the partial structures represented by the general formulas (KA-1) and (KB-1), and the polarity conversion group is represented by the general formula (KA-1) or (KB-1). It is preferably represented by X in the partial structure represented by -1).
  • X in the general formula (KA-1) or (KB-1) represents a carboxylic acid ester group: —COO—, an acid anhydride group: —C (O) OC (O) —, an acid imide group: —NHCONH—, Carboxylic acid thioester group: —COS—, carbonate ester group: —OC (O) O—, sulfate ester group: —OSO 2 O—, sulfonic acid ester group: —SO 2 O—.
  • Y 1 and Y 2 may be the same or different, and represent an electron-withdrawing group.
  • the repeating unit (A3) has a preferable polarity conversion group by having a group having a partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1), ), And when the partial structure does not have a bond, as in the case of the partial structure represented by (KB-1) when Y 1 and Y 2 are monovalent,
  • the group having a partial structure is a group having a monovalent or higher valent group obtained by removing at least one arbitrary hydrogen atom in the partial structure.
  • the partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1) is connected to the main chain of the polymer (A) via a substituent at an arbitrary position.
  • the partial structure represented by the general formula (KA-1) is a structure that forms a ring structure together with the group represented by X.
  • X in the general formula (KA-1) is preferably a carboxylic acid ester group (that is, in the case of forming a lactone ring structure as KA-1), an acid anhydride group, and a carbonate group. More preferably, it is a carboxylate group.
  • the ring structure represented by the general formula (KA-1) may have a substituent, for example, may have nka substituents Z ka1 .
  • Z ka1 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group, a lactone ring group, or an electron-withdrawing group when there are a plurality of them.
  • Z ka1 may be linked together to form a ring.
  • Examples of the ring formed by linking Z ka1s include a cycloalkyl ring and a hetero ring (such as a cyclic ether ring and a lactone ring).
  • nka represents an integer of 0 to 10. It is preferably an integer of 0 to 8, more preferably an integer of 0 to 5, further preferably an integer of 1 to 4, and most preferably an integer of 1 to 3.
  • the electron withdrawing group as Z ka1 is the same as the below-described electron withdrawing groups as Y 1 and Y 2 represented by a halogen atom.
  • the said electron withdrawing group may be substituted by another electron withdrawing group.
  • Z ka1 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, or an electron-withdrawing group, and more preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, or an electron-withdrawing group.
  • the ether group is preferably a group substituted with an alkyl group or a cycloalkyl group, that is, an alkyl ether group or the like.
  • Preferred examples of the electron-withdrawing group are the same as the electron-withdrawing groups for Y 1 and Y 2 described below.
  • halogen atom as Z ka1 examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • the alkyl group as Z ka1 may have a substituent and may be linear or branched.
  • the linear alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group and a t-butyl group.
  • the branched alkyl group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms, and includes, for example, i-propyl, i-butyl, t-butyl, i-pentyl, t-pentyl, Examples include i-hexyl group, t-hexyl group, i-heptyl group, t-heptyl group, i-octyl group, t-octyl group, i-nonyl group, t-decanoyl group and the like.
  • cycloalkyl group as Z ka1 may have a substituent, may be a monocyclic type, may be a polycyclic type, or may be a bridged type.
  • a cycloalkyl group may have a bridged structure.
  • a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group.
  • Examples of the polycyclic type include groups having a bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms, and a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable.
  • an adamantyl group, a norbornyl group, an isobornyl group examples include a camphanyl group, a dicyclopentyl group, an ⁇ -pinel group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecyl group, and an androstanyl group.
  • the following structure is also preferable as the cycloalkyl group. Note that some of the carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
  • Preferred examples of the alicyclic moiety include adamantyl, noradamantyl, decalin, tricyclodecanyl, tetracyclododecanyl, norbornyl, cedrol, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and cyclodecanyl. And cyclododecanyl groups.
  • an adamantyl group More preferred are an adamantyl group, a decalin group, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.
  • substituent of these alicyclic structures include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group.
  • alkyl group a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group are more preferable.
  • the alkoxy group preferably has 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group.
  • substituent which the alkyl group and the alkoxy group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
  • Examples of the lactone ring group for Z ka1 include groups obtained by removing a hydrogen atom from the structure represented by any of (KA-1-1) to (KA-1-17) described later.
  • Examples of the aryl group for Z ka1 include a phenyl group and a naphthyl group.
  • Examples of the substituent which the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group of Z ka1 may further have include a hydroxyl group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine and iodine), a nitro group, a cyano group, the above-mentioned alkyl group, methoxy group, Alkoxy groups such as ethoxy group, hydroxyethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, t-butoxy group, alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group, and benzyl Groups, phenethyl group, aralkyl group such as cumyl group, aralkyloxy group, formyl group, acetyl group, butylyl group, benzoyl group, cyanamyl group, acyl group such as valeryl group,
  • X in the general formula (KA-1) is a carboxylic acid ester group
  • the partial structure represented by the general formula (KA-1) is preferably a lactone ring, and more preferably a 5- to 7-membered lactone ring.
  • a 5- to 7-membered lactone ring as a partial structure represented by the general formula (KA-1) has a bicyclo structure and a spiro structure. It is preferable that another ring structure is condensed to form a structure.
  • the peripheral ring structures to which the ring structure represented by the general formula (KA-1) may be bonded include, for example, those shown in the following (KA-1-1) to (KA-1-17) or The same can be mentioned.
  • a structure containing a lactone ring structure represented by the general formula (KA-1) a structure represented by any of the following (KA-1-1) to (KA-1-17) is more preferable. Note that the lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred structures include (KA-1-1), (KA-1-4), (KA-1-5), (KA-1-6), (KA-1-13), and (KA-1-). 14) and (KA-1-17).
  • the structure containing the lactone ring structure may or may not have a substituent.
  • Preferred substituents are the same as the substituents that the ring structure represented by formula (KA-1) may have.
  • the lactone structure may have an optically active substance, but any optically active substance may be used. Further, one kind of optically active substance may be used alone, or a plurality of optically active substances may be mixed and used. When one kind of optically active substance is mainly used, the optical purity (ee) is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more.
  • X X in the general formula (KB-1) is preferably a carboxylate group (—COO—).
  • Y 1 and Y 2 each independently represent an electron-withdrawing group.
  • the electron-withdrawing group is preferably a partial structure represented by the following formula (EW). * In the formula (EW) represents a bond directly connected to (KA-1) or a bond directly connected to X in (KB-1).
  • n ew is -C (R ew1) (R ew2 ) - number of repetitions of the linking group represented by an integer of 0 or 1. If n ew is 0 represents a single bond, indicates that the direct Y ew1 is attached.
  • Y ew1 is a halogen atom, a cyano group, a nitrile group, a nitro group, a halo (cyclo) alkyl group, a haloaryl group, an oxy group, a carbonyl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 described below.
  • the electron-withdrawing group may have, for example, the following structure.
  • the “halo (cyclo) alkyl group” represents an alkyl group and a cycloalkyl group at least partially halogenated.
  • Rew3 and Rew4 each independently represent an arbitrary structure.
  • R EW3, the partial structure R ew4 is that whatever structure represented by the formula (EW) has an electron-withdrawing, may be connected for example to the main chain of the resin but is preferably an alkyl group, a cycloalkyl Alkyl group and fluorinated alkyl group.
  • Y ew1 When Y ew1 is a divalent or higher valent group, the remaining bond forms a bond with an arbitrary atom or a substituent. At least one group of Y ew1 , Re wl , and Re new may be linked to the main chain of the resin (C) via a further substituent.
  • Y ew1 is preferably a halogen atom or a halo (cyclo) alkyl group or a haloaryl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 .
  • R ew1 and R ew2 each independently represent an arbitrary substituent, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. At least two of Rew1 , Rew2, and Yew1 may be connected to each other to form a ring.
  • R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group, more preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group or a perfluorocycloalkyl group, and still more preferably a fluorine atom or a trifluorocycloalkyl group.
  • R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group, and R f2 and R f3 may be linked to form a ring.
  • Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkoxy group, which may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom). More preferably, R f2 and R f3 are (halo) It is an alkyl group. More preferably, R f2 represents the same group as R f1 or forms a ring by linking to R f3 . R f1 and R f3 may be linked to form a ring, and examples of the formed ring include a (halo) cycloalkyl ring and a (halo) aryl ring.
  • Examples of the (halo) alkyl group in R f1 to R f3 include the above-described alkyl group in Z ka1 and a structure in which the alkyl group is halogenated.
  • the (per) halocycloalkyl group and the (per) haloaryl group in R f1 to R f3 or in the ring formed by linking R f2 and R f3 for example, the aforementioned cycloalkyl group in Z ka1 is a halogen atom.
  • the number of carbon atoms n is not particularly limited, but is preferably 5 to 13, and more preferably 6.
  • the ring which at least two of R ew1 , R ew2 and Y ew1 may be connected to each other may be preferably a cycloalkyl group or a heterocyclic group, and a lactone ring group is preferable as the heterocyclic group.
  • Examples of the lactone ring include structures represented by the above formulas (KA-1-1) to (KA-1-17).
  • part or all of the partial structure of the general formula (KA-1) may also serve as an electron-withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1).
  • X in the general formula (KA-1) is a carboxylate group
  • the carboxylate group functions as an electron-withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1). It is possible.
  • repeating unit (A3) is a repeating unit (c ′) having the above group (aa) and a polarity converting group on one side chain, it has a polarity converting group and Even if the repeating unit (c *) does not have aa), the repeating unit (c *) has a polarity conversion group on one side chain and the group ( Although it may be a repeating unit (c ′′) having aa), it is more preferable that the polymer (A) has a repeating unit (c ′) as the repeating unit (A3). More preferably, one repeating unit (c) has the above group (aa).
  • the polymer (A) has a repeating unit (c *), it is preferably a copolymer with a repeating unit having a group (aa).
  • the side chain having the group (aa) in the repeating unit (c ′′) is bonded to the same carbon atom in the main chain, that is, has a positional relationship as shown in the following formula (K1). Is preferred.
  • B1 represents a partial structure having a polarity conversion group
  • B2 represents a partial structure having the above group (aa).
  • the polarity conversion group is more preferably a partial structure represented by —COO— in the structure represented by the general formula (KA-1).
  • the receding contact angle of the resin composition film after alkali development with water can be reduced by the polarity conversion group being decomposed by the action of the alkali developing solution to perform the polarity conversion.
  • the receding contact angle of the resin composition film with water after alkali development is preferably 50 ° or less, more preferably 40 ° or less at the temperature at the time of exposure, usually room temperature 23 ⁇ 3 ° C and humidity 45 ⁇ 5%. , More preferably 35 ° or less, most preferably 30 ° or less.
  • the receding contact angle is the contact angle measured when the contact line at the droplet-substrate interface recedes, and is useful in simulating the ease of movement of a droplet in a dynamic state. It is generally known.
  • the rate of hydrolysis of the polymer (A) with respect to an alkaline developer is preferably 0.001 nm / sec or more, more preferably 0.01 nm / sec or more, and further preferably 0.1 nm / sec or more. It is most preferably at least 1 nm / sec.
  • the hydrolysis rate of the polymer (A) with respect to the alkali developing solution was such that a resin film was formed of only the polymer (A) with respect to TMAH (aqueous tetramethylammonium hydroxide solution) (2.38% by mass) at 23 ° C. This is the rate at which the thickness of the formed film decreases.
  • TMAH aqueous tetramethylammonium hydroxide solution
  • the polymer (A) of the present invention preferably contains a repeating unit having at least two or more polarity conversion groups and is a polymer having the group (aa).
  • the repeating unit (A3) When the repeating unit (A3) has at least two polarity conversion groups, the repeating unit (A3) preferably has a partial structure having two polarity conversion groups represented by the following general formula (KY-1). In the case where the structure represented by the general formula (KY-1) has no bond, the structure is a monovalent or higher valent group obtained by removing at least one arbitrary hydrogen atom in the structure.
  • R ky1 and R ky4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a carbonyl group, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an ether group, a hydroxyl group, a cyano group, an amide group, or an aryl group.
  • R ky1 and R ky4 may be bonded to the same atom to form a double bond.
  • R ky2 and R ky3 are each independently an electron withdrawing group, or R ky1 and R ky2 are linked to form a lactone ring, and R ky3 is an electron withdrawing group.
  • the lactone ring to be formed the above structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable.
  • the electron-withdrawing group include those similar to Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1), and are preferably a halogen atom, or —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3. Or a halo (cyclo) alkyl group or a haloaryl group.
  • R ky3 halogen atom or, the -C (R f1) (R f2) halo (cyclo) alkyl groups or haloaryl groups represented by -R f3, lactone R ky2 is linked to R ky1 An electron-withdrawing group that forms a ring or has no halogen atom.
  • R ky1 , R ky2 , and R ky4 may be connected to each other to form a monocyclic or polycyclic structure.
  • R ky1 and R ky4 include the same groups as those of Z ka1 in formula (KA-1).
  • the lactone ring formed by linking R ky1 and R ky2 the above structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable.
  • the electron-withdrawing group include those similar to Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1).
  • the structure represented by the general formula (KY-1) is more preferably the structure represented by the following general formula (KY-2).
  • the structure represented by the general formula (KY-2) is a monovalent or higher valent group obtained by removing at least one arbitrary hydrogen atom in the structure.
  • R ky6 to R ky10 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a carbonyl group, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an ether group, a hydroxyl group, a cyano group, an amide group, or an aryl group. Represents a group. Two or more of R ky6 to R ky10 may be connected to each other to form a monocyclic or polycyclic structure.
  • R ky5 represents an electron withdrawing group.
  • Examples of the electron-withdrawing group include the same as those described above for Y 1 and Y 2, and are preferably a halogen atom or a halo (cyclo) represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3. ) An alkyl group or a haloaryl group.
  • Specific examples of R ky5 to R ky10 include the same groups as those of Z ka1 in formula (KA-1).
  • the structure represented by the formula (KY-2) is more preferably a partial structure represented by the following general formula (KY-3).
  • L ky represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • alkylene group for L ky include a methylene group and an ethylene group.
  • L ky is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.
  • the repeating unit (c) is not limited as long as it is a repeating unit obtained by polymerization such as addition polymerization, condensation polymerization, addition condensation, etc., and is a repeating unit obtained by addition polymerization of a carbon-carbon double bond.
  • Examples include acrylate-based repeating units (including those having a substituent at the ⁇ - and ⁇ -positions), styrene-based repeating units (including those having a substituent at the ⁇ - and ⁇ -positions), vinyl ether-based repeating units, and norbornene-based repeating units.
  • Repeating units, repeating units of maleic acid derivatives (maleic anhydride and derivatives thereof, maleimide, etc.), etc. can be mentioned, and acrylate-based repeating units, styrene-based repeating units, vinyl ether-based repeating units, and norbornene-based repeating units are exemplified.
  • acrylate-based repeating units, vinyl ether-based repeating units, and norbornene-based repeating units are more preferred, and acrylate-based repeating units are most preferred.
  • the repeating unit (A3) may be a repeating unit having a partial structure shown below.
  • each independently represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond, and preferably represents an ester bond.
  • each independently represents a chain or cyclic alkylene group, preferably an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms or a cycloalkylene group having 5 to 10 carbon atoms.
  • Ta is each independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a nitrile group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group or an electron-withdrawing group (as Y 1 and Y 2 in the general formula (KB-1), Is the same as the electron withdrawing group), preferably represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an electron withdrawing group, and more preferably represents an electron withdrawing group.
  • L 0 represents a single bond or an m + 1-valent hydrocarbon group (preferably having 20 or less carbon atoms), and preferably represents a single bond.
  • the single bond as L 0 is when m is 1.
  • the m + 1-valent hydrocarbon group as L 0 represents, for example, an alkylene group, a cycloalkylene group, a phenylene group, or an m + 1-valent hydrocarbon group obtained by removing m-1 arbitrary hydrogen atoms from a combination thereof.
  • L each independently represents a carbonyl group, a carbonyloxy group or an ether group.
  • Tc represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a nitrile group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group, or an electron withdrawing group (electron withdrawing as Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1)) Synonymous with a sex group).
  • * Represents a bond to the main chain or side chain of the resin. That is, the partial structure represented by the formula (cc) may be directly connected to the main chain, or the partial structure represented by the formula (cc) may be bonded to the side chain of the resin.
  • a bond to the main chain is a bond to an atom present in a bond constituting the main chain
  • a bond to a side chain is an atom present in a bond other than the bond constituting the main chain.
  • m represents an integer of 1 to 28, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1.
  • k represents an integer of 0 to 2, and is preferably 1.
  • q represents the number of repetitions of the group (Z 2 -Z 1 ), represents an integer of 0 to 5, and is preferably 0 to 2.
  • r represents an integer of 0 to 5. Note that, instead of-(L) r-Tc, the above-mentioned -L 0- (Ta) m may be substituted.
  • the chain alkylene group as Z 2 preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 in the case of a linear alkylene group, and preferably has 3 to 30 carbon atoms, in the case of a branched alkylene group. Is 3 to 20.
  • Specific examples of the chain alkylene group as R 2 include groups obtained by removing one arbitrary hydrogen atom from the specific examples of the alkyl group as Z ka1 described above.
  • the cyclic alkylene group as Z 2 preferably has 3 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include groups in which one hydrogen atom has been removed from the above-described cycloalkyl group as Z ka1. .
  • Preferred carbon numbers and specific examples of the alkyl group and the cycloalkyl group as Ta and Tc are the same as those described for the alkyl group and the cycloalkyl group as Z ka1 described above.
  • the alkoxy group as Ta preferably has 1 to 8 carbon atoms and includes a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group.
  • the aryl group as Ta and Tc preferably includes an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, for example, a phenyl group and a naphthyl group.
  • Preferred carbon numbers and specific examples of the alkylene group and cycloalkylene group as L 0 are the same as those described for the chain alkylene group and the cyclic alkylene group as Z 2 .
  • a repeating unit having the following partial structure is preferable.
  • n represents an integer of 0 to 11, preferably an integer of 0 to 5, and more preferably 1 or 2.
  • p represents an integer of 0 to 5, preferably an integer of 0 to 3, and more preferably 1 or 2.
  • Tb is independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a nitrile group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group, or an electron-withdrawing group (as Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1)) And the like, and preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, or an electron-withdrawing group.
  • Tb When there are a plurality of Tb, Tb may be bonded to each other to form a ring.
  • * Represents a bond to the main chain or side chain of the resin. That is, the partial structure represented by the formula (ca-2) or (cb-2) may be directly connected to the main chain, or the formula (ca-2) or (cb-2) May be bonded to each other.
  • Z 1 , Z 2 , Ta, Tc, L, *, m, q, and r have the same meanings as those in formula (cc), and preferred ones are also the same.
  • R 2 represents a chain or cyclic alkylene group, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different.
  • R 3 represents a linear, branched or cyclic hydrocarbon group in which part or all of the hydrogen atoms on the constituent carbons have been substituted with fluorine atoms.
  • X represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Z and Za each independently represent a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond when there are a plurality of them, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
  • * represents a bond to the main chain or side chain of the resin. o is the number of substituents and represents an integer of 1 to 7. m is the number of substituents and represents an integer of 0 to 7. n represents the number of repetitions, and represents an integer of 0 to 5.
  • the structure of —R 2 —Z— is preferably a structure represented by — (CH 2 ) 1 —COO— (1 represents an integer of 1 to 5).
  • the preferred carbon number range and specific examples of the chain or cyclic alkylene group as R 2 are the same as those described for the chain alkylene group and the cyclic alkylene group in Z 2 of the general formula (cc).
  • the carbon number of the linear, branched or cyclic hydrocarbon group as R 3 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20 when it is linear, and preferably 3 to 20 when it is branched. To 30, more preferably 3 to 20, and in the case of a ring, 6 to 20.
  • Specific examples of R 3 include the above-described specific examples of the alkyl group and the cycloalkyl group as Z ka1 .
  • the alkyl group and the cycloalkyl group as R 4 and R are the same as those described above for the alkyl group and the cycloalkyl group as Z ka1 .
  • the acyl group as R 4 preferably has 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a valeryl group, and a pivaloyl group.
  • Examples of the alkyl moiety in the alkoxy group and the alkoxycarbonyl group as R 4 include a linear, branched, or cyclic alkyl moiety, and the preferred number of carbon atoms in the alkyl moiety and specific examples thereof include the above-described Z ka1 And the same as those described for the alkyl group and the cycloalkyl group.
  • Examples of the alkylene group as X include a chain or cyclic alkylene group, and preferable numbers of carbon atoms and specific examples thereof are the same as those described for the chain alkylene group and the cyclic alkylene group as R 2 .
  • a repeating unit having a partial structure represented by formula (KY-5) is more preferred.
  • R 2 represents a chain or cyclic alkylene group, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different.
  • R 3 represents a linear, branched or cyclic hydrocarbon group in which part or all of the hydrogen atoms on the constituent carbons are substituted with fluorine atoms.
  • X represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
  • * represents a bond to the main chain or side chain of the resin.
  • n represents the number of repetitions, and represents an integer of 0 to 5.
  • m is the number of substituents and represents an integer of 0 to 7.
  • Preferred ranges and specific examples of the number of carbon atoms in R 2 to R 4 and X are the same as those described in the formula (KY-4).
  • the structure of —R 2 —Z— is preferably a structure represented by — (CH 2 ) 1 —COO— (l represents an integer of 1 to 5).
  • the repeating unit having a group that is decomposed by the action of the alkali developer and increases the solubility in the alkali developer is preferably a repeating unit represented by the following general formula (1).
  • Z 1 represents a halogen atom, a hydrogen atom, or an alkyl group.
  • L 1 represents a (n + 1) -valent linking group.
  • X 1 represents a group represented by * -Y 1 -R 1 .
  • * - represents a bond to L 1.
  • * - represents a bond to L 1.
  • R 1 represents an electron-withdrawing group.
  • n represents a positive integer. When n is 2 or more, a plurality of X 1 may be the same as or different from each other.
  • the halogen atom of Z 1 a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • the alkyl group for Z 1 is not particularly limited, but is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group.
  • the alkyl group for Z 1 may have a substituent.
  • Preferred substituents include a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a cyano group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, a monoalkylamino group, Examples thereof include a dialkylamino group, an arylamino group, and a diarylamino group.
  • the (n + 1) valent linking group as L 1 is preferably a divalent or trivalent linking group (in other words, n is preferably 1 or 2), and is a divalent linking group. Is more preferable (in other words, n is preferably 1).
  • the linking group as L 1 is a divalent linking group
  • the divalent linking group as L 1 is an alkylene group, an arylene group, a group having a lactone structure, or a group composed of a combination of two or more thereof. It is preferred that The alkylene group is not particularly limited, but is preferably an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the arylene group is not particularly limited, but is preferably an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, and more preferably an arylene group having 6 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the group having a lactone structure include, but are not particularly limited to, groups obtained by removing two hydrogen atoms from a structure containing a lactone ring structure represented by General Formula (KA-1).
  • the alkylene group and the arylene group may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a cyano group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, Examples thereof include an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, and a diarylamino group.
  • the group having a lactone structure may have a substituent.
  • Preferred substituents are the same as the substituents that the ring structure represented by formula (KA-1) may have.
  • specific examples of the (n + 1) -valent linking group include groups obtained by removing any (n-1) hydrogen atoms from the specific examples of the divalent linking group described above. Can be mentioned.
  • X 1 represents a group represented by * -Y 1 -R 1 .
  • * - represents a bond to L 1.
  • * - represents a bond to L 1.
  • R 1 represents an electron-withdrawing group.
  • the electron-withdrawing group for R 1 is not particularly limited, but is preferably a partial structure represented by the above formula (EW).
  • R 1 is preferably an electron-withdrawing group having a fluorine atom.
  • Ra represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
  • the content of the repeating unit (A3) contained in the polymer (A) is preferably from 10 to 90 mol%, more preferably from 20 to 80 mol%, more preferably from 30 to 80 mol%, based on all repeating units of the polymer (A). 70 mol% is more preferred.
  • the polymer (A) preferably contains a repeating unit having a group that decomposes under the action of an acid to increase polarity (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”).
  • the acid-decomposable group preferably has a structure in which a polar group is protected by a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid (leaving group).
  • the polar group include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, and an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group.
  • the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group and refers to a hydroxyl group other than a hydroxyl group (phenolic hydroxyl group) directly bonded to an aromatic ring. Aliphatic alcohols substituted with a functional group (such as a hexafluoroisopropanol group) are excluded.
  • the alcoholic hydroxyl group is preferably a hydroxyl group having a pKa (acid dissociation constant) of 12 or more and 20 or less.
  • Preferred polar groups include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), and a sulfonic acid group.
  • Preferred groups as the acid-decomposable group are groups in which a hydrogen atom of these groups is substituted with a group capable of leaving by the action of an acid (leaving group).
  • Examples of the group leaving by the action of an acid (leaving group) include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), and- C (R 01 ) (R 02 ) (OR 39 ) and the like.
  • R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • R 36 and R 37 may combine with each other to form a ring.
  • R 01 and R 02 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • the alkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl And octyl groups.
  • Cycloalkyl group R 36 ⁇ R 39, R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic.
  • a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • the polycyclic type is preferably a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, for example, adamantyl, norbornyl, isobornyl, camphanyl, dicyclopentyl, ⁇ -pinel, tricyclodecanyl, tetracyclododecyl And an androstanyl group.
  • the aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
  • the aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
  • the alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
  • the ring formed by bonding R 36 and R 37 to each other is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
  • cycloalkyl group a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferable. .
  • the acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, or a tertiary alkyl ester group, and more preferably an acetal group or a tertiary alkyl ester group.
  • the polymer (A) preferably has a repeating unit represented by the following general formula (AI) as a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
  • T represents a single bond or a divalent linking group.
  • Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group or a cycloalkyl group. Any two of Rx 1 to Rx 3 may or may not form a ring structure.
  • Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, an arylene group, -COO-Rt-, -O-Rt-, and the like.
  • Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group.
  • T is preferably a single bond or -COO-Rt-.
  • Rt is preferably a chain alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably —CH 2 —, — (CH 2 ) 2 —, or — (CH 2 ) 3 —. T is more preferably a single bond.
  • Xa 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group of Xa 1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably, a fluorine atom).
  • the alkyl group of Xa 1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group.
  • the alkyl group for Xa 1 is preferably a methyl group.
  • the alkyl group for Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and may be a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group. And a t-butyl group.
  • the carbon number of the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably 1 to 3.
  • some of the carbon-carbon bonds may be double bonds.
  • Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group Are preferred.
  • Examples of the ring structure formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, a cycloheptyl ring, and a cyclooctane ring, or a norbornane ring or a tetracyclo ring.
  • a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, a cycloheptyl ring, and a cyclooctane ring, or a norbornane ring or a tetracyclo ring.
  • Polycyclic cycloalkyl rings such as a decane ring, a tetracyclododecane ring, and an adamantane ring are preferred.
  • a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, or an adamantane ring is more preferred.
  • the ring structure formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 the following structures are also preferable.
  • the polymer (A) also preferably has, as a repeating unit having an acid-decomposable group, a repeating unit described in paragraphs [0336] to [0369] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1.
  • the polymer (A) is decomposed by the action of an acid described in paragraphs [0363] to [0364] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1 as a repeating unit having an acid-decomposable group to form an alcohol. You may have the repeating unit containing the group which produces a basic hydroxyl group.
  • the polymer (A) may contain one type of repeating unit having an acid-decomposable group, or may contain two or more types in combination.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the polymer (A) (the total thereof when there are a plurality of repeating units having an acid-decomposable group) is based on all the repeating units of the polymer (A). Therefore, it is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, and still more preferably 30 to 70 mol%.
  • the polymer (A) preferably has a repeating unit having an acid group.
  • Examples of the acid group include a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, and a bis (alkyl Carbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, and tris (alkylsulfonyl) methylene group.
  • examples of the acid group include a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol).
  • the polymer (A) preferably has a repeating unit having an acid group having a fluorine atom (for example, a fluorinated alcohol group).
  • the content of the repeating unit having an acid group contained in the polymer (A) is preferably from 10 to 90 mol%, more preferably from 20 to 80 mol%, and more preferably from 30 to 80 mol%, based on all repeating units of the polymer (A). More preferably, it is about 70 mol%.
  • the polymer (A) has, in addition to the above-mentioned repeating structural units, dry etching resistance, suitability for a standard developer, substrate adhesion, a resist profile, and resolution, heat resistance, sensitivity, and the like, which are general necessary characteristics of a resist. It may have various repeating structural units for adjustment purposes. Examples of such a repeating structural unit include, but are not limited to, a repeating structural unit corresponding to a monomer.
  • the method for producing the polymer (A) is not particularly limited, but it can be produced by controlling the reactivity of the polymer (A) at the beginning of the polymerization reaction (such as at the beginning of the monomer dropping step).
  • Mz / Mw of the polymer (A) is 1.4 or less, preferably 1.3 or less. Further, Mz / Mw of the polymer (A) is preferably 1.0 or more, more preferably 1.1 or more, and further preferably more than 1.2.
  • Mz / Mw is 1.3 or less and the degree of dispersion (Mw / Mn) is 1.2 or more from the viewpoint of in-plane uniformity. Further, it is preferable that Mz / Mw is larger than 1.2 and 1.3 or less from the viewpoint of film thickness in-plane uniformity.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer (A) is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 50,000, still more preferably from 3,000 to 20,000, and from 5,000 to 20,000. 15,000 is particularly preferred.
  • the dispersity (Mw / Mn) is usually from 1.0 to 3.0, preferably from 1.0 to 2.6, more preferably from 1.0 to 2.0, and further preferably from 1.1 to 2.0. preferable.
  • the content of the polymer (A) in the total solid content of the composition of the present invention is generally 0.2% by mass or more. 1.0 mass% or more is preferable, 2.0 mass% or more is more preferable, and 3.0 mass% or more is still more preferable.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 20.0% by mass or less, more preferably 10.0% by mass or less, and even more preferably 5.0% by mass or less.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is a resin having a group (hereinafter, also referred to as “acid-decomposable group”) which decomposes under the action of an acid to increase polarity (hereinafter, also referred to as “acid-decomposable group”). ) Or “polymer (B)".
  • acid-decomposable group a group which decomposes under the action of an acid to increase polarity
  • polymer (B) or "polymer (B)”.
  • the pattern forming method of the present invention typically, when an alkali developing solution is used as a developing solution, a positive pattern is preferably formed, and when an organic developing solution is used as a developing solution. Is preferably formed in a negative pattern.
  • the polymer (B) preferably has a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • a known resin can be appropriately used as the polymer (B).
  • the polymer (B) For example, paragraphs [0055] to [0191] of US Patent Application Publication No. 2016/02744458 A1, paragraphs [0035] to [0085] of US Patent Application Publication No. 2015 / 0004544A1, and US Patent Application Publication 2016 / 0147150A1.
  • Known resins disclosed in paragraphs [0045] to [0090] of the specification can be suitably used as the resin (A).
  • Examples of the acid-decomposable group include those similar to the acid-decomposable group in the repeating unit having an acid-decomposable group in the polymer (A), and the preferable range is also the same.
  • the polymer (B) preferably has a repeating unit represented by the above general formula (AI) as a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • the polymer (B) has, as a repeating unit having an acid-decomposable group, a repeating unit described in paragraphs [0336] to [0369] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1.
  • the polymer (B) is decomposed by the action of an acid described in paragraphs [0363] to [0364] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1 as a repeating unit having an acid-decomposable group to form an alcohol. You may have the repeating unit containing the group which produces a basic hydroxyl group.
  • the polymer (B) may contain one type of repeating unit having an acid-decomposable group, or may contain two or more types in combination.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the polymer (B) (when there are a plurality of repeating units having an acid-decomposable group, the total thereof) is based on all the repeating units of the polymer (B). Therefore, it is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, and still more preferably 30 to 70 mol%.
  • the polymer (B) preferably has a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure.
  • Any lactone structure or sultone structure can be used as long as it has a lactone structure or a sultone structure, but it is preferably a 5- to 7-membered lactone structure or a 5- to 7-membered sultone structure.
  • Other ring structures in which a bicyclic structure or a spiro structure is formed in a membered lactone structure and another ring structure is formed in a 5- to 7-membered sultone structure in which a bicyclo structure or a spiro structure is formed. are more preferably condensed.
  • LC1-1) lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-21) or a sultone structure represented by any of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3) It is more preferred to have a repeating unit. Further, a lactone structure or a sultone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-8), (LC1-16), (LC1-21), and (SL1-1).
  • the lactone structure portion or the sultone 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 carboxyl group.
  • a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group More preferred are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, and an acid-decomposable group.
  • n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different. Further, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring.
  • the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably a repeating unit represented by the following general formula (III).
  • A represents an ester bond (a group represented by —COO—) or an amide bond (a group represented by —CONH—).
  • n is the number of repetitions of the structure represented by -R 0 -Z-, represents an integer of 0 to 5, is preferably 0 or 1, and is more preferably 0. When n is 0, -R 0 -Z- does not exist and becomes a single bond.
  • R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. When there are a plurality of R 0 s , each independently represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.
  • Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond.
  • Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, or a urea bond independently when there are a plurality of them.
  • R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
  • R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group (preferably a methyl 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 following monomers are also suitably used as a raw material of the polymer (B).
  • the polymer (B) may have a repeating unit having a carbonate structure.
  • the carbonate structure is preferably a cyclic carbonate structure.
  • the repeating unit having a cyclic carbonate structure is preferably a repeating unit represented by the following general formula (A-1).
  • R A 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
  • n represents an integer of 0 or more.
  • R A 2 represents a substituent.
  • R A 2 are each independently of when n is 2 or more, it represents a substituent.
  • A represents a single bond or a divalent linking group.
  • the polymer (B) is a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, and is described in paragraphs [0370] to [0414] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1. ] Is preferable.
  • the polymer (B) may include one type of repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, or may include two or more types in combination. .
  • the content of a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure contained in the polymer (B) (selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure) is preferably from 5 to 70 mol%, more preferably from 10 to 65 mol%, based on all the repeating units of the polymer (B). More preferably, it is even more preferably 20 to 60 mol%.
  • the polymer (B) preferably has a repeating unit having a polar group.
  • the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxyl group, and a fluorinated alcohol group.
  • the repeating unit having a polar group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. Further, the repeating unit having a polar group preferably does not have an acid-decomposable group.
  • the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group or a norbornane group.
  • the repeating unit having a polar group examples include the repeating units disclosed in paragraphs [0415] to [0433] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1.
  • the polymer (B) may include one type of repeating unit having a polar group, or may include two or more types in combination.
  • the content of the repeating unit having a polar group is preferably from 5 to 40 mol%, more preferably from 5 to 30 mol%, even more preferably from 10 to 25 mol%, based on all repeating units in the polymer (B). .
  • the polymer (B) can further have a repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group.
  • the repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group preferably has an alicyclic hydrocarbon structure. Examples of the repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group include the repeating units described in paragraphs [0236] to [0237] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0026083A1. Preferred examples of the monomer corresponding to the repeating unit having neither the acid-decomposable group nor the polar group are shown below.
  • the repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group include a repeating unit disclosed in paragraph [0433] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1.
  • the polymer (B) may include one type of repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group, or may include two or more types in combination.
  • the content of the repeating unit having neither the acid-decomposable group nor the polar group is preferably from 5 to 40 mol%, more preferably from 5 to 30 mol%, based on all the repeating units in the polymer (B). And more preferably 5 to 25 mol%.
  • the polymer (B) has, in addition to the above-mentioned repeating structural units, dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are general necessary properties of resist. It may have various repeating structural units for adjustment purposes. Examples of such a repeating structural unit include, but are not limited to, a repeating structural unit corresponding to a monomer.
  • the monomer for example, a compound having one addition-polymerizable unsaturated bond selected from acrylates, methacrylates, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, and the like Can be mentioned.
  • a compound having one addition-polymerizable unsaturated bond selected from acrylates, methacrylates, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, and the like
  • it may be copolymerized.
  • the molar ratio of each repeating structural unit is appropriately set in order to adjust various performances.
  • the polymer (B) does not substantially have an aromatic group from the viewpoint of ArF light transmittance. More specifically, in all the repeating units of the polymer (B), the repeating unit having an aromatic group is preferably at most 5 mol%, more preferably at most 3 mol%, and is ideal. Is more preferably 0% by mole, that is, having no repeating unit having an aromatic group. Further, the polymer (B) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • all of the repeating units are preferably composed of (meth) acrylate-based repeating units.
  • the acrylate-based repeating unit accounts for 50 mol% or less based on all repeating units of the polymer (B).
  • the polymer (B) When the composition of the present invention is used for KrF exposure, EB exposure or EUV exposure, the polymer (B) preferably contains a repeating unit having an aromatic hydrocarbon group. More preferably, the polymer (B) contains a repeating unit containing a phenolic hydroxyl group. Examples of the repeating unit containing a phenolic hydroxyl group include a hydroxystyrene repeating unit and a hydroxystyrene (meth) acrylate repeating unit.
  • the polymer (B) is a group in which a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group is decomposed and eliminated by the action of an acid (leaving group).
  • the content of the repeating unit having an aromatic hydrocarbon group contained in the polymer (B) is preferably from 30 to 100 mol%, more preferably from 40 to 100 mol%, based on all repeating units in the polymer (B). More preferably, it is more preferably 50 to 100 mol%.
  • the weight average molecular weight of the polymer (B) is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 20,000, still more preferably from 3,000 to 15,000, and from 3,000 to 11,000. Is particularly preferred.
  • the dispersity (Mw / Mn) is usually from 1.0 to 3.0, preferably from 1.0 to 2.6, more preferably from 1.0 to 2.0, and further preferably from 1.1 to 1.6. preferable.
  • the content of the polymer (B) in the total solid content of the composition of the present invention is generally 20% by mass or more. It is preferably at least 40% by mass, more preferably at least 60% by mass, even more preferably at least 80% by mass.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and even more preferably 97% by mass or less.
  • the composition of the present invention contains a crosslinking agent (G) described below
  • the composition of the present invention contains an alkali-soluble polymer (E) having a phenolic hydroxyl group (hereinafter, also referred to as “polymer (E)”). It is preferred to contain.
  • the polymer (E) preferably contains a repeating unit having a phenolic hydroxyl group. In this case, typically, a negative pattern is suitably formed.
  • the crosslinking agent (G) may be in a form supported by the polymer (E).
  • the polymer (E) may contain the above-mentioned acid-decomposable group.
  • the repeating unit having a phenolic hydroxyl group contained in the polymer (E) is not particularly limited, but is preferably a repeating unit represented by the following general formula (II).
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent (preferably a methyl group), or a halogen atom (preferably a fluorine atom).
  • B ′ represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ar ′ represents an aromatic ring group.
  • m represents an integer of 1 or more.
  • the content of the resin (E) in the total solid content of the composition of the present invention is generally 30% by mass or more. It is preferably at least 40% by mass, more preferably at least 50% by mass. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 85% by mass or less.
  • the resin (B) the resins disclosed in paragraphs [0142] to [0347] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0282720A1 can be suitably used.
  • composition of the present invention may contain both the polymer (A) and the polymer (E).
  • the composition of the present invention typically contains a photoacid generator (hereinafter, also referred to as “photoacid generator (C)”).
  • the photoacid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • a compound that generates an organic acid upon irradiation with actinic rays or radiation is preferable.
  • Examples include a sulfonium salt compound, an iodonium salt compound, a diazonium salt compound, a phosphonium salt compound, an imidosulfonate compound, an oxime sulfonate compound, a diazodisulfone compound, a disulfone compound, and an o-nitrobenzyl sulfonate compound.
  • a known compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation can be appropriately selected and used alone or as a mixture thereof.
  • paragraphs [0125] to [0319] of US Patent Application Publication 2016 / 0070167A1 paragraphs [0086] to [0094] of US Patent Application Publication 2015 / 0004544A1, and US Patent Application Publication 2016 / 0237190A1.
  • Known compounds disclosed in paragraphs [0323] to [0402] of the specification can be suitably used as the photoacid generator (C).
  • ⁇ Preferred embodiments of the photoacid generator (C) include, for example, compounds represented by the following formulas (ZI), (ZII) and (ZIII).
  • R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
  • the carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
  • Two of R 201 to R 203 may combine 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 and a pentylene group) and —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —. it can.
  • Z - represents an anion.
  • Preferred embodiments of the cation in the general formula (ZI) include the corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described later.
  • the photoacid generator (C) may be a compound having a plurality of structures represented by the general formula (ZI). For example, at least one of R 201 ⁇ R 203 of the compound represented by formula (ZI), and at least one of R 201 ⁇ R 203 of another compound represented by formula (ZI), a single bond Alternatively, a compound having a structure bonded via a linking group may be used.
  • Compound (ZI-1) is an arylsulfonium compound in which at least one of R 201 to R 203 in formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.
  • R 201 to R 203 may be an aryl group, or some of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • arylsulfonium compound examples include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, an aryldialkylsulfonium compound, a diarylcycloalkylsulfonium compound, and an aryldicycloalkylsulfonium compound.
  • the aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue.
  • the two or more aryl groups may be the same or different.
  • the alkyl group or the cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has, if necessary, is a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 15 carbon atoms.
  • Groups are preferable, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
  • the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 each independently represent an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, having 3 to 15 carbon atoms), or an aryl group (for example, having 6 to 14), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group as a substituent.
  • Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represent an organic group having no aromatic ring.
  • the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a hetero atom.
  • the organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, and preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, Or an alkoxycarbonylmethyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
  • the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are preferably a straight-chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Examples thereof include a butyl group and a pentyl group) and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group).
  • R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • Compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3) and having a phenacylsulfonium salt structure.
  • R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group.
  • R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
  • R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
  • R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure.
  • each of these ring structures may independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
  • the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic hetero ring, and a polycyclic fused ring in which two or more of these rings are combined.
  • the ring structure include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
  • the group formed by combining R 5c and R 6c , and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group.
  • Zc - represents an anion.
  • Compound (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).
  • l represents an integer of 0 to 2.
  • r represents an integer of 0 to 8.
  • 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 represents 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. These groups may have a substituent.
  • R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. These groups may have a substituent.
  • Two R 15 may combine with each other to form a ring.
  • the ring skeleton may include a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • Z ⁇ represents an anion.
  • 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, an n- A butyl group or a t-butyl group is more preferred.
  • R 204 to R 207 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group of R 204 to R 207 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group of R 204 to R 207 may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like.
  • 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 of R 204 to R 207 preferably, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Examples thereof include a butyl group and a pentyl group) and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group).
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may each independently have a substituent.
  • substituents which the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have include, for example, an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (for example, having 3 to 15 carbon atoms) 15), an aryl group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • Z ⁇ represents an anion.
  • 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 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 a plurality of R 4 and R 5 are present, R 4 and R 5 are the same; But they may be different.
  • L represents a divalent linking group, and when a plurality of L are present, 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.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Xf is more preferably a fluorine atom or CF 3 . In particular, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.
  • 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. When a plurality of R 4 and R 5 are present, they may be the same or 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 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 a plurality of L are present, L may be the same or different.
  • -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.
  • the monocyclic alicyclic group include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • polycyclic alicyclic group examples include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • 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.
  • the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • the polycyclic compound can suppress acid diffusion more.
  • the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity.
  • Examples of the aromatic heterocyclic ring 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 having no aromaticity examples include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • lactone ring and the sultone ring examples include the lactone structure and the sultone structure exemplified in the aforementioned resin.
  • the heterocyclic ring in the heterocyclic group a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferred.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • the substituent may be, for example, an alkyl group (which may be linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (which may be any of a monocyclic, polycyclic, and spiro ring). Often having 3 to 20 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid. Ester groups are mentioned.
  • the carbon constituting the cyclic organic group (carbon contributing to ring formation) may be a carbonyl carbon.
  • X B1 and X B2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having no fluorine atom.
  • X B1 and X B2 are preferably a hydrogen atom.
  • X B3 and X B4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • at least one of XB3 and XB4 is a fluorine atom or a monovalent organic group having a fluorine atom
  • both XB3 and XB4 are a fluorine atom or a monovalent organic group having a fluorine atom. Is more preferred.
  • both X B3 and X B4 are alkyl groups substituted with fluorine.
  • L, q and W are the same as in the general formula (3).
  • each Xa independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • Xb each independently represents a hydrogen atom or an organic group having no fluorine atom.
  • Z in the general formula (ZI) -, Z in the general formula (ZII) -, Zc in formula (ZI-3) -, and Z in the general formula (ZI-4) - may be a benzenesulfonic acid anion Often, a benzenesulfonate anion substituted by a branched alkyl group or a cycloalkyl group is preferred.
  • Ar represents an aryl group, and may further have a substituent other than a sulfonate anion and a-(DB) group.
  • substituent which may be further include a fluorine atom and a hydroxyl group.
  • N represents an integer of 0 or more.
  • n is preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3, and most preferably 3.
  • D represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a sulfoxide group, a sulfone group, a sulfonate group, an ester group, and a group composed of a combination of two or more of these.
  • B represents a hydrocarbon group
  • D is a single bond and B is an aliphatic hydrocarbon structure.
  • B is more preferably an isopropyl group or a cyclohexyl group.
  • the photoacid generator may be in the form of a low molecular weight compound or may be in a form incorporated into a part of the polymer. Further, the form of the low molecular compound and the form incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
  • the photoacid generator is preferably in the form of a low molecular compound.
  • the molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, and still more preferably 1,000 or less.
  • the photoacid generator When the photoacid generator is in a form incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the polymer (A) described above, or incorporated in a resin different from the polymer (A). Is also good.
  • One photoacid generator may be used alone, or two or more photoacid generators may be used in combination.
  • the content of the photoacid generator in the composition (when there are plural kinds thereof, the total thereof) is preferably from 0.1 to 35% by mass, more preferably from 0.5 to 25% by mass, based on the total solid content of the composition. Is more preferably 3 to 20% by mass, and particularly preferably 3 to 15% by mass.
  • the composition of the present invention preferably contains an acid diffusion controller (D).
  • the acid diffusion controller (D) acts as a quencher for trapping an acid generated from an acid generator or the like at the time of exposure and suppressing a reaction of the acid-decomposable resin in an unexposed portion due to an extra generated acid. .
  • a basic compound (DA), a basic compound (DB) whose basicity decreases or disappears upon irradiation with actinic rays or radiation, an onium salt (DC) which becomes a weak acid relatively to an acid generator, a nitrogen atom And a low molecular weight compound (DD) having a group capable of leaving by the action of an acid, or an onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in a cation portion can be used as an acid diffusion controller.
  • a known acid diffusion controlling agent can be appropriately used.
  • R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group. Represents a group (having 6 to 20 carbon atoms).
  • R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
  • R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different, and each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl group in the general formulas (A) and (E) may have a substituent or may be unsubstituted.
  • the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
  • guanidine As the basic compound (DA), guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like are preferable, and imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, Compounds having a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond, and aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond are more preferable.
  • a basic compound (DB) whose basicity decreases or disappears upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter, also referred to as “compound (DB)”) has a proton acceptor functional group, and It is a compound that is decomposed by irradiation with radiation to decrease or disappear the proton acceptor property, or change from the proton acceptor property to acidic.
  • the proton acceptor functional group is a group having a group or an electron capable of interacting electrostatically with a proton, and a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or a ⁇ conjugate.
  • the nitrogen atom having a lone pair that does not contribute to ⁇ conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following 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 structures.
  • the compound (DB) is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to reduce or eliminate the proton acceptor property, or generate a compound changed from the proton acceptor property to acidic.
  • the decrease or disappearance of the proton acceptor property, or the change from the proton acceptor property to acidic is a change in the proton acceptor property due to the addition of a proton to the proton acceptor functional group.
  • the proton acceptor property can be confirmed by performing pH measurement.
  • the acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposition of the compound (DB) upon irradiation with actinic rays or radiation preferably satisfies pKa ⁇ 1, more preferably ⁇ 13 ⁇ pKa ⁇ 1, and ⁇ 13 ⁇ pKa. ⁇ -3 is more preferred.
  • the acid dissociation constant pKa indicates the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution, and is defined, for example, in Chemical Handbook (II) (4th revised edition, 1993, edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.). The lower the value of the acid dissociation constant pKa, the higher the acid strength. Specifically, the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution can be actually measured by measuring the acid dissociation constant at 25 ° C. using an infinitely diluted aqueous solution. Alternatively, a value based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values can be obtained by calculation using the following software package 1. All the pKa values described in this specification indicate values calculated by using this software package.
  • an onium salt (DC) which becomes a relatively weak acid with respect to the acid generator can be used as an acid diffusion controller.
  • DC onium salt
  • the acid generator is generated from the acid generator by actinic radiation or irradiation.
  • the weak acid is released by salt exchange to produce an onium salt having a strong acid anion.
  • the strong acid is exchanged for a weak acid having a lower catalytic ability, so that the acid is apparently deactivated and the acid diffusion can be controlled.
  • the onium salt that becomes a relatively weak acid with respect to the acid generator is preferably a compound represented by the following general formulas (d1-1) to (d1-3).
  • R 51 is a hydrocarbon group which may have a substituent
  • Z 2c is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent (however, , A fluorine atom is not substituted)
  • R 52 is an organic group
  • Y 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group or an arylene group
  • Rf is a fluorine atom.
  • each M + is independently an ammonium cation, a sulfonium cation, or an iodonium cation.
  • Preferred examples of the sulfonium cation or iodonium cation represented by M + include a sulfonium cation exemplified by the general formula (ZI) and an iodonium cation exemplified by the general formula (ZII).
  • An onium salt (DC) which becomes a weak acid relatively to an acid generator has a compound in which a cation site and an anion site are in the same molecule, and the cation site and the anion site are linked by a covalent bond ( Hereinafter, it may be referred to as “compound (DCA)”.
  • the compound (DCA) is preferably a compound represented by any of the following formulas (C-1) to (C-3).
  • R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a substituent having 1 or more carbon atoms.
  • L 1 represents a divalent linking group or a single bond linking a cation site and an anion site.
  • -X - is, -COO -, -SO 3 - represents an anion portion selected from -R 4 -, -SO 2 -, and -N.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may combine with each other to form a ring structure.
  • two of R 1 to R 3 together represent one divalent substituent, and may be bonded to an N atom by a double bond.
  • Examples of the substituent having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, and a cycloalkylamino.
  • a carbonyl group and an arylaminocarbonyl group Preferably, it is an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • L 1 as a divalent linking group includes a linear or branched alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and a mixture of these two types. Examples include groups obtained by combining the above. 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.
  • a low molecular compound (DD) having a nitrogen atom and having a group capable of leaving by the action of an acid has a group capable of leaving by the action of an acid on the nitrogen atom.
  • the amine derivative has The group which is eliminated by the action of an acid is preferably an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminal ether group, and more preferably a carbamate group, or a hemiaminal ether group.
  • the molecular weight of the compound (DD) is preferably from 100 to 1,000, more preferably from 100 to 700, and still more preferably from 100 to 500.
  • Compound (DD) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
  • the protective group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
  • Rb is each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), or an aralkyl group ( It preferably represents 1 to 10 carbon atoms or an alkoxyalkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms). Rb may be mutually connected to form a ring.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are each independently a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, a functional group such as an oxo group, an alkoxy group, or It may be substituted with a halogen atom.
  • Rb The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.
  • Rb a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group is preferable, and a linear or branched alkyl group, or a cycloalkyl group is more preferable.
  • the ring formed by two Rb's being connected to each other include alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, heterocyclic hydrocarbons, and derivatives thereof.
  • Specific examples of the structure of the group represented by the general formula (d-1) include, but are not limited to, the structure disclosed in paragraph [0466] of US Patent Publication US2012 / 0135348A1. .
  • the compound (DD) preferably has a structure represented by the following general formula (6).
  • 1 represents an integer of 0 to 2
  • m represents an integer of 1 to 3
  • satisfies 1 + m 3.
  • Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • the two Ras may be the same or different, and the two Ras may be mutually connected to form a heterocyclic ring with the nitrogen atom in the formula.
  • This heterocyclic ring may contain a hetero atom other than the nitrogen atom in the formula.
  • Rb has the same meaning as Rb in formula (d-1), and preferred examples are also the same.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Ra may be each independently substituted with the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Rb. As a good group, it may be substituted with the same group as described above.
  • the onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation portion is preferably a compound having a basic site containing a nitrogen atom in the cation portion.
  • the basic site is preferably an amino group, and more preferably an aliphatic amino group. More preferably, all of the atoms adjacent to the nitrogen atom in the basic site are a hydrogen atom or a carbon atom. Further, from the viewpoint of improving basicity, it is preferable that an electron-withdrawing functional group (such as a carbonyl group, a sulfonyl group, a cyano group, or a halogen atom) is not directly connected to the nitrogen atom.
  • Preferred specific structures of compound (DE) include, but are not limited to, the compounds disclosed in paragraph [0203] of US Patent Application Publication No. 2015/0309408 A1.
  • Bu represents an n-butyl group.
  • the acid diffusion controller (D) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the acid diffusion controller (D) in the composition (when there are plural kinds thereof, the total thereof) is preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total solid content of the composition, and 0.1 to 10% by mass. 5 mass% is more preferable.
  • the composition of the present invention preferably contains a polymer (A ′) different from the polymer (A) in addition to the polymer (A).
  • Mz / Mw of the polymer (A ′) is more than 1.4.
  • the polymer (A ′) preferably has the group (aa) in the polymer (A).
  • the polymer (A ′) is not particularly limited, but examples thereof include those similar to the polymer (A) except that Mz / Mw is more than 1.4.
  • the content of the polymer (A ') in the composition is preferably from 0.2 to 20% by mass, based on the total solid content of the composition, and from 1.0 to 10% by mass. % By mass is more preferred.
  • the composition of the present invention usually contains a solvent.
  • a known resist solvent can be appropriately used.
  • paragraphs [0665] to [0670] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0070167A1 paragraphs [0210] to [0235] of US Patent Application Publication No. 2015 / 0004544A1
  • US Patent Application Publication 2016 / 0237190A1 paragraphs [0424] to [0426] of the specification and paragraphs [0357] to [0366] of US Patent Application Publication No. 2016 / 02744458A1 can be suitably used.
  • Solvents that can be used in preparing the composition include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), Organic solvents such as monoketone compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may have a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate are exemplified.
  • a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group in the structure and a solvent not containing a hydroxyl group may be used.
  • the solvent containing a hydroxyl group, and the solvent not containing a hydroxyl group the above-described exemplified compounds can be appropriately selected.
  • the solvent containing a hydroxyl group alkylene glycol monoalkyl ether, or alkyl lactate is preferable, and propylene glycol monomethyl ether is preferable.
  • PGME propylene glycol monoethyl ether
  • methyl 2-hydroxyisobutyrate or ethyl lactate is more preferred.
  • alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxy propionate, a monoketone compound which may contain a ring, a cyclic lactone, or an alkyl acetate is preferable, and among these, propylene glycol monomethyl Ether acetate (PGMEA), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone or butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ⁇ -butyrolactone, ethyl ethoxypropionate, cyclohexanone, Cyclopentanone or 2-heptanone is more preferred.
  • PMEA propylene glycol monomethyl Ether acetate
  • ethyl ethoxypropionate 2-heptanone
  • ⁇ -butyrolactone cyclohexanone
  • propylene carbonate is also preferable.
  • the mixing ratio (mass ratio) of the solvent containing a hydroxyl group to the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 20/80 to 60/40. preferable.
  • a mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent containing no hydroxyl group is preferable from the viewpoint of coating uniformity.
  • the solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, may be a single solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate, or may be a mixed solvent of two or more kinds containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the composition of the present invention may contain a compound capable of crosslinking a resin (polymer) by the action of an acid (hereinafter, also referred to as a crosslinking agent (G)).
  • a crosslinking agent G
  • known compounds can be appropriately used as the crosslinking agent (G).
  • known compounds disclosed in paragraphs [0379] to [0431] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0147154A1 and paragraphs [0064] to [0141] of US Patent Application Publication No. 2016 / 0282720A1 are crosslinked. It can be suitably used as the agent (G).
  • the crosslinking agent (G) is a compound having a crosslinkable group capable of crosslinking a resin (polymer).
  • crosslinkable group examples include a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group, an acyloxymethyl group, and an alkoxymethylether group. , An oxirane ring, and an oxetane ring.
  • the crosslinkable group is preferably a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group, an oxirane ring or an oxetane ring.
  • the crosslinking agent (G) is preferably a compound (including a resin) having two or more crosslinking groups.
  • the crosslinking agent (G) is more preferably a phenol derivative, a urea compound (compound having a urea structure) or a melamine compound (compound having a melamine structure) having a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group.
  • the crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the crosslinking agent (G) is preferably from 1 to 50% by mass, more preferably from 3 to 40% by mass, and still more preferably from 5 to 30% by mass, based on the total solid content of the resist composition.
  • the composition of the present invention may or may not contain a surfactant.
  • a surfactant When a surfactant is contained, a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (specifically, a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, or a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom) Is preferred.
  • the composition of the present invention contains a surfactant, it is possible to obtain a resist pattern with good sensitivity and resolution, with low adhesion and low development defects, when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. it can.
  • a surfactant examples include surfactants described in paragraph [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425. Further, surfactants other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in paragraph [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 can also be used.
  • surfactants may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition. More preferred.
  • the content of the surfactant is 10 ppm or more based on the total solid content of the composition, the uneven distribution of the surface of the polymer (A) increases. Thereby, the surface of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film can be made more hydrophobic, and the ability to follow water during immersion exposure is improved.
  • composition of the present invention may further contain an acid proliferating agent, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, a dissolution accelerator, and the like.
  • the thickness of the actinic ray-sensitive film or the radiation-sensitive film made of the composition of the present invention is preferably 90 nm or less, more preferably 85 nm or less, from the viewpoint of improving the resolving power.
  • Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range, giving an appropriate viscosity, and improving coatability or film forming property.
  • the solid content of the composition of the present invention is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3% by mass.
  • the solid content concentration is a mass percentage of the mass of the other resist components excluding the solvent with respect to the total mass of the composition.
  • the composition of the present invention is used by dissolving the above-mentioned components in a predetermined organic solvent, preferably the above-mentioned mixed solvent, filtering this, and then applying it on a predetermined support (substrate).
  • 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 even more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, and still more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • This filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • filter filtration for example, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2002-62667 (JP-A-2002-62667), cyclic filtration may be performed, and a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. And filtration may be performed.
  • the composition may be filtered a plurality of times. Further, the composition may be subjected to a degassing treatment before and after the filtration.
  • the composition of the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition whose properties change in response to irradiation with actinic ray or radiation. More specifically, the composition of the present invention can be used for manufacturing a semiconductor such as an IC (Integrated Circuit), a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, manufacturing a mold structure for imprinting, and other photofabrication processes.
  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used for producing a lithographic printing plate or an acid-curable composition.
  • the resist pattern formed in the present invention can be used in an etching step, an ion implantation step, a bump electrode forming step, a rewiring forming step, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like.
  • the present invention also relates to a method for forming a pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the pattern forming method of the present invention will be described.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film (typically, a resist film) of the present invention will be described.
  • the pattern forming method of the present invention comprises: (I) a step of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film on a support with the above-described actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (film-forming step); (Ii) irradiating the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film with actinic ray or radiation (exposure step); and (Iii) a step (developing step) of developing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film irradiated with the actinic ray or radiation using a developer.
  • the pattern forming method of the present invention is not particularly limited as long as it includes the above steps (i) to (iii), and may further include the following steps.
  • the exposure method in the exposure step may be immersion exposure.
  • the pattern forming method of the present invention preferably includes (iv) a pre-bake (PB: PreBake) step before the (ii) exposure step.
  • the pattern forming method of the present invention preferably includes (v) a post-exposure bake (PEB) step after (ii) the exposing step and before (iii) the developing step.
  • the pattern forming method of the present invention may include (ii) the exposing step a plurality of times.
  • the pattern forming method of the present invention may include (iv) the preheating step a plurality of times.
  • the pattern forming method of the present invention may include (v) a post-exposure baking step a plurality of times.
  • the above-described (i) film forming step, (ii) exposure step, and (iii) developing step can be performed by a generally known method.
  • a resist underlayer film for example, SOG (Spin On Glass), SOC (Spin On Carbon), antireflection film
  • SOG Spin On Glass
  • SOC Spin On Carbon
  • antireflection film is formed between the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and the support. You may.
  • As the resist underlayer film a known organic or inorganic material can be appropriately used.
  • a protective film (top coat) may be formed on the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film.
  • a known material can be appropriately used.
  • composition for forming a protective film disclosed in US Patent Application Publication No. 2013/0244438 and International Patent Application Publication No. 2016 / 157988A can be suitably used.
  • a composition containing the above-mentioned acid diffusion controller is preferable.
  • a protective film may be formed on the active light-sensitive or radiation-sensitive film containing the hydrophobic resin described above.
  • the support is not particularly limited, and is generally used in a process of manufacturing a semiconductor such as an IC, a process of manufacturing a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and a lithography process of other photofabrication.
  • a substrate can be used.
  • Specific examples of the support include an inorganic substrate such as silicon, SiO 2 , and SiN.
  • the heating temperature is preferably from 70 to 130 ° C, more preferably from 80 to 120 ° C, in both (iv) the preheating step and (v) the post-exposure heating step.
  • the heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, even more preferably 30 to 90 seconds in both (iv) the preheating step and (v) the post-exposure heating step. Heating can be performed by means provided in the exposure apparatus and the developing apparatus, and may be performed using a hot plate or the like.
  • the light source wavelength used in the exposure step is not limited, and examples thereof include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-ray, and electron beam.
  • far ultraviolet light is preferred, and its wavelength is preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, and even more preferably 1 to 200 nm.
  • it is a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), an F 2 excimer laser (157 nm), an X-ray, an EUV (13 nm), an electron beam, or the like. EUV or electron beam is preferred.
  • an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer) may be used.
  • an alkali developer is preferable.
  • the alkali developer a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide is usually used.
  • an alkaline aqueous solution such as an inorganic alkali, a primary to tertiary amine, an alcoholamine, and a cyclic amine is also used. Can be used.
  • the alkaline developer may contain an appropriate amount of an alcohol and / or a surfactant.
  • the alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkali developer is usually from 10 to 15.
  • the development time using an alkali developer is usually 10 to 300 seconds. The alkali concentration, pH, and development time of the alkali developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
  • the organic developer is a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents. Preferably it is.
  • 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, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvents include, for example, methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, butanoic acid
  • Examples thereof include butyl, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl prop
  • a plurality of the above-mentioned solvents may be mixed, or a solvent other than the above or water may be mixed.
  • the water content of the entire developer is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, still more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially no moisture.
  • the content of the organic solvent in the organic developer is preferably from 50% by mass to 100% by mass, more preferably from 80% by mass to 100% by mass, and more preferably from 90% by mass to 100% by mass, based on the total amount of the developer. The following is more preferable, and the content is more preferably from 95% by mass to 100% by mass.
  • the organic developer may contain an appropriate amount of a known surfactant, if necessary.
  • the content of the surfactant is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, more preferably 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developer.
  • the organic developer may contain the acid diffusion controller described above.
  • a developing method for example, a method in which a substrate is immersed in a bath filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), a method in which the developing solution is raised on the substrate surface by surface tension and is stopped for a certain period of time (paddle method), Applying a method of spraying the developer on the surface (spray method) or 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 dispense method) can do.
  • the step of developing using an alkaline aqueous solution (alkali developing step) and the step of developing using a developer containing an organic solvent (organic solvent developing step) may be combined.
  • the pattern can be formed without dissolving only the region having the intermediate exposure intensity, so that a finer pattern can be formed.
  • the rinsing liquid used in the rinsing step after the developing step using the alkali developing solution for example, pure water can be used. Pure water may contain an appropriate amount of a surfactant.
  • a process of removing the developing solution or the rinsing solution attached to the pattern with a supercritical fluid may be added. Further, after the rinsing treatment or the treatment with the supercritical fluid, a heating treatment may be performed to remove moisture remaining in the pattern.
  • the rinsing liquid used in the rinsing step after the developing step using a developing solution containing an organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and a general solution containing an organic solvent can be used.
  • 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 is used. Is preferred. Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, ketone-based solvent, ester-based solvent, alcohol-based solvent, amide-based solvent, and ether-based solvent include those similar to those described for the developer containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid used in the rinsing step is more preferably a rinsing liquid containing a monohydric alcohol.
  • a linear, branched or cyclic monohydric alcohol may be mentioned.
  • Examples of the monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, and methyl isobutyl carbinol. .
  • Each component may be used as a mixture of a plurality of components or as a mixture with an organic solvent other than those described above.
  • the water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.
  • the rinsing liquid may contain an appropriate amount of a surfactant.
  • the substrate that has been developed using the organic developing solution is subjected to a cleaning treatment using a rinsing solution containing an organic solvent.
  • the method of the cleaning treatment is not particularly limited. For example, a method of continuously discharging a rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), or immersing the substrate in a bath filled with the rinsing liquid for a predetermined time A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), or the like can be applied.
  • the cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after the cleaning, the substrate is rotated at a rotation speed of 2,000 to 4,000 rpm to remove the rinsing liquid from the substrate.
  • a heating step Post Bake
  • the heating temperature is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C.
  • the heating time is usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, and various materials used in the pattern forming method of the present invention preferably does not contain impurities such as metal components, isomers, and residual monomers.
  • the content of these impurities contained in the above-mentioned various materials is preferably 1 ppm or less, more preferably 100 ppt or less, and still more preferably 10 ppt or less, and it is substantially not contained (below the detection limit of the measuring device). Is particularly preferred.
  • Examples of a method for removing impurities such as metals from the above various materials include filtration using a filter.
  • the pore size of the filter is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 3 nm or less.
  • a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable.
  • the filter may be one that has been washed in advance with an organic solvent.
  • a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. When a plurality of types of filters are used, filters having different pore sizes and / or materials may be used in combination.
  • various materials may be filtered a plurality of times, and the step of filtering a plurality of times may be a circulation filtration step.
  • a filter having reduced eluate as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2016-201426 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2016-201426
  • removal of impurities by an adsorbent may be performed, and filter filtration and an adsorbent may be used in combination.
  • a known adsorbent can be used.
  • an inorganic adsorbent such as silica gel or zeolite, or an organic adsorbent such as activated carbon can be used.
  • Examples of the metal adsorbent include those disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2016-206500 (JP-A-2016-206500).
  • a material having a low metal content is selected as a material constituting the various materials, and a filter filtration is performed on the materials constituting the various materials.
  • a glass lining treatment can be applied to all processes of the manufacturing equipment for synthesizing various materials (binders, PAGs, etc.) of resist components, and a filter for raw materials constituting various materials preferable for reducing metal to ppt order Preferred conditions for the filtration are the same as those described above.
  • 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 treating a resist pattern by a plasma of a gas containing hydrogen disclosed in US Patent Application Publication No. 2015/0104957.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468 JP-A-2004-2354608
  • US Patent Application Publication No. 2010/0020297 Proc. of SPIE Vol.
  • a known method as described in 8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technology for LWR Reduction and Etch Selection Enhancement” may be applied.
  • the resist pattern formed by the above method can be used, for example, in the spacers disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 1991-270227 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 3-270227) and US Patent Application Publication No. 2013/0209941. It can be used as a core material of the process.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device, including the above-described pattern forming method.
  • the electronic device manufactured by the electronic device manufacturing method of the present invention is suitably mounted on electric / electronic equipment (for example, home appliances, OA (Office Automation) related equipment, media related equipment, optical equipment, communication equipment, and the like). Is done.
  • electric / electronic equipment for example, home appliances, OA (Office Automation) related equipment, media related equipment, optical equipment, communication equipment, and the like.
  • the reaction solution was dropped into 300 g of heptane to precipitate a polymer, which was filtered.
  • the filtered solid was washed with 60 g of heptane. Thereafter, the washed solid was dried under reduced pressure to obtain 8.65 g of a polymer (A-5-2).
  • the reaction was further performed at 80 ° C. for 2 hours. After allowing the reaction solution to cool, it was added dropwise to a mixed solution of hexane (800 m / ethyl acetate) over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 19 g of a polymer (1).
  • the weight average molecular weight of the obtained resin was 8,800 in terms of standard polystyrene, and Mw / Mn was 1.92.
  • another polymer (B) shown below was synthesized.
  • Development defect For a pattern formed on a silicon wafer (12-inch diameter) as described above (exposure scan speed was 700 mm / s), a defect inspection apparatus KLA2360 (trade name) manufactured by KLA Tencor Co., Ltd. ), The pixel size of the defect inspection apparatus is set to 0.16 ⁇ m, and the threshold value is set to 20, the measurement is performed in the random mode, and the development defect extracted from the difference caused by the superposition of the comparison image and the pixel unit is detected Then, the number of development defects per unit area (pieces / cm 2 ) was calculated. One inch is 0.0254 m.
  • a having a value of less than 0.2 is A, B is 0.2 to less than 0.4, C is 0.4 to less than 0.6, D is 0.6 to less than 0.8, Those with 1.0 or more were designated as E. The smaller the value, the better the performance.
  • Bu represents an n-butyl group.
  • W-1 Megafac F176 (Dai Nippon Ink Chemical Industry Co., Ltd., fluorine type)
  • W-2 Megafac R08 (Dai Nippon Ink Chemical Industry Co., Ltd., fluorine and silicon type)
  • W-3 Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., silicon-based)
  • W-4 Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Corporation)
  • W-5 PF656 (OMNOVA, fluorine)
  • SL-1 Cyclohexanone
  • SL-2 Propylene glycol monomethyl ether acetate
  • SL-3 Ethyl lactate
  • SL-4 Propylene glycol monomethyl ether
  • SL-5 ⁇ -butyrolactone
  • SL-6 Propylene carbonate
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of achieving both a reduction in development defects and an improvement in film thickness in-plane uniformity at a high level, and an actinic ray-sensitive composition using the same.
  • a radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device can be provided.

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Abstract

本発明は、特定の基を有する重合体(A)と、酸の作用により分解し極性が増大する基を有する重合体(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、前記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMzとした場合、Mz/Mwが1.4以下である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用い羅、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供する。

Description

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、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法に関する。
 KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感光性組成物に含まれるアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる。その後、例えばアルカリ溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のパターンを得る。
 上記方法において、アルカリ現像液としては、種々のものが提案されている。例えば、このアルカリ現像液として、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)の水系アルカリ現像液が汎用的に用いられている。
 半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。解像力を更に高める技術として、投影レンズと試料との間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)を満たす方法(即ち、液浸法)が提唱されている(例えば、特許文献1及び2等)。
 特許文献1では、(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び、(C)極性変換基を少なくとも1つ有する繰り返し単位(c)を有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が開示されている。
 特許文献2は、(A)特定の構造で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、(B)ラクトン環及び/又は水酸基及び/又は無水マレイン酸由来の骨格を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる高分子化合物、(C)高エネルギー線の露光により酸を発生する化合物、(D)有機溶剤を含有することを特徴とするレジスト材料が開示されている。
日本国特開2011-2805号公報 日本国特開2010-134012号公報
 ところで、半導体素子の更なる微細化の要請等に伴って、パターン形成において、現像欠陥の更なる低減化と膜厚面内均一性の更なる向上とを両立できることが好ましい。
 しかしながら、特許文献1及び2に記載の技術は、現像欠陥の低減が達成できるとされてはいるものの、現像欠陥の更なる低減化に加えて、膜厚面内均一性の更なる向上を達成するには、従来技術では難しく未だ改善が望まれるところである。
 そこで、本発明は、現像欠陥の低減と膜厚面内均一性の向上とを高次元で両立可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らの検討により、酸分解性重合体と併用される樹脂として、Z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mz)が1.4以下の重合体を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を使用することにより、驚くべきことに、現像欠陥が低減され、更に膜厚面内均一性も向上できることを見出し、本発明を完成させたものである。
 すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
[1]
 フッ素原子、フッ素原子を有する基、珪素原子を有する基、炭素数が6以上のアルキル基、炭素数が6以上のシクロアルキル基、炭素数が9以上のアリール基、炭素数が10以上のアラルキル基、少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基、及び、少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基からなる群より選択される1つ以上の基を有する重合体(A)と、酸の作用により分解し極性が増大する基を有する重合体(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMzとした場合、Mz/Mwが1.4以下である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[2]
 上記重合体(A)が、フッ素原子又はフッ素原子を有する基を有する繰り返し単位を含む、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[3]
 上記重合体(A)が、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基を有する繰り返し単位を含む、[1]又は[2]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[4]
 上記重合体(A)が、酸の作用により分解し極性が増大する基を有する繰り返し単位を含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[5]
 上記重合体(A)が、フッ素原子を有する酸基を有する繰り返し単位を含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[6]
 上記重合体(A)のMz/Mwが1.3以下である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[7]
 上記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMz、数平均分子量をMnとした場合、Mz/Mwが1.3以下、かつ、Mw/Mnが1.2以上である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[8]
 上記重合体(A)のMz/Mwが1.2よりも大きく1.3以下である、[1]~[7]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[9]
 上記アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基を有する繰り返し単位が、下記一般式(1)で表される繰り返し単位である、[3]~[8]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 上記一般式(1)中、
 Zは、ハロゲン原子、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Lは、(n+1)価の連結基を表す。
 Xは、*-Y-Rで表わされる基を表す。*-はLへの結合手を表す。Yは、*-C(=O)-O-、又は*-O-C(=O)-を表す。*-はLへの結合手を表す。Rは、電子求引性基を表す。
 nは正の整数を表す。nが2以上である場合、複数のXは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
[10]
 上記一般式(1)のXにおけるRが、フッ素原子を有する電子求引性基を表す、[9]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[11]
 [1]~[10]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
[12]
(i)[1]~[10]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、
(ii)上記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程、及び、
(iii)上記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程、を有するパターン形成方法。
[13]
 上記現像液が、アルカリ現像液である、[12]に記載のパターン形成方法。
[14]
 [12]又は[13]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、現像欠陥の低減と膜厚面内均一性の向上とを高次元で両立可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光: Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
 本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV光等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
 本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
 本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを表し、(メタ)アクリルはアクリル及びメタクリルを表す。
 本明細書において、樹脂(重合体)のZ平均分子量(Mz)、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、Mz/Mw及びMw/Mnは、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
〔感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物〕
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、レジスト組成物であることが好ましく、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。また、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。
 本発明のレジスト組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
 以下、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう)に含まれる成分について詳述する。
<重合体(A)>
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、重合体(A)を含有する。
 重合体(A)は、フッ素原子、フッ素原子を有する基、珪素原子を有する基、炭素数が6以上のアルキル基、炭素数が6以上のシクロアルキル基、炭素数が9以上のアリール基、炭素数が10以上のアラルキル基、少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基、及び、少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基からなる群より選択される1つ以上の基(以下「基(aa)」ともいう。)を有し、上記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMzとした場合、Mz/Mwが1.4以下である。
 重合体(A)は、基(aa)を樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に有していてもよく、重合体(A)は、基(aa)を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。
 重合体(A)は、酸に対して安定な繰り返し単位を有することが好ましく、重合体(A)は、基(aa)を、上記酸に対して安定な繰り返し単位中に有することが更に好ましい。換言すれば、重合体(A)が、後述する酸分解性基を有する繰り返し単位に基(aa)が存在しないことが更に好ましい。
 先ず、重合体(A)は、上記のように、基(aa)という高疎水性基を有している。これにより、レジスト膜の表層に重合体(A)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。
 重合体(A)は、レジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、酸分解性重合体とともに使用される重合体(A)のMz/Mwに着目し、このMz/Mwを1.4以下とすることにより、現像欠陥が更に低減され、更に膜厚面内均一性も向上できることを見出した。詳細な理由は定かではないが、下記のように推測される。
 先ず、Mz/Mwを1.4以下とすることで、分子量分布を有する重合体における超高分子量体成分が大幅に低減されるものと考えられる。
 そして、上記超高分子量体成分は、現像液に対して難溶な成分と成り得るものであり、この成分が低減されることで、現像欠陥が更に改善され、また理由は定かではないが、驚くべきことに、更に膜厚面内均一性も向上できるものと考えられる。
 重合体(A)のMz/Mwを1.4以下とする方法としては、特に限定されないが、例えば、上記超高分子量成分が生成しやすい、重合体(A)の重合反応初期(モノマーの滴下工程初期等)における反応性を制御することが挙げられる。
 従来は、重合体を合成するに際して、モノマーや開始剤の種類や量、及び反応温度、反応濃度を調製することは、適宜、行われているが、反応性を、重合反応初期と、それ以外の期とで、変更するようなことは、重合体の合成コストが増大することから、通常、実施しないものである。
 重合体(A)は、フッ素原子を有する基として、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ことが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、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り、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、ナフチル基など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、更に他の置換基を有していてもよい。
 レジスト膜の表面に偏在しやすいため、重合体(A)は、フッ素原子、又は、フッ素原子を有する基を有することが好ましく、フッ素原子、又は、フッ素原子を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。
 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として、好ましくは、下記一般式(F2)~(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(F2)~(F4)中、
 R57~R68は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは、炭素数1~4の直鎖もしくは分岐アルキル基)、又はアリール基(好ましくは、炭素数6~14のアリール基)を表す。但し、R57~R61、R62~R64及びR65~R68のそれぞれにおいて、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。R57~R61及びR65~R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68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アルキル基(好ましくは炭素数1~4)が好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
 一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p-フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
 一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
 一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、-C(CFOH、-C(COH、-C(CF)(CH)OH、-CH(CF)OH等が挙げられ、-C(CFOHが好ましい。
 重合体(A)は、珪素原子を有する基として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、又は環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
 アルキルシリル構造、又は環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基などが挙げられるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(CS-1)~(CS-3)に於いて、
 R12~R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1~20)又はシクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)を表す。
 L3~L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、シクロアルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、又はウレイレン基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
 nは、1~5の整数を表す。nは好ましくは2~4の整数である。
 一般式(F2)~(F4)、及び一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基は、アクリレート又はメタクリレート繰り返し単位に含まれていることが好ましい。
 炭素数が6以上のアルキル基としては、炭素数が6~20のものが好ましく、6~15のものがより好ましく、具体的には、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、デカニル基などが挙げられる。アルキル基は、更に置換基を有していてもよい。更に有し得る好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、シクロアルキル基、水酸基、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、好ましくは、炭素数12以下の置換基である。
 炭素数が6以上のシクロアルキル基としては、炭素数6~20のものが好ましく、6~10のものがより好ましく、具体的には、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。炭素数が6以上のシクロアルキル基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 炭素数が9以上のアリール基としては、炭素数9~20のものが好ましく、炭素数10~20のものがより好ましく、具体的には、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。炭素数が9以上のアリール基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 炭素数が10以上のアラルキル基としては、炭素数が10~20のものが好ましく、炭素数11~20のものがより好ましい。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基における炭素数3以上のアルキル基としては、炭素数3~20個のものが好ましく、炭素数5~20のものがより好ましく、具体的には、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基におけるアリール基としては、例えば、炭素原子数6~20個のものが好ましく、炭素数8~20のものがより好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基における炭素数5以上のシクロアルキル基としては、例えば、炭素数が5~20個のシクロアルキル基が好ましく、炭素数が5~10のものが好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルネル基、アダマンチル基等が挙げられる。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基におけるアリール基の具体例としては、少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基におけるアリール基と同様のものが挙げられる。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述した炭素数が6以上のアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 本発明の好ましい一つの実施形態において、重合体(A)は、アリール基を有する繰り返し単位を有する。
 アリール基を有する繰り返し単位が有するアリール基の具体例及び好ましい範囲としては、少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基におけるアリール基と同様のものが挙げられる。
 本発明の重合体(A)は、下記一般式(aa2-1)で表される繰り返し単位(Aa2)を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 一般式(aa2-1)中、
 S1aは置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれのS1aが同一であっても、互いに異なっていてもよい。
 pは0~5の整数を表す。
 S1aは、置換基を表す。
 S1aにより表される置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、珪素原子を有する基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基等が挙げられる。
 S1aにより表される置換基は、また、上述した基が、2価の連結基に結合した基であってもよく、2価の連結基としては、例えば、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換のシクロアルキレン基、-O-、もしくはこれらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
 S1aにより表されるアルキル基としては、例えば、炭素原子数が1~20個のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。アルキル基は、更に置換基を有していてもよい。更に有し得る好ましい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、シクロアルキル基、水酸基、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、好ましくは、炭素数12以下の置換基である。
 S1aにより表されるシクロアルキル基としては、例えば、炭素原子数が3~10個のシクロアルキル基が好ましく、具体的には、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルネル基、アダマンチル基等が挙げられる。シクロアルキル基は、更に置換基を有していてもよい。更に有し得る好ましい置換基としては、例えば、上述したS1aとしてのアルキル基が有し得る置換基に加え、アルキル基が挙げられる。
 S1aにより表されるアルコキシ基としては、例えば、炭素原子数が1~10個のアルコキシ基が好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。アルコキシ基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述したS1aとしてのアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 S1aにより表されるアシル基としては、例えば、炭素原子数2~10個のものが好ましく、具体的には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基等が挙げられる。アシル基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述したS1aとしてのアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 S1aにより表されるアシルオキシ基としては、例えば、炭素原子数2~10個のものが好ましい。アシルオキシ基におけるアシル基としては、例えば、上述したアシル基と同様の具体例が挙げられ、有し得る置換基も同様である。
 S1aにより表されるアリール基としては、例えば、炭素原子数6~10個のものが好ましく、具体的には、フェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。アリール基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述したS1aとしてのアルキル基又はシクロアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 S1aにより表されるアリールオキシ基、アリールチオ基としては、例えば、炭素原子数2~10個のものが好ましい。アリールオキシ基及びアリールチオ基におけるアリール基としては、例えば、上述したアリール基と同様の具体例が挙げられ、有し得る置換基も同様である。
 S1aにより表されるアラルキル基としては、例えば、炭素原子数7~15個のものが好ましく、具体的には、ベンジル基等が挙げられる。これらの基は、更なる置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、上述したS1aとしてのアルキル基又はシクロアルキル基が有し得る好ましい置換基と同様の基が挙げられる。
 S1aにより表されるアラルキルオキシ基、アラルキルチオ基としては、例えば、炭素原子数7~15個のものが好ましい。アラルキルオキシ基及びアラルキルチオ基におけるアラルキル基としては、例えば、上述したアラルキルと同様の具体例が挙げられ、有し得る置換基も同様である。
 S1aにより表されるアルキルチオ基としては、例えば、炭素原子数1~10個のものが好ましい。アルキルチオ基におけるアルキル基としては、例えば、上述したアルキルと同様の具体例が挙げられ、有し得る置換基も同様である。
 S1aにより表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が挙げられ、フッ素原子及び塩素原子が好ましく、フッ素原子が最も好ましい。
 S1aにより表される、珪素原子を有する基における有機基は、炭素原子を少なくとも1つ含む基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、珪素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)などのヘテロ原子を含んでいてもよい。この有機基は、炭素原子数が1~30個であることが好ましい。
 珪素原子を有する基は、一態様において、下記一般式(S)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式中、
 R、R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、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、ハロゲン原子を表す。
 Lは単結合又は2価の連結基を表す。
 R、R及びRにおけるアルキル基としては、例えば、炭素原子数が1~20のアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 R、R及びRにおけるアルケニル基としては、例えば、炭素原子数が2~10のアルケニル基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 R、R及びRにおけるシクロアルキル基としては、例えば、炭素原子数が3~10のシクロアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 R、R及びRにおけるアルコキシ基としては、例えば、炭素原子数が1~10のアルコキシ基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 R、R及びRにおけるアリール基としては、例えば、炭素原子数が6~10のアリール基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 R、R及びRにおけるアラルキル基としては、例えば、炭素原子数が7~15のアラルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。
 Lにより表される2価の連結基としては、例えば、置換又は無置換のアルキレン基、-O-、-S-、-(C=O)-、又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
 S1aは、一態様において、置換基を有していてもよいアルキル基、ハロゲン原子又は珪素原子を有する基であることが好ましく、アルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、又は珪素原子を有する基であることがより好ましく、アルキル基又は下記一般式(S-1)で表される基であることが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式中、
 R11、R21及びR31は、各々独立に、アルキル基を表す。
 Lは単結合又は2価の連結基を表す。
 R11、R21及びR31としてのアルキル基は、先に述べた一般式(S)におけるR、R及びRとしてのアルキル基と同義であり、Lとしての2価の連結基は、一般式(S)におけるLとしての2価の連結基と同義である。
 pは、上述したように、0~5の整数を表す。pは、好ましくは1~5の整数である。
 重合体(A)における、繰り返し単位(Aa2)の含有率は、重合体(A)中の全繰り返し単位に対し、1~99mol%が好ましく、より好ましくは1~70mol%であり、更に好ましくは1~50mol%であり、特に好ましくは1~30mol%である。
 上記重合体(A)は、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基(以下、「極性変換基」ともいう)を有する繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(A3))ともいう)を含むことが好ましい。
 ここで、極性変換基とは、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基である。例えば、ラクトン基、カルボン酸エステル基(-COO-)、酸無水物基(-C(O)OC(O)-)、酸イミド基(-NHCONH-)、カルボン酸チオエステル基(-COS-)、炭酸エステル基(-OC(O)O-)、硫酸エステル基(-OSOO-)、スルホン酸エステル基(-SOO-)などが挙げられ、ラクトン基又はカルボン酸エステル基(-COO-)が好ましい。
 なお、アクリレートなどにおけるような、繰り返し単位の主鎖に直結のエステル基は、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する機能が劣るため、本発明における極性変換基には含まれない。
 極性変換基としては、一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造におけるXで表される基であることが好ましい。
 すなわち、繰り返し単位(A3)は、一般式(KA-1)及び(KB-1)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、極性変換基が一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造中のXで表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(KA-1)又は(KB-1)におけるXは、カルボン酸エステル基:-COO-、酸無水物基:-C(O)OC(O)-、酸イミド基:-NHCONH-、カルボン酸チオエステル基:-COS-、炭酸エステル基:-OC(O)O-、硫酸エステル基:-OSOO-、スルホン酸エステル基:-SOO-を表す。
 Y及びYは、それぞれ同一でも異なっても良く、電子求引性基を表す。
 なお、繰り返し単位(A3)は、一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造を有する基を有することで、好ましい極性変換基を有するが、一般式(KA-1)で表される部分構造、Y及びYが1価である場合の(KB-1)で表される部分構造の場合のように、該部分構造が結合手を有しない場合は、該部分構造を有する基とは、該部分構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
 一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造は、任意の位置で置換基を介して重合体(A)の主鎖に連結している。
 一般式(KA-1)で表される部分構造は、Xとしての基とともに環構造を形成する構造である。
 一般式(KA-1)におけるXとして好ましくは、カルボン酸エステル基(即ち、KA-1としてラクトン環構造を形成する場合)、及び酸無水物基、炭酸エステル基である。より好ましくはカルボン酸エステル基である。
 一般式(KA-1)で表される環構造は、置換基を有していてもよく、例えば、置換基Zka1をnka個有していてもよい。
 Zka1は、複数ある場合はそれぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基、ラクトン環基、又は電子求引性基を表す。
 Zka1同士が連結して環を形成しても良い。Zka1同士が連結して形成する環としては、例えば、シクロアルキル環、ヘテロ環(環状エーテル環、ラクトン環など)が挙げられる。
 nkaは0~10の整数を表す。好ましくは0~8の整数、より好ましくは0~5の整数、更に好ましくは1~4の整数、最も好ましくは1~3の整数である。
 Zka1としての電子求引性基は、ハロゲン原子に代表される後述のY及びYとしての電子求引性基と同様である。
 なお、上記電子求引性基は、別の電子求引性基で置換されていてもよい。
 Zka1は好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、又は電子求引性基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又は電子求引性基である。なお、エーテル基としては、アルキル基又はシクロアルキル基等で置換されたもの、すなわち、アルキルエーテル基等が好ましい。電子求引性基の好ましい例は、後述のY及びYとしての電子求引性基と同様である。
 Zka1としてのハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 Zka1としてのアルキル基は置換基を有していてもよく、直鎖、分岐のいずれでもよい。直鎖アルキル基としては、好ましくは炭素数1~30、更に好ましくは1~20であり、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デカニル基等が挙げられる。分岐アルキル基としては、好ましくは炭素数3~30、更に好ましくは3~20であり、例えば、i-プロピル基、i-ブチル基、t-ブチル基、i-ペンチル基、t-ペンチル基、i-ヘキシル基、t-ヘキシル基、i-ヘプチル基、t-ヘプチル基、i-オクチル基、t-オクチル基、i-ノニル基、t-デカノイル基等が挙げられる。メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~4のものが好ましい。
 Zka1としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、単環型でもよく、多環型でもよく、有橋式であってもよい。例えば、シクロアルキル基は橋かけ構造を有していてもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、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、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、アンドロスタニル基等が挙げられる。シクロアルキル基としては下記構造も好ましい。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 上記脂環部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基である。
 これらの脂環式構造の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基を表す。上記アルコキシ基としては、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1~4個のものを挙げることができる。アルキル基及びアルコキシ基が有してもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~4)等を挙げることができる。
 Zka1のラクトン環基としては、後述する(KA-1-1)~(KA-1-17)のいずれかで表される構造から水素原子を除した基が挙げられる。
 Zka1のアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。
 Zka1のアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基が更に有し得る置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、上記のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ベンジル基、フエネチル基、クミル基等のアラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、上記のアルケニル基、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基、上記のアリール基、フエノキシ基等のアリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基等を挙げることができる。
 一般式(KA-1)におけるXがカルボン酸エステル基であり、一般式(KA-1)が示す部分構造がラクトン環であることが好ましく、5~7員環ラクトン環であることが好ましい。
 なお、下記(KA-1-1)~(KA-1-17)におけるように、一般式(KA-1)で表される部分構造としての5~7員環ラクトン環に、ビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環していることが好ましい。
 一般式(KA-1)で表される環構造が結合してもよい周辺の環構造については、例えば、下記(KA-1-1)~(KA-1-17)におけるもの、又はこれに準じたものを挙げることができる。
 一般式(KA-1)が示すラクトン環構造を含有する構造として、下記(KA-1-1)~(KA-1-17)のいずれかで表される構造がより好ましい。なお、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましい構造としては、(KA-1-1)、(KA-1-4)、(KA-1-5)、(KA-1-6)、(KA-1-13)、(KA-1-14)、(KA-1-17)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
 上記ラクトン環構造を含有する構造は、置換基を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基としては、上記一般式(KA-1)が示す環構造が有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。
 ラクトン構造は光学活性体が存在するものもあるが、いずれの光学活性体を用いてもよい。また、1種の光学活性体を単独で用いても、複数の光学活性体を混合して用いてもよい。1種の光学活性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90%以上のものが好ましく、より好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上である。
 一般式(KB-1)のXとして好ましくは、カルボン酸エステル基(-COO-)を挙げることができる。
 一般式(KB-1)におけるY及びYは、それぞれ独立に、電子求引性基を表す。
 電子求引性基は、下記式(EW)で示す部分構造であることが好ましい。式(EW)における*は(KA-1)に直結している結合手、又は(KB-1)中のXに直結している結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(EW)中、
 newは-C(Rew1)(Rew2)-で表される連結基の繰り返し数であり、0又は1の整数を表す。newが0の場合は単結合を表し、直接Yew1が結合していることを示す。
 Yew1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、後述の-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基、ハロアリール基、オキシ基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、及びこれらの組み合わせをあげることができ、電子求引性基は例えば下記構造であってもよい。なお、「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアルキル基及びシクロアルキル基を表す。Rew3、Rew4は、各々独立して任意の構造を表す。Rew3、Rew4はどのような構造でも式(EW)で表される部分構造は電子求引性を有し、例えば樹脂の主鎖に連結していてもよいが、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、フッ化アルキル基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 Yew1が2価以上の基である場合、残る結合手は、任意の原子又は置換基との結合を形成するものである。Yew1、Rew1、Rew2の少なくとも何れかの基が更なる置換基を介して樹脂(C)の主鎖に連結していてもよい。
 Yew1は、好ましくはハロゲン原子、又は、-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。
 Rew1、Rew2は、各々独立して任意の置換基を表し、例えば水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
 Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して環を形成していてもよい。
 ここでRf1はハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、又はパーハロアリール基を表し、より好ましくはフッ素原子、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロシクロアルキル基、更に好ましくはフッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。
 Rf2、Rf3は各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は有機基を表し、Rf2とRf3とが連結して環を形成してもよい。有機基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等を表し、これらはハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)で置換されていても良く、より好ましくは、Rf2、Rf3は、(ハロ)アルキル基である。Rf2はRf1と同様の基を表すか、又はRf3と連結して環を形成していることがより好ましい。
 Rf1とRf3とは連結して環を形成してもよく、形成する環としては、(ハロ)シクロアルキル環、(ハロ)アリール環等が挙げられる。
 Rf1~Rf3における(ハロ)アルキル基としては、例えば前述したZka1におけるアルキル基、及びこれがハロゲン化した構造が挙げられる。
 Rf1~Rf3における、又は、Rf2とRf3とが連結して形成する環における(パー)ハロシクロアルキル基及び(パー)ハロアリール基としては、例えば前述したZka1におけるシクロアルキル基がハロゲン化した構造、より好ましくは-C(n)(2n-2)Hで表されるフルオロシクロアルキル基、及び、-C(n)(n-1)で表されるパーフルオロアリール基が挙げられる。ここで炭素数nは特に限定されないが、5~13のものが好ましく、6がより好ましい。
 Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して形成してもよい環としては、好ましくはシクロアルキル基又はヘテロ環基が挙げられ、ヘテロ環基としてはラクトン環基が好ましい。ラクトン環としては、例えば上記式(KA-1-1)~(KA-1-17)で表される構造が挙げられる。
 なお、繰り返し単位(A3)中に、一般式(KA-1)で表される部分構造を複数、一般式(KB-1)で表される部分構造を複数、あるいは、一般式(KA-1)の部分構造と一般式(KB-1)の両方を有していてもよい。
 なお、一般式(KA-1)の部分構造の一部又は全部が、一般式(KB-1)におけるY又はYとしての電子求引性基を兼ねてもよい。例えば、一般式(KA-1)のXがカルボン酸エステル基である場合、そのカルボン酸エステル基は一般式(KB-1)におけるY又はYとしての電子求引性基として機能することもあり得る。
 繰り返し単位(A3)が、1つの側鎖上に、上記基(aa)と、極性変換基とを有する繰り返し単位(c’)であっても、極性変換基を有し、かつ、上記基(aa)を有さない繰り返し単位(c*)であっても、1つの側鎖上に極性変換基を有し、かつ、同一繰り返し単位内の上記側鎖と異なる側鎖上に、上記基(aa)を有する繰り返し単位(c”)であってもよいが、重合体(A)は繰り返し単位(A3)として繰り返し単位(c’)を有することがより好ましい。すなわち、上記極性変換基を少なくとも1つ有する繰り返し単位(c)が、上記基(aa)を有することがより好ましい。
 なお、重合体(A)が、繰り返し単位(c*)を有する場合、基(aa)を有する繰り返し単位)とのコポリマーであることが好ましい。また、繰り返し単位(c”)における、上記基(aa)を有する側鎖とは、主鎖中の同一の炭素原子に結合している、すなわち下記式(K1)のような位置関係にあることが好ましい。
 式中、B1は極性変換基を有する部分構造、B2は上記基(aa)を有する部分構造を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 また、繰り返し単位(c*)及び繰り返し単位(c”)においては、極性変換基が、一般式(KA-1)で示す構造における-COO-で表される部分構造であることがより好ましい。
 極性変換基がアルカリ現像液の作用により分解し極性変換がなされることによって、アルカリ現像後の樹脂組成物膜の水との後退接触角を下げることが出来る。
 アルカリ現像後の樹脂組成物膜の水との後退接触角は、露光時の温度、通常室温23±3℃、湿度45±5%において50°以下であることが好ましく、より好ましくは40°以下、更に好ましくは35°以下、最も好ましくは30°以下である。
 後退接触角とは、液滴-基板界面での接触線が後退する際に測定される接触角であり、動的な状態での液滴の移動しやすさをシミュレートする際に有用であることが一般に知られている。簡易的には、針先端から吐出した液滴を基板上に着滴させた後、その液滴を再び針へと吸い込んだときの、液滴の界面が後退するときの接触角として定義でき、一般に拡張収縮法と呼ばれる接触角の測定方法を用いて測定することができる。
 重合体(A)のアルカリ現像液に対する加水分解速度は0.001nm/sec以上であることが好ましく、0.01nm/sec以上であることがより好ましく、0.1nm/sec以上であることが更に好ましく、1nm/sec以上であることが最も好ましい。
 ここで重合体(A)のアルカリ現像液に対する加水分解速度は23℃のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)(2.38質量%)に対して、重合体(A)のみで樹脂膜を製膜した際の膜厚が減少する速度である。
 本発明の重合体(A)は、一つの実施形態として、少なくとも2つ以上の極性変換基を有する繰り返し単位を含有し、かつ、上記基(aa)を有する重合体であることが好ましい。
 繰り返し単位(A3)が少なくとも2つの極性変換基を有する場合、繰り返し単位(A3)は、下記一般式(KY-1)で示す、2つの極性変換基を有する部分構造を有することが好ましい。なお、一般式(KY-1)で表される構造が、結合手を有さない場合は、該構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 一般式(KY-1)において、
 Rky1、Rky4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、又はアリール基を表す。或いは、Rky1、Rky4が同一の原子と結合して二重結合を形成していてもよく、例えばRky1、Rky4が同一の酸素原子と結合してカルボニル基の一部(=O)を形成してもよい。
 Rky2、Rky3はそれぞれ独立して電子求引性基であるか、又はRky1とRky2が連結してラクトン環を形成するとともにRky3が電子求引性基である。形成するラクトン環としては、上記(KA-1-1)~(KA-1-17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、上記式(KB-1)におけるY、Yと同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。好ましくはRky3がハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基であり、Rky2はRky1と連結してラクトン環を形成するか、ハロゲン原子を有さない電子求引性基である。
 Rky1、Rky2、Rky4はそれぞれ互いに連結して単環又は多環構造を形成しても良い。
 Rky1、Rky4は具体的には式(KA-1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。
 Rky1とRky2が連結して形成するラクトン環としては、上記(KA-1-1)~(KA-1-17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、上記式(KB-1)におけるY、Yと同様のものが挙げられる。
 一般式(KY-1)で表される構造としては、下記一般式(KY-2)で示す構造であることがより好ましい。なお、一般式(KY-2)で表される構造は、該構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(KY-2)中、
 Rky6~Rky10は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、又はアリール基を表す。
 Rky6~Rky10は、2つ以上が互いに連結して単環又は多環構造を形成しても良い。
 Rky5は電子求引性基を表す。電子求引性基は上記Y、Yにおけるものと同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。
 Rky5~Rky10は具体的には式(KA-1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。
 式(KY-2)で表される構造は、下記一般式(KY-3)で示す部分構造であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(KY-3)中、
 Zka1、nkaは各々上記一般式(KA-1)と同義である。Rky5は上記式(KY-2)と同義である。
 Lkyはアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。Lkyのアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。Lkyは酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることが更に好ましい。
 繰り返し単位(c)は、付加重合、縮合重合、付加縮合、等、重合により得られる繰り返し単位であれば限定されるものではないが、炭素-炭素2重結合の付加重合により得られる繰り返し単位であることが好ましい。例として、アクリレート系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、スチレン系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位、マレイン酸誘導体(マレイン酸無水物やその誘導体、マレイミド、等)の繰り返し単位、等を挙げることが出来、アクリレート系繰り返し単位、スチレン系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位が好ましく、アクリレート系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位がより好ましく、アクリレート系繰り返し単位が最も好ましい。
 繰り返し単位(A3)のより具体的な構造としては、以下に示す部分構造を有する繰り返
し単位が好ましい。
 繰り返し単位(A3)は、以下に示す部分構造を有する繰り返し単位であり得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(cc)において、
 Zは、複数存在する場合はそれぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、好ましくはエステル結合を表す。
 Zは、複数存在する場合はそれぞれ独立に、鎖状若しくは環状アルキレン基を表し、好ましくは、炭素数1若しくは2のアルキレン基又は炭素数5~10のシクロアルキレン基を表す。
 Taは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ニトリル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基又は電子求引性基(上記一般式(KB-1)におけるY及びYとしての電子求引性基と同義である)を表し、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、電子求引性基を表し、更に好ましくは電子求引性基を表す。Taが複数個ある場合には、Ta同士が結合して、環を形成しても良い。
 Lは、単結合又はm+1価の炭化水素基(好ましくは炭素数20以下)を表し、好ましくは単結合を表す。Lとしての単結合は、mが1の場合である。Lとしてのm+1価の炭化水素基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、フェニレン基、又は、これらの組み合わせから、任意の水素原子をm-1個除いたm+1価の炭化水素基を表す。
 Lは、それぞれ独立に、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はエーテル基を表す。
 Tcは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ニトリル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基又は電子求引性基(上記一般式(KB-1)におけるY及びYとしての電子求引性基と同義である)を表す。
 *は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。すなわち、式(cc)で表される部分構造が主鎖に直結していてもよいし、樹脂の側鎖に、式(cc)で表される部分構造が結合していてもよい。なお、主鎖への結合手とは、主鎖を構成する結合中に存在する原子への結合手であり、側鎖への結合手とは、主鎖を構成する結合中以外に存在する原子への結合手である。
 mは、1~28の整数を表し、好ましくは1~3の整数であり、更に好ましくは1である。
 kは、0~2の整数を表し、好ましくは1である。
 qは、基(Z-Z)の繰り返し数を示し、0~5の整数を表し、好ましくは0~2である。
 rは、0~5の整数を表す。
 なお、-(L)r-Tcの代わりに、上記-L-(Ta)mが置換していてもよい。
 糖ラクトンの末端にフッ素原子を有する場合、そして同一繰り返し単位内の糖ラクトン側の側鎖と異なる側鎖上にフッ素原子を有する場合(繰り返し単位(c”))も好ましい。
 Zとしての鎖状アルキレン基は、直鎖アルキレン基の場合は好ましくは炭素数1~30、更に好ましくは1~20であり、分岐アルキレン基の場合は好ましくは炭素数3~30、更に好ましくは3~20である。Rとしての鎖状アルキレン基の具体例としては、上記したZka1としてのアルキル基の具体例から任意の水素原子を1個除いた基を挙げることができる。
 Zとしての環状アルキレン基は、好ましくは炭素数3~8であり、その具体例としては、上記したZka1としてのシクロアルキル基から任意の水素原子を1個除いた基を挙げることができる。
 Ta及びTcとしてのアルキル基及びシクロアルキル基における好ましい炭素数、及び、具体例は、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基において記載したものと同様である。
 Taとしてのアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1~8であり、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができる。
 Ta及びTcとしてのアリール基としては、好ましくは炭素数6~12のアリール基、例えば、フェニル基及びナフチル基を挙げることができる。
 Lとしてのアルキレン基、シクロアルキレン基の好ましい炭素数及びその具体例は、Zとしての鎖状アルキレン基及び環状アルキレン基で説明したものと同様である。
 繰り返し単位(A3)のより具体的な構造としては、以下に示す部分構造を有する繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 一般式(ca-2)及び(cb-2)において、
 nは、0~11の整数を表し、好ましくは0~5の整数、より好ましくは1又は2を表す。
 pは、0~5の整数を表し、好ましくは0~3の整数、より好ましくは1又は2を表す。
 Tbは、独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ニトリル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基又は電子求引性基(上記一般式(KB-1)におけるY及びYとしての電子求引性基と同義である)を表し、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、電子求引性基を表す。Tbが複数個ある場合には、Tb同士が結合して、環を形成しても良い。
 *は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。すなわち、式(ca-2)又は(cb-2)で表される部分構造が主鎖に直結していてもよいし、樹脂の側鎖に、式(ca-2)又は(cb-2)で表される部分構造が結合していてもよい。
 Z、Z、Ta、Tc、L、*、m、q、rは、一般式(cc)におけるものと同義であり、好ましいものも同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 一般式(KY-4)に於いて、
 Rは、鎖状若しくは環状アルキレン基を表し、複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
 Rは、構成炭素上の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された、直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を示す。
 Rは、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、又はR-C(=O)-若しくはR-C(=O)O-で表される基(Rは、アルキル基若しくはシクロアルキル基を表す。)を表す。Rが複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよく、また、2つ以上のRが結合し、環を形成していても良い。
 Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
 Z、Zaは、複数存在する場合はそれぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
 *は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。
 oは、置換基数であって、1~7の整数を表す。
 mは、置換基数であって、0~7の整数を表す。
 nは、繰り返し数を表し、0~5の整数を表す。
 -R-Z-の構造として好ましくは、-(CH-COO-で表される構造が好ましい(lは1~5の整数を表す)。
 Rとしての鎖状若しくは環状アルキレン基の好ましい炭素数範囲及び具体例は、一般式(cc)のZにおける鎖状アルキレン基及び環状アルキレン基で説明したものと同様である。
 Rとしての直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基の炭素数は、直鎖状の場合、好ましくは1~30、更に好ましくは1~20であり、分岐状の場合、好ましくは3~30、更に好ましくは3~20であり、環状の場合、6~20である。Rの具体例としては、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例を挙げることができる。
 R及びRとしてのアルキル基及びシクロアルキル基における好ましい炭素数、及び、具体例は、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基において記載したものと同様である。
 Rとしてのアシル基としては、炭素数1~6のものが好ましく、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ピバロイル基などを挙げることができる。
 Rとしてのアルコキシ基及びアルコキシカルボニル基におけるアルキル部位としては、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル部位を挙げることができ、アルキル部位の好ましい炭素数、及び、具体例は、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基において記載したものと同様である。
 Xとしてのアルキレン基としては、鎖状若しくは環状アルキレン基を挙げることができ、好ましい炭素数及びその具体例は、Rとしての鎖状アルキレン基及び環状アルキレン基で説明したものと同様である。
 より好ましくは一般式(KY-5)で表わされる部分構造を有する繰り返し単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 一般式(KY-5)に於いて、
 Rは、鎖状若しくは環状アルキレン基を表し、複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
 Rは、構成炭素上の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換され、直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を示す。
 Rは、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、又はR-C(=O)-若しくはR-C(=O)O-で表される基(Rは、アルキル基若しくはシクロアルキル基を表す。)を表す。Rが複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよく、また、2つ以上のRが結合し、環を形成していても良い。
 Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
 Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
 *は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。
 nは、繰り返し数を表し、0~5の整数を表す。
 mは、置換基数であって、0~7の整数を表す。
 R~R及びXにおける炭素数の好ましい範囲及び具体例は、一般式(KY-4)で説明したものと同様である。
 -R-Z-の構造として好ましくは、-(CH-COO-で表される構造が好ましい(lは1~5の整数を表す)。
 上記アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基を有する繰り返し単位は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記一般式(1)中、
 Zは、ハロゲン原子、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Lは、(n+1)価の連結基を表す。
 Xは、*-Y-Rで表わされる基を表す。*-はLへの結合手を表す。Yは、*-C(=O)-O-、又は*-O-C(=O)-を表す。*-はLへの結合手を表す。Rは、電子求引性基を表す。nは正の整数を表す。nが2以上である場合、複数のXは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
 Zのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
 Zのアルキル基としては、特に限定されないが、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基等が挙げられる。
 Zのアルキル基は、置換基を有しても良い。好ましい置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シアノ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基及びジアリールアミノ基等が挙げられる。
 Lとしての(n+1)価の連結基は、2価又は3価の連結基であることが好ましく(換言すれば、nが1又は2であることが好ましく)、2価の連結基であることがより好ましい(換言すれば、nが1であることが好ましい)。Lとしての連結基が2価の連結基である場合、Lとしての2価の連結基は、アルキレン基、アリーレン基、ラクトン構造を有する基、又はそれらの2種以上の組み合わせからなる基であることが好ましい。
 アルキレン基としては、特に限定されないが、炭素数1~12のアルキレン基が好ましく、炭素数1~6のアルキレン基がより好ましい。
 アリーレン基としては、特に限定されないが、炭素数6~20のアリーレン基が好ましく、炭素数6~10のアリーレン基がより好ましい。
 ラクトン構造を有する基としては、特に限定されないが、一般式(KA-1)が示すラクトン環構造を含有する構造から水素原子を2つ除去した基を挙げることができる。
 上記アルキレン基、アリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シアノ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基及びジアリールアミノ基等が挙げられる。
 ラクトン構造を有する基は、置換基を有してもよい。好ましい置換基としては、上記一般式(KA-1)が示す環構造が有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。
 nが2以上である場合、(n+1)価の連結基の具体例としては、上記した2価の連結基の具体例から、任意の(n-1)個の水素原子を除してなる基を挙げることができる。
 Xは、*-Y-Rで表わされる基を表す。*-はLへの結合手を表す。Yは、*-C(=O)-O-、又は*-O-C(=O)-を表す。*-はLへの結合手を表す。Rは、電子求引性基を表す。
 Rの電子求引性基としては、特に限定されないが、上記式(EW)で示す部分構造であることが好ましい。
 Rは、フッ素原子を有する電子求引性基であることが好ましい。
 極性変換基を有する繰り返し単位(A3)の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
 Raは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 
 重合体(A)に含まれる繰り返し単位(A3)の含有量は、重合体(A)の全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましく、30~70モル%が更に好ましい。
 上記重合体(A)は、酸の作用により分解し極性が増大する基(以下、「酸分解性基」とも言う)を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
 酸分解性基は、極性基が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有することが好ましい。
 極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で解離する基)、ならびにアルコール性水酸基等が挙げられる。
 なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、水酸基としてα位がフッ素原子などの電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基など)は除く。アルコール性水酸基としては、pKa(酸解離定数)が12以上20以下の水酸基であることが好ましい。
 好ましい極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、及びスルホン酸基が挙げられる。
 酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸の作用により脱離する基(脱離基)で置換した基である。
 酸の作用により脱離する基(脱離基)としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、及び-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を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 R01及び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。
 R36~R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、へキシル基、及びオクチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、及びシクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、及びアンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
 R36~R39、R01及びR02のアリール基は、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアラルキル基は、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、及びナフチルメチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、及びシクロへキセニル基等を挙げることができる。
 R36とR37とが互いに結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環又は多環)であることが好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 酸分解性基として、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、又は第3級のアルキルエステル基等が好ましく、アセタール基、又は第3級アルキルエステル基がより好ましい。
 重合体(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 一般式(AI)に於いて、
 Xaは、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
 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、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 Rx~Rxのいずれか2つが結合して環構造を形成してもよく、形成しなくてもよい。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-COO-Rt-、及び-O-Rt-等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基を表す。
 Tは、単結合又は-COO-Rt-が好ましい。Rtは、炭素数1~5の鎖状アルキレン基が好ましく、-CH-、-(CH-、又は-(CH-がより好ましい。Tは、単結合であることがより好ましい。
 Xaは、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
 Xaのアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、及びハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。
 Xaのアルキル基は、炭素数1~4が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基及びトリフルオロメチル基等が挙げられる。Xaのアルキル基は、メチル基であることが好ましい。
 Rx、Rx及びRxのアルキル基としては、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基などが好ましく挙げられる。アルキル基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。Rx、Rx及びRxのアルキル基は、炭素間結合の一部が二重結合であってもよい。
 Rx、Rx及びRxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環、シクロヘプチル環、及びシクロオクタン環などの単環のシクロアルカン環、又はノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、及びアダマンタン環などの多環のシクロアルキル環が好ましい。シクロペンチル環、シクロヘキシル環、又はアダマンタン環がより好ましい。Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、下記に示す構造も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 以下に一般式(AI)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。下記の具体例は、一般式(AI)におけるXaがメチル基である場合に相当するが、Xaは、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基に任意に置換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 重合体(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0336]~[0369]に記載の繰り返し単位を有することも好ましい。
 また、重合体(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0363]~[0364]に記載された酸の作用により分解してアルコール性水酸基を生じる基を含む繰り返し単位を有していてもよい。
 重合体(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 重合体(A)に含まれる酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(酸分解性基を有する繰り返し単位が複数存在する場合はその合計)は、重合体(A)の全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましく、30~70モル%が更に好ましい。
 重合体(A)は、酸基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
 酸基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
 また、酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)等も挙げられる。
 重合体(A)は、フッ素原子を有する酸基(例えば、フッ素化アルコール基)を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
 重合体(A)に含まれる酸基を有する繰り返し単位の含有量は、重合体(A)の全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましく、30~70モル%が更に好ましい。
 重合体(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。このような繰り返し構造単位としては、単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されない。
 重合体(A)の製造方法は、特に限定されないが、重合体(A)の重合反応初期(モノマーの滴下工程初期等)における反応性を制御することにより製造することができる。
 重合体(A)のMz/Mwは、1.4以下であり、好ましくは1.3以下である。
 また、重合体(A)のMz/Mwは、1.0以上であることが好ましく、1.1以上がより好ましく、1.2より大きいことが更に好ましい。
 上記Mz/Mwが1.3以下であり、かつ分散度(Mw/Mn)が1.2以上であることが、面内均一性の観点から好ましい。
 また、上記Mz/Mwは、1.2より大きく、1.3以下であることが、膜厚面内均一性の観点から好ましい。
 重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、1,000~200,000が好ましく、2,000~50,000がより好ましく、3,000~20,000が更に好ましく、5,000~15,000が特に好ましい。分散度(Mw/Mn)は、通常1.0~3.0であり、1.0~2.6が好ましく、1.0~2.0がより好ましく、1.1~2.0が更に好ましい。
 重合体(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。
 本発明の組成物の全固形分中の重合体(A)の含有量は、一般的に0.2質量%以上である。1.0質量%以上が好ましく、2.0質量%以上がより好ましく、3.0質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、20.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。
<重合体(B)>
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により分解し極性が増大する基(以下、「酸分解性基」とも言う)を有する樹脂(以下、「酸分解性重合体」又は「重合体(B)」ともいう)を含有することが好ましい。
 この場合、本発明のパターン形成方法において、典型的には、現像液としてアルカリ現像液を採用した場合には、ポジ型パターンが好適に形成され、現像液として有機系現像液を採用した場合には、ネガ型パターンが好適に形成される。
 重合体(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
 重合体(B)としては、公知の樹脂を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0055]~[0191]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0035]~[0085]、米国特許出願公開2016/0147150A1号明細書の段落[0045]~[0090]に開示された公知の樹脂を樹脂(A)として好適に使用できる。
 酸分解性基としては、上記重合体(A)における酸分解性基を有する繰り返し単位における酸分解性基と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
 重合体(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、上記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
 一般式(AI)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例は上述した通りである。
 重合体(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0336]~[0369]に記載の繰り返し単位を有することも好ましい。
 また、重合体(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0363]~[0364]に記載された酸の作用により分解してアルコール性水酸基を生じる基を含む繰り返し単位を有していてもよい。
 重合体(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 重合体(B)に含まれる酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(酸分解性基を有する繰り返し単位が複数存在する場合はその合計)は、重合体(B)の全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましく、30~70モル%が更に好ましい。
 重合体(B)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5~7員環ラクトン構造又は5~7員環スルトン構造であり、5~7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているもの、又は5~7員環スルトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているもの、がより好ましい。下記一般式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造、又は下記一般式(SL1-1)~(SL1-3)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さらに好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましい構造としては(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、(LC1-8)、(LC1-16)、(LC1-21)、(SL1-1)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 ラクトン構造部分又は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。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、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、及び酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~4のアルキル基、シアノ基、及び酸分解性基である。nは、0~4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
 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、下記一般式(III)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 上記一般式(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。
 nは、-R-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~5の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。nが0である場合、-R-Z-は存在せず、単結合となる。
 Rは、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。Rは、複数個ある場合には各々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、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。Zは、複数個ある場合には各々独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。
 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。
 Rは、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基(好ましくはメチル基)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もよい。
 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。
 以下に一般式(III)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例、及び一般式(A-1)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。下記の具体例は、一般式(III))におけるR及び一般式(A-1)におけるR がメチル基である場合に相当するが、R及びR は、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基に任意に置換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 上記モノマーの他に、下記に示すモノマーも重合体(B)の原料として好適に用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 重合体(B)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。カーボネート構造は、環状炭酸エステル構造であることが好ましい。
 環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位は、下記一般式(A-1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 一般式(A-1)中、R は、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。
 nは0以上の整数を表す。
 R は、置換基を表す。R は、nが2以上の場合は各々独立して、置換基を表す。
 Aは、単結合、又は2価の連結基を表す。
 Zは、式中の-O-C(=O)-O-で表される基と共に単環構造又は多環構造を形成する原子団を表す。
 重合体(B)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0370]~[0414]に記載の繰り返し単位を有することも好ましい。
 重合体(B)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 重合体(B)に含まれるラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位の含有量(ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位が複数存在する場合はその合計)は、重合体(B)の全繰り返し単位に対して、5~70モル%であることが好ましく、10~65モル%であることがより好ましく、20~60モル%であることが更に好ましい
 重合体(B)は、極性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
 極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、及びフッ素化アルコール基等が挙げられる。
 極性基を有する繰り返し単位は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。また、極性基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。極性基で置換された脂環炭化水素構造における、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、又はノルボルナン基が好ましい。
 以下に極性基を有する繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 
 この他にも、極性基を有する繰り返し単位の具体例としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0415]~[0433]に開示された繰り返し単位を挙げることができる。
 重合体(B)は、極性基を有する繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 極性基を有する繰り返し単位の含有量は、重合体(B)中の全繰り返し単位に対して、5~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、10~25モル%が更に好ましい。
 重合体(B)は、更に、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を有することができる。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位は、脂環炭化水素構造を有することが好ましい。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位としては、例えば、米国特許出願公開2016/0026083A1号明細書の段落[0236]~[0237]に記載された繰り返し単位が挙げられる。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位に相当するモノマーの好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 この他にも、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位の具体例としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0433]に開示された繰り返し単位を挙げることができる。
 重合体(B)は、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位の含有量は、重合体(B)中の全繰り返し単位に対して、5~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、5~25モル%が更に好ましい。
 重合体(B)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。このような繰り返し構造単位としては、単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されない。
 単量体としては、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、及び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。
 重合体(B)において、各繰り返し構造単位の含有モル比は、種々の性能を調節するために適宜設定される。
 本発明の組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光の透過性の観点から重合体(B)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、重合体(B)の全繰り返し単位中、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、重合体(B)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。
 重合体(B)は、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されることが好ましい。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が重合体(B)の全繰り返し単位に対して50モル%以下であることが好ましい。
 本発明の組成物が、KrF露光用、EB露光用又はEUV露光用であるとき、重合体(B)は芳香族炭化水素基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。重合体(B)がフェノール性水酸基を含む繰り返し単位を含むことがより好ましい。フェノール性水酸基を含む繰り返し単位としては、ヒドロキシスチレン繰り返し単位やヒドロキシスチレン(メタ)アクリレート繰り返し単位を挙げることができる。
 本発明の組成物が、KrF露光用、EB露光用又はEUV露光用であるとき、重合体(B)は、フェノール性水酸基の水素原子が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有することが好ましい。
 重合体(B)に含まれる芳香族炭化水素基を有する繰り返し単位の含有量は、重合体(B)中の全繰り返し単位に対して、30~100モル%が好ましく、40~100モル%がより好ましく、50~100モル%が更に好ましい。
 重合体(B)の重量平均分子量は、1,000~200,000が好ましく、2,000~20,000がより好ましく、3,000~15,000が更に好ましく、3,000~11,000が特に好ましい。分散度(Mw/Mn)は、通常1.0~3.0であり、1.0~2.6が好ましく、1.0~2.0がより好ましく、1.1~1.6が更に好ましい。
 重合体(B)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明の組成物の全固形分中の重合体(B)の含有量は、一般的に20質量%以上である。40質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、99.5質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、97質量%以下が更に好ましい。
<重合体(E)>
 本発明の組成物が後述する架橋剤(G)を含有する場合、本発明の組成物はフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性重合体(E)(以下、「重合体(E)」ともいう)を含有することが好ましい。重合体(E)は、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
 この場合、典型的には、ネガ型パターンが好適に形成される。
 架橋剤(G)は、重合体(E)に担持された形態であってもよい。
 重合体(E)は、前述した酸分解性基を含有していてもよい。
 重合体(E)が含有するフェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては特に限定されないが、下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 一般式(II)中、
 Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基(好ましくはメチル基)、又はハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)を表す。
 B’は、単結合又は2価の連結基を表す。
 Ar’は、芳香環基を表す。
 mは1以上の整数を表す。
 重合体(E)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明の組成物の全固形分中の樹脂(E)の含有量は、一般的に30質量%以上である。40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、99質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
 樹脂(B)としては、米国特許出願公開2016/0282720A1号明細書の段落[0142]~[0347]に開示された樹脂を好適に用いることができる。
 本発明の組成物は、重合体(A)と重合体(E)の両方を含んでいてもよい。
 <光酸発生剤(C)>
 本発明の組成物は、典型的には、光酸発生剤(以下、「光酸発生剤(C)」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である。
 光酸発生剤としては、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が好ましい。例えば、スルホニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物、ジアゾニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物、イミドスルホネート化合物、オキシムスルホネート化合物、ジアゾジスルホン化合物、ジスルホン化合物、及びo-ニトロベンジルスルホネート化合物を挙げることができる。
 光酸発生剤としては、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を、単独又はそれらの混合物として適宜選択して使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0125]~[0319]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0086]~[0094]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0323]~[0402]に開示された公知の化合物を光酸発生剤(C)として好適に使用できる。
 光酸発生剤(C)の好適な態様としては、例えば、下記一般式(ZI)、(ZII)及び(ZIII)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 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であり、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、ペンチレン基)及び-CH-CH-O-CH-CH-を挙げることができる。
 Z-は、アニオンを表す。
 一般式(ZI)におけるカチオンの好適な態様としては、後述する化合物(ZI-1)、(ZI-2)、(ZI-3)及び(ZI-4)における対応する基を挙げることができる。
 なお、光酸発生剤(C)は、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つと、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が、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。
 まず、化合物(ZI-1)について説明する。
 化合物(ZI-1)は、上記一般式(ZI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、すなわち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
 アリールスルホニウム化合物は、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
 アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、及びアリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
 アリールスルホニウム化合物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。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。複素環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、及びベンゾチオフェン残基等が挙げられる。アリールスルホニウム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
 アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖アルキル基、炭素数3~15の分岐アルキル基、又は炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、及びシクロヘキシル基等を挙げることができる。
 R201~R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基は、各々独立にアルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、又はフェニルチオ基を置換基として有してもよい。
 次に、化合物(ZI-2)について説明する。
 化合物(ZI-2)は、式(ZI)におけるR201~R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含する。
 R201~R203としての芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、好ましくは炭素数1~20である。
 R201~R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基であり、より好ましくは直鎖又は分岐の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニルメチル基、さらに好ましくは直鎖又は分岐2-オキソアルキル基である。
 R201~R203の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の直鎖アルキル基又は炭素数3~10の分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基)、ならびに炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びノルボルニル基)を挙げることができる。
 R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 次に、化合物(ZI-3)について説明する。
 化合物(ZI-3)は、下記一般式(ZI-3)で表され、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 一般式(ZI-3)中、
 R1c~R5c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、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
 R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、各々結合して環構造を形成してもよく、この環構造は、各々独立に酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又はアミド結合を含んでいてもよい。
 上記環構造としては、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。環構造としては、3~10員環を挙げることができ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRとRが結合して形成する基としては、ブチレン基、及びペンチレン基等を挙げることができる。
 R5cとR6c、及びR5cとRが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基としては、メチレン基、及びエチレン基等を挙げることができる。
 Zcは、アニオンを表す。
 次に、化合物(ZI-4)について説明する。
 化合物(ZI-4)は、下記一般式(ZI-4)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 一般式(ZI-4)中、
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 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、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。R14は、複数存在する場合は各々独立して、水酸基などの上記基を表す。
 R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキ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つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子などのヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。
 Zは、アニオンを表す。
 一般式(ZI-4)において、R13、R14及びR15のアルキル基は、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数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-ブチル基等がより好ましい。
 次に、一般式(ZII)、及び(ZIII)について説明する。
 一般式(ZII)、及び(ZIII)中、R204~R207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~R207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~R207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、及びベンゾチオフェン等を挙げることができる。
 R204~R207の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の直鎖アルキル基又は炭素数3~10の分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基)、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びノルボルニル基)を挙げることができる。
 R204~R207のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基は、各々独立に置換基を有していてもよい。R204~R207のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、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、及びフェニルチオ基等を挙げることができる。
 Zは、アニオンを表す。
 一般式(ZI)におけるZ-、一般式(ZII)におけるZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-としては、下記一般式(3)で表されるアニオンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 一般式(3)中、
 oは、1~3の整数を表す。pは、0~10の整数を表す。qは、0~10の整数を表す。
 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、それぞれ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。このアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~4がより好ましい。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が好ましい。
 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。Xfは、フッ素原子又はCFであることがより好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
 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す。複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R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が好ましい。R及びRは、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および好適な態様は一般式(3)中のXfの具体例およ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、それぞれ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-(-C(=O)-O-)、-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3~15)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)及びこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。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。これらの中でも、環状の有機基であることが好ましい。
 環状の有機基としては、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。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、及びシクロオクチル基など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、及びアダマンチル基など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などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が好ましい。
 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。
 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。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いし、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。ラクトン環及びスルトン環の例としては、前述の樹脂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。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特に好ましい。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、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、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。
 一般式(3)で表されるアニオンとしては、SO -CF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-CHF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-COO-(L)q’-W、SO -CF-CF-CH-CH-(L)q-W、SO -CF-CH(CF)-OCO-(L)q’-Wが好ましいものとして挙げられる。ここで、L、q及びWは、一般式(3)と同様である。q’は、0~10の整数を表す。
 一態様において、一般式(ZI)におけるZ-、一般式(ZII)におけるZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-としては、下記の一般式(4)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 一般式(4)中、
 XB1及びXB2は、各々独立に、水素原子、又はフッ素原子を有さない1価の有機基を表す。XB1及びXB2は、水素原子であることが好ましい。
 XB3及びXB4は、各々独立に、水素原子、又は1価の有機基を表す。XB3及びXB4の少なくとも一方がフッ素原子又はフッ素原子を有する1価の有機基であることが好ましく、XB3及びXB4の両方がフッ素原子又はフッ素原子を有する1価の有機基であることがより好ましい。XB3及びXB4の両方が、フッ素で置換されたアルキル基であることが更に好ましい。
 L、q及びWは、一般式(3)と同様である。
 一般式(ZI)におけるZ-、一般式(ZII)におけるZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-としては、下記一般式(5)で表されるアニオンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 一般式(5)において、Xa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。Xbは、各々独立に、水素原子又はフッ素原子を有さない有機基を表す。o、p、q、R、R、L、及びWの定義及び好ましい態様は、一般式(3)と同様である。
 一般式(ZI)におけるZ-、一般式(ZII)におけるZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-は、ベンゼンスルホン酸アニオンであってもよく、分岐アルキル基又はシクロアルキル基によって置換されたベンゼンスルホン酸アニオンであることが好ましい。
 一般式(ZI)におけるZ-、一般式(ZII)におけるZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-としては、下記の一般式(SA1)で表される芳香族スルホン酸アニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 式(SA1)中、
 Arは、アリール基を表し、スルホン酸アニオン及び-(D-B)基以外の置換基を更に有していてもよい。更に有しても良い置換基としては、フッ素原子、水酸基などが挙げられる。
 nは、0以上の整数を表す。nは、好ましくは1~4であり、より好ましくは2~3であり、最も好ましくは3である。
 Dは、単結合又は2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、スルホキシド基、スルホン基、スルホン酸エステル基、エステル基、及び、これらの2種以上の組み合わせからなる基等を挙げることができる。
 Bは、炭化水素基を表す。
 好ましくは、Dは単結合であり、Bは脂肪族炭化水素構造である。Bは、イソプロピル基又はシクロヘキシル基がより好ましい。
 一般式(ZI)におけるスルホニウムカチオン、及び一般式(ZII)におけるヨードニウムカチオンの好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 
 一般式(ZI)、一般式(ZII)におけるアニオンZ-、一般式(ZI-3)におけるZc、及び一般式(ZI-4)におけるZ-の好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 
 上記のカチオン及びアニオンを任意に組みわせて光酸発生剤として使用することができる。
 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。
 光酸発生剤は、低分子化合物の形態であることが好ましい。
 光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量は3,000以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,000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、前述した重合体(A)の一部に組み込まれてもよく、重合体(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 光酸発生剤の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1~35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。
 <酸拡散制御剤(D)>
 本発明の組成物は、酸拡散制御剤(D)を含有することが好ましい。酸拡散制御剤(D)は、露光時に酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用するものである。例えば、塩基性化合物(DA)、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)、又はカチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)等を酸拡散制御剤として使用することができる。本発明の組成物においては、公知の酸拡散制御剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0627]~[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0095]~[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0403]~[0423]、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0259]~[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤(D)として好適に使用できる。
 塩基性化合物(DA)としては、好ましくは、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 一般式(A)及び(E)中、
 R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表す。R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
 R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、各々独立に、炭素数1~20個のアルキル基を表す。
 一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、置換基を有していても無置換であってもよい。
 上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
 一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
 塩基性化合物(DA)としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、又はピペリジン等が好ましく、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造若しくはピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、又は水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアニリン誘導体等がより好ましい。
 活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)(以下、「化合物(DB)」ともいう。)は、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解して、プロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化する化合物である。
 プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基又は電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基や、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 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、及びピラジン構造などを挙げることができる。
 化合物(DB)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下若しくは消失し、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここでプロトンアクセプター性の低下若しくは消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(DB)とプロトンとからプロトン付加体が生成するとき、その化学平衡における平衡定数が減少することを意味する。
 プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。
 活性光線又は放射線の照射により化合物(DB)が分解して発生する化合物の酸解離定数pKaは、pKa<-1を満たすことが好ましく、-13<pKa<-1がより好ましく、-13<pKa<-3が更に好ましい。
 酸解離定数pKaとは、水溶液中での酸解離定数pKaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に定義される。酸解離定数pKaの値が低いほど酸強度が大きいことを示す。水溶液中での酸解離定数pKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測できる。あるいは、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
 ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
 本発明の組成物では、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)を酸拡散制御剤として使用することができる。
 酸発生剤と、酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合、活性光線性又は放射線の照射により酸発生剤から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
 酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩としては、下記一般式(d1-1)~(d1-3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 式中、R51は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Z2cは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基(ただし、Sに隣接する炭素にはフッ素原子は置換されていないものとする)であり、R52は有機基であり、Yは直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキレン基又はアリーレン基であり、Rfはフッ素原子を含む炭化水素基であり、Mは各々独立に、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである。
 Mとして表されるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンの好ましい例としては、一般式(ZI)で例示したスルホニウムカチオン及び一般式(ZII)で例示したヨードニウムカチオンを挙げることができる。
 酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)は、カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有し、かつ、該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(DCA)」ともいう。)であってもよい。
 化合物(DCA)としては、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-C000053
 一般式(C-1)~(C-3)中、
 R、R、及びRは、各々独立に炭素数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とを連結する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N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)-)、及びスルフィニル基(-S(=O)-)のうち少なくとも1つを有する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、一般式(C-3)において、R~Rのうち2つを合わせて1つの2価の置換基を表し、N原子と2重結合により結合していてもよい。
 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などが挙げられる。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、好ましくは、アルキレン基、アリーレン基、エーテル結合、エステル結合、又はこれらの2種以上を組み合わせてなる基である。
 窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)(以下、「化合物(DD)」ともいう。)は、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体であることが好ましい。
 酸の作用により脱離する基としては、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、又はヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、又はヘミアミナールエーテル基がより好ましい。
 化合物(DD)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が更に好ましい。
 化合物(DD)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d-1)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 一般式(d-1)において、
 Rbは、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
 Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、各々独立にヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
 Rbとしては、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基が好ましく、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はシクロアルキル基がより好ましい。
 2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環式炭化水素及びその誘導体等が挙げられる。
 一般式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許公報US2012/0135348A1号明細書の段落[0466]に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されない。
 化合物(DD)は、下記一般式(6)で表される構造を有するものであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 一般式(6)において、
 lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
 Ra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。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。この複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 Rbは、上記一般式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(6)において、Ra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、各々独立にRbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
 上記Ra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(これらの基は、上記基で置換されていてもよい)の具体例としては、Rbについて前述した具体例と同様な基が挙げられる。
 本発明における特に好ましい化合物(DD)の具体的な構造としては、米国特許出願公開2012/0135348A1号明細書の段落[0475]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
 カチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)(以下、「化合物(DE)」ともいう。)は、カチオン部に窒素原子を含む塩基性部位を有する化合物であることが好ましい。塩基性部位は、アミノ基であることが好ましく、脂肪族アミノ基であることがより好ましい。塩基性部位中の窒素原子に隣接する原子の全てが、水素原子又は炭素原子であることが更に好ましい。また、塩基性向上の観点から、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、及びハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。
 化合物(DE)の好ましい具体的な構造としては、米国特許出願公開2015/0309408A1号明細書の段落[0203]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されない。
 酸拡散制御剤(D)の好ましい例を以下に示す。Buは、n-ブチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057

 
 本発明の組成物において、酸拡散制御剤(D)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。
 酸拡散制御剤(D)の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1~10質量%が好ましく、0.1~5質量%、がより好ましい。
 <重合体(A’)>
 本発明の組成物は、上記重合体(A)に加えて、上記重合体(A)とは異なる重合体(A’)を含有することが好ましい。
 重合体(A’)のMz/Mwは、1.4超である。重合体(A’)は、上記重合体(A)における基(aa)を有することが好ましい。
 重合体(A’)は、特に限定されないが、例えば、Mz/Mwが1.4超である以外は、重合体(A)と同様のものが挙げられる。
 重合体(A’)の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.2~20質量%が好ましく、1.0~10質量%、がより好ましい。
 <溶剤(F)>
 本発明の組成物は、通常、溶剤を含有する。
 本発明の組成物においては、公知のレジスト溶剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0665]~[0670]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0210]~[0235]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0424]~[0426]、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0357]~[0366]に開示された公知の溶剤を好適に使用できる。
 組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、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)、環を有し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等の有機溶剤が挙げられる。
 有機溶剤として、構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
 水酸基を含有する溶剤、及び水酸基を含有しない溶剤としては、前述の例示化合物を適宜選択できるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有してもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は酢酸アルキル等が好ましく、これらの中でも、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)、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、シクロペンタノン又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は2-ヘプタノンが更に好ましい。水酸基を含有しない溶剤としては、プロピレンカーボネートも好ましい。
 水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量比)は、1/99~99/1であり、10/90~90/10が好ましく、20/80~60/40がより好ましい。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が、塗布均一性の点で好ましい。
 溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤でもよいし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤ででもよい。
<架橋剤(G)>
 本発明の組成物は、酸の作用により樹脂(重合体)を架橋する化合物(以下、架橋剤(G)ともいう)を含有してもよい。架橋剤(G)としては、公知の化合物を適宜に使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0147154A1号明細書の段落[0379]~[0431]、米国特許出願公開2016/0282720A1号明細書の段落[0064]~[0141]に開示された公知の化合物を架橋剤(G)として好適に使用できる。
 架橋剤(G)は、樹脂(重合体)を架橋しうる架橋性基を有している化合物であり、架橋性基としては、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、アシルオキシメチル基、アルコキシメチルエーテル基、オキシラン環、及びオキセタン環などを挙げることができる。
 架橋性基は、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、オキシラン環又はオキセタン環であることが好ましい。
 架橋剤(G)は、架橋性基を2個以上有する化合物(樹脂も含む)であることが好ましい。
 架橋剤(G)は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を有する、フェノール誘導体、ウレア系化合物(ウレア構造を有する化合物)又はメラミン系化合物(メラミン構造を有する化合物)であることがより好ましい。
 架橋剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 架橋剤(G)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましく、3~40質量%が好ましく、5~30質量%が更に好ましい。
<界面活性剤(H)>
 本発明の組成物は、界面活性剤を含有してもよいし、含有しなくてもよい。界面活性剤を含有する場合、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(具体的には、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、又はフッ素原子とケイ素原子との両方を有する界面活性剤)が好ましい。
 本発明の組成物が界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを得ることができる。
 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号明細書の段落[0276]に記載の界面活性剤が挙げることができる。
 また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0280]に記載の、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1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明の組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001~2質量%が好ましく、0.0005~1質量%がより好ましい。
 一方、界面活性剤の含有量が、組成物の全固形分に対して10ppm以上とすることにより、重合体(A)の表面偏在性が上がる。それにより、感活性光線性又は感放射線性膜の表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性が向上する。
(その他の添加剤)
 本発明の組成物は、更に、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤、又は溶解促進剤等を含有してもよい。
 <調製方法>
 本発明の組成物からなる感活性光線性膜又は感放射線性膜の膜厚は、解像力向上の観点から、90nm以下が好ましく、85nm以下がより好ましい。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、塗布性又は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。
 本発明の組成物の固形分濃度は、通常1.0~10質量%であり、2.0~5.7質量%が好ましく、2.0~5.3質量%がより好ましい。固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。
 本発明の組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、これをフィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。また、組成物の固形分濃度が高い場合(例えば、25質量%以上)は、フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは3μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば日本国特許出願公開第2002-62667号明細書(特開2002-62667)に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
 <用途>
 本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、又は平版印刷版、若しくは酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるレジストパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用することができる。
 〔パターン形成方法〕
 本発明は上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法にも関する。以下、本発明のパターン形成方法について説明する。また、パターン形成方法の説明と併せて、本発明の感活性光線性又は感放射線性膜(典型的には、レジスト膜)についても説明する。
 本発明のパターン形成方法は、
 (i)上述した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程(成膜工程)、
 (ii)上記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程(露光工程)、及び、
 (iii)上記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、を有する。
 本発明のパターン形成方法は、上記(i)~(iii)の工程を含んでいれば特に限定されず、更に下記の工程を有していてもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程における露光方法が、液浸露光であってもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の前に、(iv)前加熱(PB:PreBake)工程を含むことが好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の後、かつ、(iii)現像工程の前に、(v)露光後加熱(PEB:Post Exposure Bake)工程を含むことが好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程を、複数回含んでいてもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(iv)前加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(v)露光後加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
 本発明のパターン形成方法において、上述した(i)成膜工程、(ii)露光工程、及び(iii)現像工程は、一般的に知られている方法により行うことができる。
 また、必要に応じて、感活性光線性又は感放射線性膜と支持体との間にレジスト下層膜(例えば、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、反射防止膜)を形成してもよい。レジスト下層膜としては、公知の有機系又は無機系の材料を適宜用いることができる。
 感活性光線性又は感放射線性膜の上層に、保護膜(トップコート)を形成してもよい。保護膜としては、公知の材料を適宜用いることができる。例えば、米国特許出願公開第2007/0178407号明細書、米国特許出願公開第2008/0085466号明細書、米国特許出願公開第2007/0275326号明細書、米国特許出願公開第2016/0299432号明細書、米国特許出願公開第2013/0244438号明細書、国際特許出願公開第2016/157988A号明細書に開示された保護膜形成用組成物を好適に使用することができる。保護膜形成用組成物としては、上述した酸拡散制御剤を含むものが好ましい。
 上述した疎水性樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性膜の上層に保護膜を形成してもよい
 支持体は、特に限定されるものではなく、IC等の半導体の製造工程、又は液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造工程のほか、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等で一般的に用いられる基板を用いることができる。支持体の具体例としては、シリコン、SiO2、及びSiN等の無機基板等が挙げられる。
 加熱温度は、(iv)前加熱工程及び(v)露光後加熱工程のいずれにおいても、70~130℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。
 加熱時間は、(iv)前加熱工程及び(v)露光後加熱工程のいずれにおいても、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。
 加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
 露光工程に用いられる光源波長に制限はないが、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X線、及び電子線等を挙げることができる。これらの中でも遠紫外光が好ましく、その波長は250nm以下が好ましく、220nm以下がより好ましく、1~200nmが更に好ましい。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、又は電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV又は電子線が好ましい。
 (iii)現像工程においては、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。現像液としては、アルカリ現像液が好ましい。
 アルカリ現像液としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩が用いられるが、これ以外にも無機アルカリ、1~3級アミン、アルコールアミン、及び環状アミン等のアルカリ水溶液も使用可能である。
 さらに、上記アルカリ現像液は、アルコール類、及び/又は界面活性剤を適当量含有してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1~20質量%である。アルカリ現像液のpHは、通常10~15である。
 アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10~300秒である。
 アルカリ現像液のアルカリ濃度、pH、及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
 有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及びプロピレンカーボネート等を挙げることができる。
 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、エチルー3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及びプロピオン酸ブチル等を挙げることができる。
 アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0715]~[0718]に開示された溶剤を使用できる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満であることが更に好ましく、実質的に水分を含有しないことが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、95質量%以上100質量%以下が特に好ましい。
 有機系現像液は、必要に応じて公知の界面活性剤を適当量含有できる。
 界面活性剤の含有量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%であり、0.005~2質量%が好ましく、0.01~0.5質量%がより好ましい。
 有機系現像液は、上述した酸拡散制御剤を含んでいてもよい。
 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)、又は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。
 アルカリ水溶液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程(有機溶剤現像工程)を組み合わせてもよい。これにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、より微細なパターンを形成することができる。
 (iii)現像工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むことが好ましい。
 アルカリ現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、例えば純水を使用できる。純水は、界面活性剤を適当量含有してもよい。この場合、現像工程又はリンス工程の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を追加してもよい。更に、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行ってもよい。
 有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
 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、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものが挙げられる。
 この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含有するリンス液がより好ましい。
 リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、又は環状の1価アルコールが挙げられる。具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert―ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、及びメチルイソブチルカルビノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、及びメチルイソブチルカルビノール等が挙げられる。
 各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
 リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすることで、良好な現像特性が得られる。
 リンス液は、界面活性剤を適当量含有してもよい。
 リンス工程においては、有機系現像液を用いる現像を行った基板を有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理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)、又は基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等を適用することができる。中でも、回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2,000~4,000rpm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、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。この加熱工程によりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程において、加熱温度は通常40~160℃であり、70~95℃が好ましく、加熱時間は通常10秒~3分であり、30秒~90秒が好ましい。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び、本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、レジスト溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、又はトップコート形成用組成物等)は、金属成分、異性体、及び残存モノマー等の不純物を含まないことが好ましい。上記の各種材料に含まれるこれらの不純物の含有量としては、1ppm以下が好ましく、100ppt以下がより好ましく、10ppt以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
 上記各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過を挙げることができる。フィルター孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルターの材質としては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。フィルターとしては、日本国特許出願公開第2016-201426号明細書(特開2016-201426)に開示されるような溶出物が低減されたものが好ましい。
 フィルター濾過のほか、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル若しくはゼオライト等の無機系吸着材、又は活性炭等の有機系吸着材を使用することができる。金属吸着剤としては、例えば、日本国特許出願公開第2016-206500号明細書(特開2016-206500)に開示されるものを挙げることができる。
 また、上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、又は装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法が挙げられる。レジスト成分の各種材料(バインダー、PAG等)を合成する製造設備の全工程にグラスライニングの処理を施すことも、pptオーダーまでメタルを低減するために好ましい各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
 上記の各種材料は、不純物の混入を防止するために、米国特許出願公開第2015/0227049号明細書、日本国特許出願公開第2015-123351号明細書(特開2015-123351)、日本国特許出願公開第2017-13804号明細書(特開2017-13804)等に記載された容器に保存されることが好ましい。
 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、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、米国特許出願公開第2015/0104957号明細書に開示された、水素を含有するガスのプラズマによってレジストパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、日本国特許出願公開第2004-235468号明細書(特開2004-235468)、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されるような公知の方法を適用してもよい。
 また、上記の方法によって形成されたレジストパターンは、例えば日本国特許出願公開第1991-270227号明細書(特開平3-270227)及び米国特許出願公開第2013/0209941号明細書に開示されたスペーサープロセスの芯材(Core)として使用できる。
 〔電子デバイスの製造方法〕
 また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、メディア関連機器、光学用機器、及び通信機器等)に、好適に搭載される。
 以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されない。
 <合成例1:化合物M1-1の合成>
 (化合物(i)の合成)
 13.9gのトリフルオロエタノールを250gの脱水塩化メチレンに溶解させ、0℃に冷却した。0℃にてジイソプロピルエチルアミン13.3gを加え、25.0gのブロモ酢酸ブロミドを滴下した後、窒素雰囲気下、25℃で2時間攪拌した。水100gを加えて反応を停止した後、有機層を100gの水で5回洗浄した。濃縮液を減圧蒸留に供することにより、6.55gの化合物(i)を得た。
 (化合物M1-1の合成)
 5.55gのメタクリル酸を80.0gのアセトニトリルに溶解させ、さらにジイソプロピルエチルアミン5.33gを加えた。化合物(i)を1.00g加えた後、60℃で1時間攪拌した。水50.0gを加えて反応を停止した後、有機層を100gの水で3回洗浄した。濃縮液をカラムクロマトグラフィーに供することにより、2.21gの化合物(M1-1)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
<合成例2:化合物M1-2の合成>
 (化合物(ii)の合成)
 12.8gのヘキサフルオロイソプロパノールを200gの脱水塩化メチレンに溶解させ、0℃に冷却した。0℃にてピリジン6.93gを加え、20.0gのブロモ酢酸ブロミドを滴下した後、窒素雰囲気下、25℃で1時間攪拌した。水100gを加えて反応を停止した後、有機層を100gの水で5回洗浄し、その有機層を濃縮することにより15.6gの化合物(ii)の粗体を得た。
 (化合物M1-2の合成)
 8.00gのα-フルオロアクリル酸ナトリウムを71.4gのアセトニトリルに溶解させ、さらにテトラブチルアンモニウムブロミド3.45gを加えた。化合物(ii)を19.6g加えた後、65℃で1時間攪拌した。水50.0gを加えて反応を停止した後、有機層を100gの水で3回洗浄した。濃縮液を減圧蒸留することにより、13.1gの化合物(M1-2)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
<合成例3:重合体A-1の合成>
 7.35gの化合物(M1-1)、8.88gの化合物(M1-3)、0.30gの重合開始剤V-601(和光純薬工業(株)製)とを、23.30gのシクロヘキサノンに溶解させた。反応容器中に0.10gのV-601と4.40gのシクロヘキサノンを入れ、窒素ガス雰囲気下、85℃の系中に前述で調整したモノマー溶液を4時間かけて滴下した。反応溶液を2時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
 上記反応溶液を、300gのヘプタン中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。60gのヘプタンを用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、10.30gの重合体(A-1)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 重合体(A-1)と同様にして、重合体(A-2)~(A-5)を合成した。
<合成例4:重合体P-6の合成>
 22.05gの化合物(M1-5)、2.67gの化合物(M1-3)、3.36gの重合開始剤V-601(和光純薬工業(株)製)とを、61.8gのシクロヘキサノンに溶解させた。反応容器中に1.25gのシクロヘキサノンを入れ、窒素ガス雰囲気下、90℃の系中に前述で調整したモノマー溶液を6時間かけて滴下した。反応溶液を2時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
 上記反応溶液を、300gのヘプタン中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。60gのヘプタンを用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、15.30gの重合体(A-6)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 重合体(A-6)と同様にして、重合体(A-7)~(A-10)を合成した。
<合成例5:重合体A-5-2の合成>
 12.12gの化合物(M1-2)、2.08gの化合物(M1-4)、0.70gの重合開始剤V-601(和光純薬工業(株)製)とを、23.30gのシクロヘキサノンに溶解させた。反応容器中に0.23gのV-601と17.04gのシクロヘキサノンを入れ、窒素ガス雰囲気下、90℃の系中に前述で調整したモノマー溶液を6時間かけて滴下した。反応溶液を2時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
 上記反応溶液を、300gのヘプタン中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。60gのヘプタンを用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、8.65gの重合体(A-5-2)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 重合体(A-5-2)と同様にして、重合体(A-6-2)と(A-7-2)を合成した。
<合成例6:重合体A’-1の合成>
 7.35gの化合物(M1-1)、8.88gの化合物(M1-3)、0.40gの重合開始剤V-601(和光純薬工業(株)製)とを、23.30gのシクロヘキサノンに溶解させた。反応容器中に4.40gのシクロヘキサノンを入れ、窒素ガス雰囲気下、85℃の系中に前述で調整したモノマー溶液を4時間かけて滴下した。反応溶液を2時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
 上記反応溶液を、300gのヘプタン中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。60gのヘプタンを用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、10.15gの重合体(A’-1)を得た。
 重合体(A’-1)と同様にして、重合体(A’-2)~(A’-10)を合成した。
 重合体(A-1)~(A-10)、(A-5-2)、(A-6-2)及び(A’-1)~(A’-10)の構造、組成比(モル比率(構造式における左から順))、Mw、Mz/Mw及び、Mw/Mnは、下記の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
 
<合成例6:重合体(1)の合成>
 窒素気流下、シクロヘキサノン8.6gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに2-アダマンチルイソプロピルメタクリレート9.8g、ジヒドロキシアダマンチルメタクリレート4.4g、ノルボルナンラクトンメタクリレート8.9g、重合開始剤V-601(和光純薬工業(株)製)をモノマーに対し8mol%をシクロヘキサノン79gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン800m/酢酸エチル200mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると、重合体(1)が19g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で8800、Mw/Mnは1.92であった。
 同様にして、以下に示す他の重合体(B)を合成した。
 実施例で用いた重合体(B)の構造を以下に示す。また、下記表2に、各重合体における繰り返し単位のモル比率(構造式における左から順)、Mw、Mw/Mnを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
 
〔実施例1~19、比較例1~10(ArF液浸露光)〕
 (1)レジスト組成物の塗液調製及び塗設
 シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(Brewer社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い膜厚98nmの反射防止膜を形成し、その上に、下記表3に示すレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間に亘ってベークを行い、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。ここで、レジスト組成物は、固形分濃度4質量%の溶液を調製し、これを0.05μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過したものである。また、重合体(A)及び重合体(A’)は、下記表3に記載の含有量(組成物の全固形分を基準とした質量%で表示)で使用した。
〔膜厚面内均一性〕
 シリコンウエハ上に上記のようにして形成したレジスト膜を、VM-3110(大日本スクリーン製造(株)製)により、シリコンウエハ外周部(ウエハ端から0.3cmとなる円周上)において膜厚を96点測定し、標準偏差(3σ)を算出した。値が0.5nm未満のものをA、0.5nm以上0.8nm未満のものをB、0.8nm以上1.0nm未満のものをC、1.0nm以上のものをEとした。値が小さいほど良好な膜厚均一性であることを示す。
 評価がA、Bであるものを塗布性が良好と判断した。
 (2)ArF露光及び現像
 ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.730、インナーシグマ0.630、XY偏向)を用い、線幅75nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
 〔現像欠陥〕
 シリコンウエハ(12インチ口径)上に、上記のようにして形成したパターン(露光のスキャン速度は、700mm/sとした)について、ケー・エル・エー・テンコール社製の欠陥検査装置KLA2360(商品名)を用い、欠陥検査装置のピクセルサイズを0.16μmに、また閾値を20に設定して、ランダムモードで測定し、比較イメージとピクセル単位の重ね合わせによって生じる差異から抽出される現像欠陥を検出して、単位面積あたりの現像欠陥数(個/cm)を算出した。なお、1インチは、0.0254mである。値が0.2未満のものをA、0.2以上0.4未満のものをB、0.4以上0.6未満のものをC、0.6以上0.8未満のものをD、1.0以上のものをEとした。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
 得られた結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000067
 
 表3における光酸発生剤、酸拡散制御剤、界面活性剤、及び溶剤は下記の通りである。
 〔光酸発生剤〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 〔酸拡散制御剤〕
 Buは、n-ブチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
〔界面活性剤〕
 W-1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製、フッ素系)
 W-2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製、フッ素及びシリコン系)
 W-3:ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製、シリコン系)
 W-4:トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)
 W-5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
 〔溶剤〕
 SL-1: シクロヘキサノン
 SL-2: 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:1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)
 SL-3: 乳酸エチル
 SL-4: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:1-メトキシ-2-プロパノール)
 SL-5: γ-ブチロラクトン
 SL-6: プロピレンカーボネート
 表3より、重合体(A)を含有する組成物を用いた実施例は、重合体(A)を含有しない組成物を用いた比較例と比較して、現像欠陥低減でき、さらに高い膜厚面内均一性を示した。
 本発明によれば、現像欠陥の低減と膜厚面内均一性の向上とを高次元で両立可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2018年7月25日出願の日本特許出願(特願2018-139815)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 

Claims (14)

  1.  フッ素原子、フッ素原子を有する基、珪素原子を有する基、炭素数が6以上のアルキル基、炭素数が6以上のシクロアルキル基、炭素数が9以上のアリール基、炭素数が10以上のアラルキル基、少なくとも1個の炭素数3以上のアルキル基で置換されたアリール基、及び、少なくとも1個の炭素数5以上のシクロアルキル基で置換されたアリール基からなる群より選択される1つ以上の基を有する重合体(A)と、酸の作用により分解し極性が増大する基を有する重合体(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、前記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMzとした場合、Mz/Mwが1.4以下である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  2.  前記重合体(A)が、フッ素原子又はフッ素原子を有する基を有する繰り返し単位を含む、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  3.  前記重合体(A)が、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基を有する繰り返し単位を含む、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  4.  前記重合体(A)が、酸の作用により分解し極性が増大する基を有する繰り返し単位を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5.  前記重合体(A)が、フッ素原子を有する酸基を有する繰り返し単位を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6.  前記重合体(A)のMz/Mwが1.3以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7.  前記重合体(A)の重量平均分子量をMw、Z平均分子量をMz、数平均分子量をMnとした場合、Mz/Mwが1.3以下、かつ、Mw/Mnが1.2以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8.  前記重合体(A)のMz/Mwが1.2よりも大きく1.3以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  9.  前記アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液への溶解度が増大する基を有する繰り返し単位が、下記一般式(1)で表される繰り返し単位である、請求項3~8のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

     上記一般式(1)中、
     Zは、ハロゲン原子、水素原子、又は、アルキル基を表す。
     Lは、(n+1)価の連結基を表す。
     Xは、*-Y-Rで表わされる基を表す。*-はLへの結合手を表す。Yは、*-C(=O)-O-、又は*-O-C(=O)-を表す。*-はLへの結合手を表す。Rは、電子求引性基を表す。
     nは正の整数を表す。nが2以上である場合、複数のXは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
  10.  前記一般式(1)のXにおけるRが、フッ素原子を有する電子求引性基を表す、請求項9に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  11.  請求項1~10のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  12. (i)請求項1~10のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、(ii)前記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程、及び、
    (iii)前記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程、を有するパターン形成方法。
  13.  前記現像液が、アルカリ現像液である、請求項12に記載のパターン形成方法。
  14.  請求項12又は13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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