WO2023182093A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス - Google Patents

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

Info

Publication number
WO2023182093A1
WO2023182093A1 PCT/JP2023/010042 JP2023010042W WO2023182093A1 WO 2023182093 A1 WO2023182093 A1 WO 2023182093A1 JP 2023010042 W JP2023010042 W JP 2023010042W WO 2023182093 A1 WO2023182093 A1 WO 2023182093A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
formula
sensitive
resin
resist film
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/010042
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
三千紘 白川
智美 高橋
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2023182093A1 publication Critical patent/WO2023182093A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers 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
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers 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
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a pattern forming method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
  • pattern forming methods using chemical amplification have been used to compensate for the decrease in sensitivity due to light absorption.
  • a photoacid generator contained in an exposed area is decomposed by light irradiation to generate acid.
  • the catalytic action of the generated acid converts the alkali-insoluble groups of the resin contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition into alkali-soluble groups.
  • the solubility in the developer is changed by, for example, changing to a base.
  • development is performed using, for example, a basic aqueous solution.
  • the exposed portion is removed and a desired pattern is obtained.
  • the wavelength of exposure light sources has become shorter and the numerical aperture (NA) of projection lenses has become higher.
  • NA numerical aperture
  • EUV extreme ultraviolet
  • EB electron beam
  • Patent Document 1 describes a positive resist composition that can form ultrafine patterns (e.g., 40 nm or less) with extremely high resolution as containing "(A) an ionic compound, and (B) A positive type containing a resin that has a repeating unit (b1) having an interactive group that interacts with the ionic group in the above ionic compound and whose main chain is decomposed by irradiation with X-rays, electron beams, or extreme ultraviolet rays.
  • “Resist composition” is disclosed.
  • DOF Depth Of Focus
  • the total content of the repeating unit having the group represented by the formula (IV) and the repeating unit having the carboxy group contained in the resin is the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • [6] The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [5], wherein the resin has a weight average molecular weight of 30,000 or more.
  • a pattern forming method comprising the step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent to obtain a pattern.
  • the pattern forming method according to [11] further comprising a step 4 of cleaning the pattern using a rinsing liquid containing an organic solvent after the step 3.
  • the developing solution may contain two or more organic solvents.
  • the pattern forming method has a step 4 of cleaning the pattern using a rinsing solution containing an organic solvent after the step 3, at least one of the developer and the rinsing solution contains two or more organic solvents.
  • the two or more organic solvents include a first organic solvent and a second organic solvent, The boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, The pattern forming method according to [13], wherein the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • a method for manufacturing an electronic device comprising the pattern forming method according to any one of [11] to [14].
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition having excellent DOF performance can be provided. Further, according to the present invention, a resist film, a pattern forming method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device can also be provided regarding the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the present invention will be explained in detail below. Although the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments.
  • the "substituent” in this specification is preferably a monovalent substituent.
  • organic group refers to a group containing at least one carbon atom.
  • active rays or “radiation” include, for example, the bright line spectrum of mercury lamps, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet (EUV) light, X-rays, and electron beams (EB: electron beam) etc.
  • Light as used herein means actinic rays or radiation.
  • exposure in this specification includes, for example, exposure to bright line spectra of mercury lamps, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays, and X-rays, as well as exposure to electron beams and ion beams. This also includes drawing using particle beams such as.
  • is used to include the numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.
  • the direction of bonding of the divalent groups described herein is not limited unless otherwise specified. For example, when Y in the compound represented by the general formula "X-Y-Z" is -COO-, Y may be -CO-O- or -O-CO-. It's okay. Further, the above compound may be "X-CO-O-Z" or "X-O-CO-Z".
  • ppm means “parts-per-million ( 10-6 )
  • ppb means “parts-per-billion (10-9)
  • ppt means “parts-per-billion ( 10-9 )”. parts-per-trillion (10 ⁇ 12 )”.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity (also referred to as molecular weight distribution) (Mw/Mn) of the resin are measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) apparatus (Tosoh HLC- 8120GPC) (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L, column: Tosoh TSK gel Multipore HXL-M, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: differential refraction It is defined as a polystyrene equivalent value determined by a Refractive Index Detector.
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • ClogP values were obtained from Daylight Chemical Information System, Inc. This value was calculated using the program "CLOGP” available from. This program provides the value of "calculated logP” calculated by the fragment approach of Hansch, Leo (see below). The fragment approach is based on the chemical structure of a compound and estimates the logP value of the compound by dividing the chemical structure into substructures (fragments) and summing the logP contributions assigned to the fragments. The details are described in the following documents. In this specification, ClogP values calculated by the program CLOGP v4.82 are used. A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol. 4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds.
  • examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the solid content is intended to be a component that forms a resist film, and does not include a solvent. Furthermore, if the component forms a resist film, it is considered to be a solid component even if the component is liquid.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter also referred to as “resist composition”) comprises a repeating unit represented by the formula (I) described below, and a repeating unit represented by the formula (II) described below.
  • Patent Document 1 the ionic compound and the main chain-cleaved polymer form an association state through electrostatic interaction, so that the resist film has a low dissolution rate in the developer.
  • this resist film is exposed to light, the association state is canceled, so that a difference in dissolution rate in a developer (so-called dissolution contrast) occurs between the unexposed area and the exposed area.
  • the resin when the resin satisfies at least one of Requirement 1 and Requirement 2 described below, the resin has a predetermined polar group, and this polar group interacts with the ionic compound, resulting in a dissolution contrast.
  • the above-mentioned side reactions become difficult to proceed, and a decrease in dissolution contrast can be suppressed, resulting in good DOF performance.
  • the reason why the side reaction becomes difficult to proceed is presumed to be that the group represented by formula (IV) and the carboxy group trap radicals that may be generated during the side reaction.
  • the anion (D - ) in the ionic compound is an anion formed by dissociating a proton from a carboxyl group in a specific compound that has a carboxy group and does not contain an aromatic ring
  • the anion in the ionic compound When the ClogP value of the compound in which a proton is added to (D ⁇ ) is more than 3.00, interaction between the resin and the ionic compound is unlikely to occur.
  • the anion (D - ) in the ionic compound is an anion formed by dissociating a proton from the carboxy group in a specific compound that has a carboxy group and does not contain an aromatic ring
  • the anion in the ionic compound It is thought that by setting the ClogP value of the compound in which a proton is added to (D ⁇ ) to be 3.00 or less, a stable association state can be formed between the resin and the ionic compound, and the dissolution contrast is improved.
  • the resist composition includes a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II), and includes a resin whose main chain is cleaved by exposure to light.
  • X represents a halogen atom.
  • the halogen atom includes, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, but a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom is preferable because the effects of the present invention are more excellent, and a chlorine atom or An iodine atom is more preferred, and a chlorine atom is particularly preferred.
  • Y represents a group represented by formula (Y-1) or a group represented by formula (Y-2).
  • formula (Y-1) and formula (Y-2) the wavy line portion represents the bonding position.
  • Y in formula (I) is a group represented by formula (Y-1)
  • Y in formula (I) is a group represented by formula (Y-2)
  • R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group represented by R 2 is not particularly limited, but includes, for example, an alkyl group that may have a substituent, a monovalent aromatic group that may have a substituent, or , an aralkyl group which may have a substituent, and the like.
  • substituents T substituents that each of the alkyl group, monovalent aromatic group, and aralkyl group may have include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.
  • alkoxy groups such as methoxy, ethoxy and tert-butoxy; aryloxy groups such as phenoxy and p-tolyloxy; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl, butoxycarbonyl and phenoxycarbonyl; acetoxy acyloxy groups such as, propionyloxy and benzoyloxy groups; acyl groups such as acetyl, benzoyl, isobutyryl, acryloyl, methacryloyl and methoxalyl groups; alkylsulfanyl groups such as methylsulfanyl and tert-butylsulfanyl groups Arylsulfanyl groups such as phenylsulfanyl group and p-tolylsulfanyl group; Alkyl group; Aryl group; Heteroaryl group; Hydroxyl group; Carboxy group; Formyl group; Sulfo group; Cyano group;
  • the monovalent organic group represented by R 2 may be a monovalent organic group containing a specific functional group, and in this case satisfies Requirement 1, which will be described later. Furthermore, the case where R 2 is a hydrogen atom also corresponds to satisfying Requirement 1, which will be described later.
  • the monovalent organic group represented by R 2 is an alkyl group that may have a substituent, or a monovalent organic group that may have a substituent, since the effect of the present invention is more excellent.
  • Aromatic groups are preferred.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic; for example, a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as n-hexyl groups, monocyclic cycloalkyl groups (cyclic alkyl groups) such as cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, and norbornyl groups, tetracyclodecanyl groups, and tetracyclo Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as dodecanyl group and adamantyl group. Among these, a linear alkyl group is preferred as the alkyl group.
  • the number of carbon atoms in the linear alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
  • the alkyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the terminal of the alkyl group.
  • the substituents that the alkyl group may have are as described above, and include, for example, the groups exemplified as the substituent T, with specific functional groups being preferred.
  • the monovalent aromatic group is not particularly limited, and may be either an aryl group or a heteroaryl group.
  • the monovalent aromatic group may be either monocyclic or polycyclic, but the number of ring member atoms is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 10.
  • the monovalent aromatic group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and still more preferably a phenyl group.
  • the phenyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the para position of the phenyl group.
  • the substituents that the monovalent aromatic group may have are as described above.
  • the monovalent aromatic group may have two hydroxyl groups as substituents, and may constitute a group represented by formula (IV) described below. Further, the monovalent aromatic group may have a carboxy group as a substituent.
  • R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group represented by R 3 and R 4 is not particularly limited, but includes, for example, an alkyl group that may have a substituent, and a monovalent aromatic group that may have a substituent. or an aralkyl group which may have a substituent.
  • the substituents that each of the alkyl group, monovalent aromatic group, and aralkyl group may have are not particularly limited, and include the groups exemplified as the substituent T described above.
  • the monovalent organic group represented by R 3 and R 4 is preferably a monovalent organic group containing a specific functional group, since the effects of the present invention are more excellent, and in this case, the above requirements are met. This corresponds to satisfying 1.
  • the monovalent organic group represented by R 3 and R 4 is preferably an alkyl group which may have a substituent, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic; for example, a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as n-hexyl groups, monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, norbornyl groups, tetracyclodecanyl groups, tetracyclododecanyl groups, and Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as adamantyl groups.
  • a linear alkyl group is preferred as the alkyl group.
  • the number of carbon atoms in the linear alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
  • the alkyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the terminal of the alkyl group.
  • substituents that the alkyl group may have include the groups exemplified as the substituent T.
  • the content of the repeating unit represented by formula (I) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 40 to 70 mol%, and 50 to 70 mol% based on the total repeating units in the resin (C). is even more preferable.
  • R 1 represents an alkyl group which may have a substituent
  • Ar represents a monovalent aromatic group which may have a substituent
  • the alkyl group represented by R 1 may be linear, branched, or cyclic, such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group.
  • linear or branched alkyl groups such as t-butyl group and n-hexyl group, monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, and norbornyl group, tetracyclodecanyl group, and tetracyclodecanyl group.
  • Examples include polycyclic cycloalkyl groups such as a cyclododecanyl group and an adamantyl group.
  • the alkyl group is preferably a linear alkyl group, more preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, even more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • the substituents that the alkyl group may have are not particularly limited, and include the groups exemplified as the substituent T.
  • the monovalent aromatic group represented by Ar is not particularly limited, and may be either an aryl group or a heteroaryl group.
  • the monovalent aromatic group may be monocyclic or polycyclic, but the number of ring member atoms is preferably 6 to 15, more preferably 6 to 10.
  • the monovalent aromatic group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and still more preferably a phenyl group.
  • the phenyl group has a substituent, it is preferable to have the substituent at the para position of the phenyl group.
  • the number of substituents is not particularly limited, and is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.
  • substituents that the monovalent aromatic group may have include the groups exemplified for the substituent T described above. Note that the monovalent aromatic group may have two hydroxyl groups as substituents, and may constitute a group represented by formula (IV) described below. Further, the monovalent aromatic group may have a carboxy group as a substituent. This case corresponds to satisfying requirement 1, which will be described later.
  • the content of the repeating unit represented by formula (II) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 60 mol%, and 30 to 50 mol% based on the total repeating units in the resin (C). is even more preferable.
  • the total content of repeating units represented by formula (I) and repeating units represented by formula (II) is preferably 80 to 100 mol%, and 90 to 100 mol%, based on all repeating units in resin (C). 100 mol% is more preferable, and even more preferably 95 to 100 mol%.
  • the resin (C) may contain other repeating units that do not correspond to either the repeating unit represented by formula (I) or the repeating unit represented by formula (II).
  • the resin (C) is different from both the repeating unit represented by formula (I) and the repeating unit represented by formula (II), and has a group represented by formula (IV) or a carboxy group. It may have a repeating unit (hereinafter also simply referred to as a "specific functional group-containing unit”), and in this case it corresponds to satisfying Requirement 2, which will be described later.
  • Resin (C) satisfies at least one of Requirement 1 and Requirement 2 below. It is preferable that the resin (C) satisfies Requirement 1 in that the effects of the present invention are more excellent.
  • Requirement 1 At least one repeating unit selected from the group consisting of a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II) is a group represented by formula (IV) or It has a carboxy group.
  • Requirement 2 The resin further contains another repeating unit different from both the repeating unit represented by formula (I) and the repeating unit represented by formula (II), and the other repeating unit is represented by formula (IV). It has a group represented by or a carboxy group. Note that in formula (IV), * represents a bonding position.
  • the resin (C) is a group represented by Formula (IV) or a repeating unit represented by Formula (I) having a carboxy group (hereinafter simply referred to as "Specific Unit 1"). ), and a repeating unit represented by formula (II) having a group represented by formula (IV) or a carboxy group (hereinafter also simply referred to as "specific unit 2"). at least one repeating unit.
  • Specific units 1 include the following units 1-1 to 1-3.
  • Unit 1-1 Y is a group represented by formula (Y-1), and R 2 is a group represented by formula (IV) or a monovalent organic group containing a carboxyl group, formula (I )
  • Repeating unit unit 1-2 Repeating unit unit 1-2 represented by formula (I) in which Y is a group represented by formula (Y-1) and R 2 is a hydrogen atom 3: Y is a group represented by formula (Y-2), and at least one of R 3 and R 4 is a group represented by formula (IV) or a monovalent organic group containing a carboxy group Repeating unit represented by formula (I)
  • the group represented by formula (IV) or the monovalent organic group containing a carboxy group the group represented by formula (IV) itself, the group represented by formula (IV) Examples include an alkyl group having the represented group, an alkyl group having a carboxy group, and an aryl group having a carboxy group.
  • Unit 2-1 Ar is a group represented by formula (IV), repeating unit represented by formula (II) Unit 2-2: Ar is a monovalent aromatic group having a carboxy group, formula Repeating unit unit represented by (II) Unit 2-3: A repeating unit represented by formula (II) in which R 1 is a group represented by formula (IV) or an alkyl group having a carboxy group.
  • R 1 is a group represented by formula (IV) or an alkyl group having a carboxy group.
  • the term "is a group represented by formula (IV)” means that Ar has two hydroxyl groups as substituents, and Ar itself constitutes a group represented by formula (IV).
  • requirement 2 stipulates that the resin (C) has a specific functional group-containing unit.
  • the total content of the repeating unit having a group represented by formula (IV) and the repeating unit having a carboxy group contained in the resin (C) is not particularly limited, and is 0.20 mmol based on the total solid content of the composition. 0.30 mmol/g or more is preferable, 1.00 mmol/g or more is more preferable, and even more preferably 1.50 mmol/g or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but is often 4.00 mmol/g or less, more often 3.00 mmol/g or less.
  • the repeating unit having a group represented by formula (IV) and the repeating unit having a carboxy group contained in the resin (C) The total content corresponds to the total content of specific unit 1 and specific unit 2 (more specifically, the total content of unit 1-1 to unit 1-3 and unit 2-1 to unit 2-3). do.
  • the total content of repeating units having a group represented by formula (IV) and repeating units having a carboxy group contained in resin (C) The amount corresponds to the content of specific functional group-containing units.
  • the total content of repeating units having a group represented by formula (IV) and repeating units having a carboxy group contained in the resin (C) is defined as This corresponds to the total content of unit 1, specific unit 2, and specific functional group-containing unit.
  • the resin (C) contains the specific unit 1 the content of the specific unit 1 in the resin (C) is not particularly limited, and the content of the specific unit 1 in the resin (C) is not particularly limited. On the other hand, it is preferably 5 to 55 mol%, more preferably 5 to 45 mol%.
  • the content of the specific unit 2 in the resin (C) is not particularly limited, and the content of the specific unit 2 in the resin (C) is not particularly limited. On the other hand, it is preferably 5 to 55 mol%, more preferably 5 to 45 mol%.
  • the content of the repeating unit having the group represented by the formula (IV) in the resin (C) is not particularly limited, and in terms of the effect of the present invention being more excellent, the content of the repeating unit having the group represented by the formula (IV) is It is preferably 0.10 to 4.00 mmol/g, more preferably 0.20 to 3.00 mmol/g.
  • the repeating unit having a group represented by formula (IV) is a repeating unit represented by formula (I) having a group represented by formula (IV) (hereinafter also referred to as "specific unit A1").
  • the specific unit A1 is a group represented by formula (I), in which Y is a group represented by formula (Y-1), and R 2 is a monovalent organic group containing a group represented by formula (IV). and a monovalent organic compound in which Y is a group represented by formula (Y-2) and at least one of R 3 and R 4 contains a group represented by formula (IV). Examples include repeating units represented by formula (I), which is a group.
  • Examples of the monovalent organic group containing the group represented by formula (IV) include the group represented by formula (IV) itself and an alkyl group having a group represented by formula (IV).
  • Ar is a group represented by formula (IV), a repeating unit represented by formula (II), and R 1 is an alkyl group having a group represented by formula (IV).
  • a repeating unit represented by a certain formula (II) can be mentioned.
  • the content of the repeating unit having a carboxyl group in the resin (C) is not particularly limited, and from 0.10 to 3.00 mmol/g based on the total solid content of the composition, since the effect of the present invention is more excellent. is preferable, and 0.10 to 2.00 mmol/g is more preferable.
  • repeating unit having a carboxyl group a repeating unit represented by the formula (I) having a carboxyl group (hereinafter also referred to as "specific unit B1") and a repeating unit having a carboxyl group represented by the formula (II) (hereinafter also referred to as "specific unit B2"); and a repeating unit that is different from both specific unit B1 and specific unit B2 and has a carboxy group.
  • the specific unit B1 is a repeating unit represented by formula (I) in which Y is a group represented by formula (Y-1) and R 2 is a monovalent organic group containing a carboxy group, Y is a group represented by formula (Y-1), and R 2 is a hydrogen atom, a repeating unit represented by formula (I), and a group in which Y is represented by formula (Y-2) and a repeating unit represented by formula (I) in which at least one of R 3 and R 4 is a monovalent organic group containing a carboxy group.
  • the monovalent organic group containing a carboxyl group include an alkyl group having a carboxyl group and an aryl group having a carboxyl group.
  • the specific unit B2 is a repeating unit represented by formula (II) in which Ar is a monovalent aromatic group having a carboxyl group, and a repeating unit represented by formula (II) in which R1 is an alkyl group having a carboxyl group.
  • the repeating unit represented is exemplified.
  • the resin (C) may contain both the specific unit 1 and the specific unit 2. Further, the resin (C) may contain a repeating unit represented by formula (I) other than specific unit 1, or may contain a repeating unit represented by formula (II) other than specific unit 2. Good too.
  • the resin (C) may contain repeating units other than the above-mentioned repeating units.
  • a repeating unit having only one phenolic hydroxyl group may be mentioned.
  • the content of repeating units having only one phenolic hydroxyl group is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, based on all repeating units in the resin (C). , 5 mol% or less is more preferable, and 0 mol% is particularly preferable.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (C) is not particularly limited, but is preferably 15,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 30,000 or more, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 200,000 or less, more preferably 150,000 or less.
  • the polydispersity of the resin (C) is not particularly limited, but it is preferably 2.5 or less, more preferably 2.0 or less, and even more preferably 1.7 or less in terms of the effects of the present invention.
  • the lower limit is not particularly limited, and examples include 1.0 or more.
  • the content of the resin (C) is not particularly limited, but it is preferably 40 to 99% by mass, more preferably 60 to 97% by mass, based on the total solid content of the composition, since the effect of the present invention is more excellent. More preferably 65 to 97% by mass.
  • the resist composition may contain only one type of resin (C), or may contain two or more types. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition contains an ionic compound represented by formula (III) (hereinafter also referred to as "specific photoacid generator”).
  • B + represents a sulfonium cation or an iodonium cation.
  • the cation represented by B + decomposes by absorbing irradiated light, and the generated radical cation species plays the role of extracting hydrogen.
  • the cation represented by B + is preferably a cation represented by the formula (ZaI) (cation (ZaI)) or a cation represented by the formula (ZaII) (cation (ZaII)).
  • R 201 to R 203 each independently represent an organic group.
  • the number of carbon atoms in the organic group represented by R 201 to R 203 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20.
  • two of the organic groups represented by R 201 to R 203 may be combined to form a ring structure, and within the formed ring there may be an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group. May contain.
  • examples of the group formed by bonding two of the organic groups represented by R 201 to R 203 include an alkylene group (e.g., butylene group and pentylene group), and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 - is mentioned.
  • R 204 and R 205 each independently represent a monovalent aromatic group that may have a substituent or an alkyl group that may have a substituent; A monovalent aromatic group is preferable in that the effect is more excellent.
  • Examples of the monovalent aromatic group for R 204 and R 205 include an aryl group and a heteroaryl group.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • a heteroaryl group has a heteroatom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
  • Examples of the ring constituting the heteroaryl group include a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an indole ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
  • the alkyl group for R 204 and R 205 includes a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group) or a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and norbornyl group).
  • the monovalent aromatic group and the alkyl group of R 204 and R 205 may further have other substituents, such as an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms). , a monovalent aromatic 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.
  • the above-mentioned cation (ZaI) is preferably a cation (ZaI-1), a cation (ZaI-2), or an organic cation represented by the formula (ZaI-3b) or the formula (ZaI-4b).
  • R 201 to R 203 represents a monovalent aromatic group which may have a substituent. All of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, or some of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, and the remainder may have a substituent. It may also be an alkyl group. Further, one of R 201 to R 203 may be a monovalent aromatic group, and the remaining two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and within the formed ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • the group formed by combining two of R 201 to R 203 includes, for example, one or more methylene groups substituted with an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, and/or a carbonyl group. and alkylene groups (eg, butylene group, pentylene group, or -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -).
  • examples of the monovalent aromatic group include an aryl group and a heteroaryl group.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • a heteroaryl group has a heteroatom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
  • examples of the ring constituting the heteroaryl group include a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an indole ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
  • the two or more monovalent aromatic groups may be the same or different. .
  • the alkyl group is preferably a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, Examples include methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, and cyclohexyl group.
  • the monovalent aromatic groups R 201 to R 203 and the substituents that the alkyl groups may have include, each independently, an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a monovalent aromatic group (eg, having 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (eg, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkylalkoxy group (eg, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
  • the above substituent may further have another substituent, for example, the above alkyl group may have a halogen atom as a substituent to become a halogenated alkyl group such as a trifluoromethyl group. .
  • Examples of the cation (ZaI-1) include triarylsulfonium cations, diarylalkylsulfonium cations, aryldialkylsulfonium cations, diarylcycloalkylsulfonium cations, and aryldicycloalkylsulfonium cations, but the effects of the present invention Triarylsulfonium cations are preferred in terms of their superiority.
  • each of R 201 to R 203 independently represents an organic group having no aromatic ring.
  • the aromatic ring also includes a heterocycle containing a heteroatom.
  • the organic group having no aromatic ring represented by R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, an allyl group, or a vinyl group, and a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred is a linear or branched 2-oxoalkyl group.
  • the alkyl group includes, for example, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group), and a linear alkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
  • 10 branched alkyl groups, and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and norbornyl group).
  • the alkyl group represented by R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aromatic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, or a cycloalkyl group. Represents a carbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, an alkylthio group, or an arylthio group.
  • R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (such as a t-butyl group), a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • R x and R y each independently represent an alkyl group, a linear or branched 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.
  • the rings formed may each independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester group, or an amide bond.
  • Examples of the above-mentioned ring include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, and a polycyclic condensed ring formed by combining two or more of these rings.
  • the ring 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 alkylene groups such as a butylene group and a pentylene group.
  • the methylene group in this alkylene group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
  • the group formed by bonding 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.
  • R13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group (it may be a cycloalkyl group itself, a cycloalkyl group ). These groups may have substituents.
  • R14 is a group having a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group (not a cycloalkyl group itself). (or a group partially containing a cycloalkyl group). These groups may have substituents. When a plurality of R 14s exist, each independently represents the above group such as a hydroxyl group. R 15 each independently represents an alkyl group or a naphthyl group. These groups may have substituents.
  • Two R 15s may be bonded to each other to form a ring.
  • the ring skeleton may contain a heteroatom such as an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • two R 15s are alkylene groups and are preferably bonded to each other to form a ring structure.
  • the alkyl group represented by R 15 may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10.
  • the alkyl group is preferably a methyl group, ethyl group, n-butyl group, or t-butyl group.
  • D ⁇ is a hydroxide ion, an anion formed by dissociating a proton (H + ) from a hydroxyl group in a compound having a hydroxyl group, or an anion formed by dissociating a proton from a carboxyl group in a compound having a carboxyl group. represents an anion formed by
  • the anion represented by D - is preferably a hydroxide ion or an organic anion represented by the formula (ZbI).
  • R a represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • L a represents a single bond or a divalent linking group.
  • a 3 - represents -O - or -COO - .
  • the monovalent organic group represented by R a is not particularly limited, but the monovalent organic group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the monovalent organic group include an alkyl group, a monovalent aromatic group, and an aralkyl group.
  • the monovalent organic group represented by R a is preferably an alkyl group or an aryl group.
  • the alkyl group and aryl group described above may further have a substituent.
  • Substituents that the alkyl group and aryl group may have are not particularly limited, but include the groups exemplified for the substituent T above, such as hydroxyl groups, halogen atoms, and halogen atom-substituted groups. Examples include alkyl groups which may be substituted.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the linear and branched alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, and even more preferably 1 to 10.
  • the cyclic alkyl group (cycloalkyl group) may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of carbon atoms in the cyclic alkyl group is preferably 3 to 20, more preferably 3 to 15, and even more preferably 3 to 10.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and even more preferably 6 to 10.
  • the cycloalkyl group may contain a heteroatom as a ring member atom.
  • heteroatoms include, but are not limited to, nitrogen atoms, oxygen atoms, and the like.
  • the divalent linking group represented by L a is not particularly limited, but includes, for example, an alkylene group, a divalent aromatic group, -O-, -CO-, -COO-, and a combination of two or more of these.
  • the following groups are mentioned.
  • the alkylene group may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the linear and branched alkylene groups is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10.
  • the cyclic alkylene group (cycloalkylene group) may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of carbon atoms in the cyclic alkylene group is preferably 3 to 20, more preferably 3 to 10.
  • the number of carbon atoms in the divalent aromatic group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15.
  • the aromatic ring constituting the divalent aromatic group is not particularly limited, and may be either an aromatic hydrocarbon or an aromatic heterocycle.
  • aromatic ring examples include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a thiophene ring, with a benzene ring or a naphthalene ring being preferred, and a benzene ring being more preferred.
  • the alkylene group and the divalent aromatic group may further have a substituent.
  • the substituents that the alkylene group and the divalent aromatic group may have are not particularly limited, but include the groups exemplified for the substituent T above, with halogen atoms being preferred.
  • a 3 - represents -O - or -COO - .
  • -O - is a group formed by dissociating a proton from a hydroxyl group.
  • -COO - is a group formed by dissociation of a proton from a carboxy group.
  • the ClogP value of the specific compound is 3.00 or less.
  • the lower limit of the ClogP value of the specific compound is not limited, but is preferably -2.00 or more.
  • the specific compound include a compound represented by formula (V) and having a ClogP value of 3.00 or less.
  • Formula (V) R-COOH R represents an alkyl group which may have a substituent. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 3 to 10. Examples of the substituent include the groups exemplified for the substituent T described above, and a halogen atom is preferred.
  • the ClogP value of the compound (D ⁇ H + ) formed by bonding the proton to the anion is not particularly limited. , is preferably 5.00 or less, more preferably 4.00 or less, and even more preferably 3.00 or less, in terms of the effects of the present invention being more excellent. Further, the lower limit value is not particularly limited, but is, for example, ⁇ 2.00 or more.
  • the content of the specific photoacid generator in the resist composition is not particularly limited, and is often 0.01 to 1.50 mmol/g based on the total solid content of the resist composition, so that the effect of the present invention is enhanced. In terms of superiority, 0.10 to 1.00 mmol/g is preferable.
  • the resist composition may contain only one type of specific photoacid generator, or may contain two or more types of specific photoacid generators. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition may contain a solvent.
  • the solvents include (M1) propylene glycol monoalkyl ether carboxylate (such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)), and (M2) propylene glycol monoalkyl ether (propylene glycol monomethyl ether (PGME) or propylene glycol monoethyl ether).
  • this solvent may further contain components other than components (M1) and (M2).
  • the solvent preferably contains component (M1). It is more preferable that the solvent consists essentially of component (M1) only, or is a mixed solvent of component (M1) and other components. In the latter case, it is more preferable that the solvent contains both component (M1) and component (M2).
  • the mass ratio (M1/M2) of component (M1) and component (M2) is preferably "100/0" to "0/100", more preferably “100/0” to "15/85", and " The range is more preferably 100/0 to 40/60, and particularly preferably 100/0 to 60/40.
  • the solvent may further contain components other than components (M1) and (M2).
  • the content of components other than components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30% by mass based on the total amount of the solvent.
  • the content of the solvent in the resist composition is preferably determined so that the solid content concentration is 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 20% by mass.
  • the resist composition may further contain a surfactant.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant.
  • Examples of the fluorine-based and/or silicon-based surfactants include the surfactants disclosed in paragraphs [0218] and [0219] of International Publication No. 2018/193954.
  • 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.
  • the resist composition may contain only one type of surfactant, or may contain two or more types of surfactants. When two or more types are included, it is preferable that their total amount falls within the above range.
  • the resist composition may further contain a dissolution-inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and/or a compound that promotes solubility in a developer.
  • the resist composition preferably satisfies the following requirement 3.
  • Requirement 3 The polydispersity of the resin contained in the resist film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is PDI 0 , When the resist film is exposed to light under irradiation conditions such that the weight average molecular weight of the product obtained by cutting the resin in the resist film is 1/2 of the weight average molecular weight of the resin, the resin is cut.
  • the polydispersity of the product obtained is PDI 2 , When the resist film is exposed to light under irradiation conditions such that the weight average molecular weight of the product obtained by cutting the resin in the resist film is 1/3 of the weight average molecular weight of the resin, the resin is cut.
  • the polydispersity of the product obtained is PDI 3 , When the resist film is exposed to light under irradiation conditions such that the weight average molecular weight of the product obtained by cutting the resin in the resist film is 1/4 of the weight average molecular weight of the resin, the resin is cut.
  • the polydispersity of the product obtained is PDI 4 , When the resist film is exposed to light under irradiation conditions such that the weight average molecular weight of the product obtained by cutting the resin in the resist film is 1/5 of the weight average molecular weight of the resin, the resin is cut.
  • the polydispersity of the product obtained is PDI 5 , When the largest value among PDI 2 to PDI 5 is set as PDI max , the relationship of equation (1) is satisfied.
  • the polydispersity expressed by PDI 0 and PDI 2 to PDI 5 can be measured by the GPC device described above.
  • a predetermined resist composition is applied onto a silicon wafer to form a resist film.
  • the thickness of the resist film is preferably 15 to 100 nm.
  • a drying process may be performed as necessary after applying the resist composition.
  • the conditions for the drying treatment include the conditions described in step 1 below.
  • the resist film is irradiated with light at a predetermined exposure amount.
  • the light for the light irradiation light that can cleave the main chain of the resin (C) is used, and EUV light is preferable.
  • the resist film after exposure is immersed in a predetermined solvent (for example, N-methylpyrrolidone) to dissolve the resist film, and the resulting solution sample is used to determine the product obtained by cutting the resin (C). Measure the weight average molecular weight.
  • the weight average molecular weight of the product obtained by cutting the resin (C) is 1/2, 1/3, 1/4, Then, find the irradiation conditions (exposure amount) that are 1/5, and find the polydispersities PDI 2 to PDI 5 of the products obtained by cutting the resin (C) under each irradiation condition.
  • the one with the largest value among the obtained polydispersities PDI 2 to PDI 5 is selected as PDI max , and PDI max is compared with the polydispersity PDI 0 of the resin (C) before light irradiation. Check whether the relationship in equation (1) is satisfied.
  • the resist composition satisfies the above requirement 3 it means that the crosslinking reaction is difficult to proceed when cutting the resin (C), and as a result, the decrease in dissolution contrast is small and the DOF performance is more excellent.
  • the resist composition preferably satisfies the following requirement 4.
  • Requirement 4 The dissolution rate in butyl acetate of the resist film obtained by applying an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition on a silicon wafer and heating it at 80°C for 60 seconds is DR 1 , and the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is When the dissolution rate in butyl acetate of a resist film obtained by applying a photosensitive or radiation-sensitive resin composition onto a silicon wafer and heating it at 130°C for 60 seconds is DR 2 , the relationship of formula (2) is obtained. satisfy.
  • a method for contacting the resist film with butyl acetate includes a method of immersing a silicon wafer with a resist film in butyl acetate. The immersion time is preferably 100 to 2000 seconds.
  • the resist film after immersion is dried using a spin coater (rotation speed: 400 rpm, rotation time: 30 seconds), and the film thickness FT 1 of the obtained resist film is measured.
  • the dissolution rate DR 1 is calculated from the following formula using the thickness of the resist film before contact with butyl acetate (initial thickness), the above film thickness FT 1 , and the immersion time.
  • Dissolution rate DR 1 (Initial film thickness - FT 1 ) ⁇ (immersion time) (nm/sec)
  • the dissolution rate DR 2 is calculated according to the same procedure as above, except that the heat treatment conditions of 80° C. for 60 seconds were changed to 130° C. for 60 seconds. It is examined whether the calculated dissolution rates DR 1 and DR 2 satisfy the relationship of the above formula (2).
  • the resist composition satisfies requirement 4 above, when the resist film is heated at a higher temperature, the dissolution rate in the organic solvent is low, and the interaction between the resin (C) and the ionic compound in the resist film is reduced by heating. It can be said that the effect has become stronger.
  • the strong interaction means that during exposure, the dissolution contrast between the unexposed area and the exposed area is high, so the DOF performance of the resist film is better.
  • the interaction between the resin (C) and the ionic compound is strengthened. There is a way.
  • Step 1 Forming a resist film on a substrate using a resist composition
  • Step 2 Exposing the resist film to light
  • Step 3 Developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent , Step of Obtaining a Pattern
  • Step 1 is a step of forming a resist film on a substrate using a resist composition.
  • the definition of the resist composition is as described above.
  • Examples of methods for forming a resist film on a substrate using a resist composition include a method of applying a resist composition onto a substrate. Note that it is preferable to filter the resist composition as necessary before coating.
  • the pore size of the filter is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and even more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • the resist composition can be applied by any suitable application method, such as a spinner or coater, onto a substrate (eg, silicon, silicon dioxide coated) such as those used in the manufacture of integrated circuit devices.
  • the coating method is preferably spin coating using a spinner.
  • the rotation speed during spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm.
  • the substrate may be dried to form a resist film. Note that, if necessary, various base films (inorganic film, organic film, antireflection film) may be formed under the resist film.
  • a silicon wafer in the case of a semiconductor wafer, can be used as the material constituting the substrate to be processed and its outermost layer, and examples of the material forming the outermost layer include Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, Examples include WSi, BPSG (Boro-Phospho. Silicate Glass), SOG (Spin On Glass), and organic antireflection films.
  • drying method examples include a method of drying by heating. Heating can be carried out using a means provided in an ordinary exposure machine and/or developing machine, or may be carried out using a hot plate or the like.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, even more preferably 60 to 600 seconds.
  • the resist film can be formed by prebaking, for example, at 60 to 150° C. for 1 to 20 minutes, preferably at 80 to 120° C. for 1 to 10 minutes.
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 10 to 120 nm from the standpoint of forming fine patterns with higher precision. Among these, in the case of EUV exposure, the thickness of the resist film is more preferably 10 to 65 nm, and even more preferably 15 to 50 nm.
  • a top coat may be formed on the upper layer of the resist film using a top coat composition.
  • the top coat composition does not mix with the resist film and can be uniformly applied to the upper layer of the resist film.
  • the thickness of the top coat is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, and even more preferably 40 to 80 nm.
  • the top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method. Can be formed.
  • Specific examples of basic compounds that may be included in the top coat include basic compounds that may be included in the resist composition.
  • the top coat contains a compound containing at least one group or bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl group, and an ester group.
  • Step 2 is a step of exposing the resist film.
  • the exposure method include a method of irradiating the formed resist film with actinic rays or radiation through a predetermined mask.
  • Actinic light or radiation includes infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams, preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 Deep ultraviolet light with a wavelength of ⁇ 200 nm, specifically KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 excimer laser (157 nm), EUV (13 nm), X-rays, and electron beams. .
  • post-exposure heat treatment also referred to as post-exposure bake
  • the post-exposure heat treatment accelerates the reaction in the exposed area, resulting in better sensitivity and pattern shape.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 80 to 130°C.
  • the heating time is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, and even more preferably 30 to 120 seconds. Heating can be carried out using means provided in a normal exposure machine and/or developing machine, and may be carried out using a hot plate or the like. This step is also called post-exposure bake.
  • Step 3 is a step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent to obtain a pattern.
  • Development methods include, for example, a method in which the substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and the substrate is left still for a certain period of time for development (paddle method). ), a method of spraying the developer onto the substrate surface (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle at a constant speed onto the rotating substrate (dynamic dispensing method). can be mentioned. Furthermore, after the step of developing, a step of stopping the development may be carried out while substituting another solvent.
  • the development time is not particularly limited as long as the resin in the unexposed areas is sufficiently dissolved, and is preferably 10 to 300 seconds, more preferably 20 to 120 seconds.
  • the temperature of the developer is preferably 0 to 50°C, more preferably 15 to 35°C.
  • the organic solvent contained in the developer is preferably at least one selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents.
  • the ClogP value of the organic solvent contained in the developer is not particularly limited, but is preferably 0.00 or more, more preferably 1.00 or more. When two or more types of organic solvents are included, it is preferable that the ClogP value of the mixed solvent falls within the above range.
  • ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methylnaphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl 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, butane
  • Examples include butyl acid, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate.
  • the alcohol solvent amide solvent, ether solvent, and hydrocarbon solvent
  • the solvents disclosed in paragraphs [0715] to [0718] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167 are used. can.
  • a plurality of the above-mentioned solvents may be mixed together, or may be mixed with a solvent other than the above-mentioned ones or water.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, even more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially free of water.
  • the content of the organic solvent in the developer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, even more preferably 90 to 100% by mass, and even more preferably 95 to 100% by mass, based on the total amount of the developer. is particularly preferred.
  • the developer contains a first organic solvent and a second organic solvent, and the boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, and It is more preferable that the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • the said boiling point means the boiling point under 1 atmosphere (760 mmHg).
  • the content ratio of the first organic solvent and the second organic solvent in the developer is not particularly limited, the effect of the present invention is better when the content ratio of the second organic solvent to the content of the first organic solvent is
  • the mass ratio is preferably 1 to 50, more preferably 3 to 20.
  • the ketone solvent or the ester solvent is preferable, the ester solvent is more preferable, and butyl acetate or isoamyl butyrate is more preferable, since the effect of the present invention is more excellent.
  • the first organic solvent is not particularly limited, but an organic solvent having a ClogP value of 3.00 or more is preferable, and a hydrocarbon solvent is more preferable.
  • the pattern forming method includes, after step 3, step 4 of cleaning the pattern using a rinsing liquid containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid contains an organic solvent.
  • the organic solvent contained in the rinsing liquid is preferably at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents.
  • Examples of the hydrocarbon solvent, ketone solvent, ester solvent, alcohol solvent, amide solvent, and ether solvent include those described for the developer containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid contains a first organic solvent and a second organic solvent, and the boiling point of the first organic solvent is higher than the boiling point of the second organic solvent, and It is more preferable that the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent.
  • the said boiling point means the boiling point under 1 atmosphere (760 mmHg).
  • the content ratio of the first organic solvent and the second organic solvent in the rinsing liquid is not particularly limited, the effect of the present invention is better when the content ratio of the second organic solvent to the content of the first organic solvent
  • the mass ratio is preferably 1 to 50, more preferably 3 to 20.
  • the second organic solvent in the rinsing liquid the ketone solvent or the ester solvent is preferable, the ester solvent is more preferable, and butyl acetate or isoamyl butyrate is more preferable, since the effects of the present invention are more excellent.
  • the first organic solvent is not particularly limited, but an organic solvent having a ClogP value of 3.00 or more is preferable, and a hydrocarbon solvent is more preferable.
  • the method of the rinsing process is not particularly limited, and examples include a method in which the rinsing liquid is continuously discharged onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and a method in which the substrate is immersed in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time. (dip method), and a method of spraying a rinsing liquid onto the substrate surface (spray method).
  • the pattern forming method of the present invention may include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. In this step, the developer and rinse solution remaining between patterns and inside the patterns due to baking are removed. This step also has the effect of smoothing the resist pattern and improving surface roughness of the pattern.
  • the heating step after the rinsing step is preferably carried out at 40 to 250° C. (preferably 90 to 200° C.) for 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the etching process may be performed on the substrate, which is the object to be etched, using the formed pattern as a mask. That is, the pattern formed in step 3 may be used as an etching mask to process the substrate (or the underlying film and the substrate) to form a pattern on the substrate.
  • the method of processing the substrate (or the lower layer film and the substrate) is not particularly limited, but by performing dry etching on the substrate (or the lower layer film and the substrate) using the pattern formed in step 3 as a mask, the substrate is processed. A method of forming a pattern is preferred.
  • the dry etching is preferably oxygen plasma etching.
  • the developer contains two or more organic solvents
  • the resist composition and various materials used in the pattern forming method of the present invention do not contain impurities such as metals. It is preferable not to include it.
  • the content of impurities contained in these materials is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppt or less, even more preferably 100 mass ppt or less, particularly preferably 10 mass ppt or less, and most preferably 1 mass ppt or less.
  • examples of metal impurities include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, W, Zn, etc. are mentioned.
  • Examples of methods for removing impurities such as metals from various materials include filtration using a filter. Details of filtration using a filter are described in paragraph [0321] of International Publication No. 2020/004306.
  • methods for reducing impurities such as metals contained in various materials include, for example, selecting raw materials with low metal content as raw materials constituting various materials, and filtering raw materials constituting various materials. and a method in which distillation is carried out under conditions where contamination is suppressed as much as possible by lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark).
  • impurities may be removed using an adsorbent, or a combination of filter filtration and an adsorbent may be used.
  • adsorbent known adsorbents can be used, such as inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
  • inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite
  • organic adsorbents such as activated carbon.
  • metal impurities have been sufficiently removed from the manufacturing equipment can be confirmed by measuring the content of metal components contained in the cleaning liquid used to clean the manufacturing equipment.
  • the content of metal components contained in the cleaning solution after use is preferably 100 parts per trillion or less, more preferably 10 parts per trillion or less, and even more preferably 1 parts per trillion or less.
  • a method for improving pattern surface roughness may be applied to the pattern formed by the method of the present invention.
  • Examples of a method for improving surface roughness of a pattern include a method of treating a pattern with plasma of a gas containing hydrogen, which is disclosed in International Publication No. 2014/002808.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468, US Patent Application Publication No. 2010/0020297, Japanese Patent Application Publication No. 2008-83384, and Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 "EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement" Examples include known methods such as:
  • the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described pattern forming method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
  • the electronic device of the present invention is preferably installed in electrical and electronic equipment (home appliances, office automation (OA), media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
  • Resins P-2 to P-13 were synthesized according to the synthesis method of resin P-1 (Synthesis Example 1) described below or a known method.
  • Table 1 shows the composition ratio, weight average molecular weight (Mw 0 ), number average molecular weight (Mn 0 ), and polydispersity (Mw 0 /Mn 0 (PDI 0 )) of each repeating unit in the resin.
  • the weight average molecular weight (Mw 0 ), number average molecular weight (Mn 0 ), and polydispersity (PDI 0 ) of the resins P-1 to P-13 were measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) device (Tosoh HLC- 8120GPC) (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 ⁇ L, column: Tosoh TSK gel Multipore HXL-M, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: differential refraction It was measured as a polystyrene equivalent value using a Refractive Index Detector. Further, the composition ratios (mol% ratio) of resins P-1 to P-13 were measured by 13 C-NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
  • the reaction was further carried out at 80° C. for 2 hours. After the reaction solution was allowed to cool, it was added dropwise to a methanol:water mixture over 20 minutes. Next, the powder precipitated by dropping was collected by filtration and dried to obtain resin P-1 (33.6 g).
  • the composition ratio (molar ratio) of the repeating units determined by NMR (nuclear magnetic resonance) method was 50/25/25.
  • the weight average molecular weight of the obtained resin P-1 was 18,000 in terms of standard polystyrene, and the polydispersity (PDI 0 ) was 2.1.
  • SL-1 Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • PGME Propylene glycol monomethyl ether
  • SL-3 Cyclohexanone
  • SL-4 ⁇ -butyrolactone
  • SL-5 Ethyl lactate
  • SL-6 Diacetone alcohol
  • ClogP in the “Other additives” column refers to the ClogP value of a compound formed by bonding a proton to an anion included in E-1 to E-3.
  • Content (mass %) in Table 3 represents the content (mass %) of each component with respect to the total solid content in the resist composition.
  • Resist solid content (mmol/g) indicates the repeating unit (A), repeating unit (B), or PAG (D) (specific photoacid generator) in the resist composition. Represents the content based on total solids.
  • (A)+(B)" in Table 3 represents the content of the repeating unit (A) relative to the total solid content in the resist composition, and the content of the repeating unit (B) relative to the total solid content in the resist composition. Represents the total amount of content.
  • the solid content concentration of each resist composition was adjusted as appropriate so that the resist composition could be coated with a film thickness shown in Table 4 below. Solid content means all components other than the solvent. The obtained resist compositions were used in Examples and Comparative Examples.
  • a lower layer film forming composition SHB-A940 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was applied onto a silicon wafer and baked at 205° C. for 60 seconds to form a lower layer film with a thickness of 20 nm.
  • a resist composition shown in Table 3 was applied thereon to form a resist film under the conditions (film thickness and PreBake) shown in Table 4. As a result, a silicon wafer having a resist film was formed.
  • the resin (C) was cut on the silicon wafer having the resist film obtained by the above procedure using an EUV scanner NXE3300 (NA 0.33) manufactured by ASML, and the Mw 0 of the resulting product was determined. Open frame exposure was performed under irradiation conditions of 1/2, 1/3, 1/4, or 1/5.
  • the resist components were extracted by immersing the exposed silicon wafer in N-methylpyrrolidone. Using the obtained extract as a sample, the weight average molecular weight, number average molecular weight, and polydispersity of the product obtained by cutting the resin (C) were measured by GPC under the above-mentioned conditions . ⁇ PDI 5 and PDI max were calculated. If the relationship of formula (1) below holds between the calculated PDI max and PDI 0 , the resist composition satisfies Requirement 3.
  • the silicon wafer with the resist film obtained by the above procedure was immersed in butyl acetate for 600 seconds, then the wafer was rotated at a rotation speed of 4000 rpm for 30 seconds, and the resist film was developed using the ellipso-type film thickness measuring device again.
  • the thickness (FT 1 ) was measured, and the dissolution rate DR 1 of the resist film was calculated using the following formula (A).
  • Formula (A) DR 1 (40-FT 1 ) ⁇ 600 (nm/sec)
  • the same operation was performed except that the baking temperature after applying the resist composition was changed to 130°C, the resist film thickness (FT 2 ) after development was measured, and the dissolution rate DR of the resist film was calculated using the following formula (B). 2 was calculated.
  • a lower layer film forming composition SHB-A940 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was applied onto a silicon wafer and baked at 205° C. for 60 seconds to form a lower layer film with a thickness of 20 nm.
  • a resist composition shown in Table 3 was applied thereon to form a resist film under the conditions (film thickness and PreBake) shown in Table 4. As a result, a silicon wafer having a resist film was formed.
  • a silicon wafer having a resist film obtained by the above procedure was subjected to pattern irradiation using an EUV scanner NXE3300 manufactured by ASML (NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination).
  • EUV scanner NXE3300 manufactured by ASML (NA 0.33, ⁇ 0.9/0.7, dipole illumination).
  • a mask with a line size of 20 nm and a line:space ratio of 1:1 was used.
  • PEB Post Exposure Bake
  • the wafer After rinsing the wafer by pouring the rinsing liquid shown in Table 4 below for 10 seconds while rotating the wafer at a rotation speed of 1000 rpm, the wafer can be rinsed with a line and space pitch of 40 nm by rotating the wafer for 30 seconds at a rotation speed of 4000 rpm. I got the pattern.
  • Optimal exposure amount Using a length-measuring scanning electron microscope (SEM: CG-4100, manufactured by Hitachi High-Technology), measure the line width of the line and space pattern while changing the exposure dose, and the line width becomes 20 nm. The actual exposure amount was determined, and this was defined as the optimum exposure amount (mJ/cm 2 ).
  • Example 1 shows that when the resist composition satisfies Requirement 3, the DOF performance is better.
  • Example 1 shows that when the resist composition satisfies Requirement 4, the DOF performance is better.
  • Example 2 From a comparison of Examples 1, 3 to 6, and 9 to 10 with Example 2, it was found that the total content of repeating units (A) and repeating units (B) was based on the total solid content of the resist composition. It can be seen that when the amount is 0.30 mmol/g or more, the DOF performance is better.
  • Example 1 From the comparison between Example 1 and Examples 3 and 4, when the weight average molecular weight (Mw 0 ) of the resin (C) is 20,000 or more (more preferably 30,000 or more), the DOF performance is better. I understand.
  • Example 1 From a comparison between Example 1 and Examples 7 and 8, when the content of the specific photoacid generator is 0.10 to 1.00 mmol/g based on the total solid content of the resist composition, DOF It can be seen that the performance is better.
  • Example 6 A comparison between Example 6 and Example 9 shows that the DOF performance is better when the developer or rinse solution contains two or more organic solvents.
  • Example 9 From a comparison between Example 9 and Example 10, it was found that the developing solution or the rinsing solution contained a first organic solvent and a second organic solvent, and the boiling point of the first organic solvent was higher than the boiling point of the second organic solvent. It can be seen that when the ClogP value of the first organic solvent is larger than the ClogP value of the second organic solvent, the DOF performance is better.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本発明は、DOF性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供する。本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、式(III)で表されるイオン性化合物と、を含み、上記樹脂が、所定の要件を満たす。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法及び電子デバイスに関する。
 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、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂が有す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等して現像液に対する溶解性を変化させる。その後、例えば塩基性水溶液を用いて、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。
 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。また、昨今では、極紫外線(EUV光: Extreme Ultraviolet)及び電子線(EB:Electron Beam)を光源としたパターン形成方法も検討されつつある。
 このような現状のもと、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として、種々の構成が提案されている。
 例えば、特許文献1では、超微細なパターン(例えば、40nm以下)の形成において、解像性に極めて優れるパターンを形成できるポジ型レジスト組成物として「(A)イオン性化合物、及び、(B)上記イオン性化合物におけるイオン性基と相互作用する相互作用性基を有する繰り返し単位(b1)を有し、X線、電子線、又は極紫外線の照射により主鎖が分解する樹脂を含有するポジ型レジスト組成物」を開示している。
国際公開第2021-153466号
 一方で、近年、フォーカス余裕度(DOF:Depth Of Focus)性能のより一層の向上が求められている。
 本発明者らは、特許文献1に記載のレジスト組成物を用いて、パターン形成を検討したところ、DOF性能が近年要求されるより高い性能レベルを満たしておらず、更に改善する余地があることを知見した。
 そこで、本発明は、DOF性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
 また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスを提供することも課題とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
 〔1〕 後述する式(I)で表される繰り返し単位、及び、後述する式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、
 後述する式(III)で表されるイオン性化合物と、を含み、
 上記樹脂が、後述する要件1及び要件2の少なくとも一方を満たす、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔2〕 後述する要件3を満たす、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔3〕 後述する要件4を満たす、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔4〕 上記樹脂に含まれる上記式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対し、0.30mmol/g以上である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔5〕 上記樹脂の重量平均分子量が20000以上である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔6〕 上記樹脂の重量平均分子量が30000以上である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔7〕 上記樹脂の多分散度が2.0以下である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔8〕 上記樹脂の多分散度が1.7以下である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔9〕 上記イオン性化合物の含有量が、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.10~1.00mmol/gである、〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 〔10〕 〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
 〔11〕 〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程1と、
 上記レジスト膜を露光する工程2と、
 有機溶剤を含む現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像して、パターンを得る工程3と、を有するパターン形成方法。
 〔12〕 上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記パターンを洗浄する工程4を更に有する、〔11〕に記載のパターン形成方法。
 〔13〕 上記パターン形成方法が、上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記パターンを洗浄する工程4を有していない場合、上記現像液が2種以上の有機溶剤を含み、
 上記パターン形成方法が、上記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて上記パターンを洗浄する工程4を有する場合、上記現像液及び上記リンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含む、〔11〕に記載のパターン形成方法。
 〔14〕 上記2種以上の有機溶剤が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、
 上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、
 上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きい、〔13〕に記載のパターン形成方法。
 〔15〕 〔11〕~〔14〕のいずれか1つ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。
 〔16〕 〔15〕に記載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。
 本発明によれば、DOF性能に優れる、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスも提供できる。
 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場合があるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
 本明細書における「置換基」は、特に断らない限り、1価の置換基が好ましい。
 本明細書における「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。
 本明細書における「露光」とは、特に断らない限り、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、及びX線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用いられる。
 本明細書において表記される二価の基の結合方向は、特に断らない限り限定されない。例えば、「X-Y-Z」なる一般式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。また、上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく「X-O-CO-Z」であってもよい。
 本明細書における「ppm」は、「parts-per-million(10-6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10-9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10-12)」を意味する。
 本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び多分散度(分子量分布ともいう)(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。
 ClogP値は、Daylight Chemical Information System, Inc.から入手できるプログラム「CLOGP」で計算された値である。このプログラムは、Hansch, Leoのフラグメントアプローチ(下記文献参照)により算出される「計算logP」の値を提供する。フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、化学構造を部分構造(フラグメント)に分割し、そのフラグメントに対して割り当てられたlogP寄与分を合計して化合物のlogP値を推算している。その詳細は以下の文献に記載されている。本明細書では、プログラムCLOGP v4.82により計算したClogP値を用いる。
 A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A.J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
 logPは、分配係数P(Partition Coefficient)の常用対数を意味し、ある有機化合物が油(一般的には1-オクタノール)と水の2相系の平衡でどのように分配されるかを定量的な数値として表す物性値であり、以下の式で示される。
  logP=log(Coil/Cwater)
 式中、Coilは油相中の化合物のモル濃度を、Cwaterは水相中の化合物のモル濃度を表す。
 logPの値が0をはさんでプラスに大きくなると油溶性が増し、マイナスで絶対値が大きくなると水溶性が増し、有機化合物の水溶性と負の相関があり、有機化合物の親疎水性を見積るパラメータとして広く利用されている。
 本明細書において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。
 本明細書において、固形分とは、レジスト膜を形成する成分を意図し、溶剤は含まれない。また、レジスト膜を形成する成分であれば、その性状が液体状であっても、固形分とみなす。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)は、後述する式(I)で表される繰り返し単位、及び、後述する式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂(以下、「樹脂(C)」ともいう。)と、式(III)で表されるイオン性化合物と、を含み、上記樹脂が、後述する要件1及び要件2の少なくとも一方を満たす。
 上記構成のレジスト組成物を用いた場合、本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者らは、以下のように推測している。
 特許文献1においては、イオン性化合物と主鎖切断型ポリマーとが静電相互作用によって会合状態を形成することで、レジスト膜は現像液に対する溶解速度が小さい状態にある。このレジスト膜が露光されると上記会合状態は解除されるため、未露光部と露光部との間に、現像液に対する溶解速度の差(いわゆる溶解コントラスト)が生じる。
 一方で、上記のような先行文献においては、露光時に樹脂(又は、樹脂が切断されて得られる生成物)とイオン性化合物との間で副反応を起こし、樹脂が三次元架橋することで現像液に対する溶解速度が低下する場合があることを本発明者らは知見した。このような副反応は、結果として上記溶解コントラストの低下につながるため、DOF性能悪化の一因となりうる。
 一方、本発明のレジスト組成物においては、樹脂が後述する要件1及び要件2の少なくとも一方を満たすことにより、所望の効果が得られることを見出している。より具体的には、樹脂が後述する要件1及び要件2の少なくとも一方を満たす場合、樹脂が所定の極性基を有することになり、この極性基がイオン性化合物と相互作用を生じて溶解コントラストが高くなると共に、上記副反応が進行しにくくなり、溶解コントラストの低下を抑制できるため、結果としてDOF性能が良好となる。副反応が進行しづらくなる理由としては、式(IV)で表される基及びカルボキシ基によって、上記副反応中に発生し得るラジカル等とトラップしているためと推測される。
 なお、上記イオン性化合物中のアニオン(D)が、カルボキシ基を有し、芳香環を含まない特定化合物中のカルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンである場合、イオン性化合物中のアニオン(D)にプロトンが付加した化合物のClogP値が3.00超であると、樹脂とイオン性化合物との相互作用が生じにくい。そのため、上記イオン性化合物中のアニオン(D)が、カルボキシ基を有し、芳香環を含まない特定化合物中のカルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンである場合、イオン性化合物中のアニオン(D)にプロトンが付加した化合物のClogP値が3.00以下にすることにより、樹脂とイオン性化合物とで安定した会合状態を形成でき、溶解コントラストが向上すると考えられる。
 以下、DOF性能がより優れることを、本発明の効果がより優れるともいう。
 以下、本発明のレジスト組成物が含む成分について説明する。
〔露光により主鎖が切断される樹脂〕
 レジスト組成物は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂を含む。
 式(I)中、Xはハロゲン原子を表す。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられるが、本発明の効果がより優れる点で、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、塩素原子、又はヨウ素原子が更に好ましく、塩素原子が特に好ましい。
 式(I)中、Yは、式(Y-1)で表される基、又は、式(Y-2)で表される基を表す。式(Y-1)中、及び、式(Y-2)中、波線部は結合位置を表す。
 なお、式(I)中のYが式(Y-1)で表される基である場合、及び、式(I)中のYが式(Y-2)で表される基である場合は、それぞれ以下の繰り返し単位で表される。
 式(Y-1)中、Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。
 Rで表される1価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は、置換基を有していてもよいアラルキル基等が挙げられる。
 上記アルキル基、1価の芳香族基、及び、アラルキル基がそれぞれ有していてもよい置換基(以下、置換基Tともいう。)としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基及びフェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びメトキサリル基等のアシル基;メチルスルファニル基及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;水酸基;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;モノアルキルアミノ基;ジアルキルアミノ基;アリールアミノ基、ニトロ基;ホルミル基;後述する式(IV)で表される基、並びに、これらの組み合わせが挙げられる。
 なかでも、置換基としては、本発明の効果がより優れる点で、後述する式(IV)で表される基及びカルボキシ基からなる群から選択される基(以下、「特定官能基」ともいう)が好ましい。つまり、Rで表される1価の有機基は、特定官能基を含む1価の有機基であってもよく、この場合は後述する要件1を満たすことに相当する。
 また、Rが水素原子である場合にも、後述する要件1を満たすことに相当する。
 Rで表される1価の有機基としては、本発明の効果がより優れる点で、置換基を有していてもよいアルキル基、又は、置換基を有していてもよい1価の芳香族基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、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、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基(環状アルキル基)、並びに、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましい。上記直鎖状アルキル基の炭素数は1~20が好ましく、1~6がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が最も好ましい。また、アルキル基が置換基を有する場合、アルキル基の末端に置換基を有するのが好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基は、上述した通りであり、例えば、置換基Tとして例示される基が挙げられ、特定官能基が好ましい。
 1価の芳香族基としては、特に限定されず、アリール基、及び、ヘテロアリール基のいずれであってもよい。
 1価の芳香族基は単環及び多環のいずれであってもよいが、環員原子の数は6~15が好ましく、6~10がより好ましい。
 なかでも、上記1価の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、又は、アントラセニル基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
 上記フェニル基が置換基を有する場合、フェニル基のパラ位に置換基を有するのが好ましい。1価の芳香族基が有していてもよい置換基は、上述した通りである。なお、1価の芳香族基は2つの水酸基を置換基として有し、後述する式(IV)で表される基を構成していてもよい。また、1価の芳香族基は、カルボキシ基を置換基として有していてもよい。
 式(Y-2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。
 R及びRで表される1価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は、置換基を有していてもよいアラルキル基等が挙げられる。
 上記アルキル基、1価の芳香族基、及び、アラルキル基がそれぞれ有していてもよい置換基としては、特に限定されず、上述した置換基Tとして例示した基が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、R及びRで表される1価の有機基は、特定官能基を含む1価の有機基であるのが好ましく、この場合は上記要件1を満たすことに相当する。
 なかでも、本発明の効果がより優れる点で、R及びRで表される1価の有機基としては、置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、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、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びに、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましい。上記直鎖状アルキル基の炭素数は1~20が好ましく、1~6がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が最も好ましい。また、アルキル基が置換基を有する場合、アルキル基の末端に置換基を有するのが好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基は、置換基Tとして例示した基が挙げられる。
 式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、20~80モル%が好ましく、40~70モル%がより好ましく、50~70モル%が更に好ましい。
 式(II)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表し、Arは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。
 Rで表されるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよく、例えば、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、t-ブチル基、及びn-ヘキシル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びに、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基等が挙げられる。
 なかでも、アルキル基としては、直鎖状アルキル基が好ましく、炭素数1~5の直鎖状アルキル基がより好ましく、メチル基又はエチル基が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
 上記アルキル基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、置換基Tとして例示した基が挙げられる。
 Arで表される1価の芳香族基としては、特に限定されず、アリール基、及び、ヘテロアリール基のいずれであってもよい。
 1価の芳香族基は、単環及び多環のいずれであってもよいが、環員原子の数は、6~15が好ましく、6~10がより好ましい。
 なかでも、上記1価の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、又は、アントラセニル基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
 上記フェニル基が置換基を有する場合、フェニル基のパラ位に置換基を有するのが好ましい。置換基の数は特に限定されず、1~4が好ましく、1~2がより好ましい。
 上記1価の芳香族基が有していてもよい置換基としては、上述した置換基Tで例示された基が挙げられる。なお、1価の芳香族基は2つの水酸基を置換基として有し、後述する式(IV)で表される基を構成していてもよい。また、1価の芳香族基は、カルボキシ基を置換基として有していてもよい。この場合は後述する要件1を満たすことに相当する。
 式(II)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、20~80モル%が好ましく、30~60モル%がより好ましく、30~50モル%が更に好ましい。
 式(I)で表される繰り返し単位及び式(II)で表される繰り返し単位の合計含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、80~100モル%が好ましく、90~100モル%がより好ましく、95~100モル%が更に好ましい。
 樹脂(C)は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれにも該当しない他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 例えば、樹脂(C)は、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれとも異なり、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する繰り返し単位(以下、単に「特定官能基含有単位」ともいう。)を有していてもよく、この場合は後述する要件2を満たすことに相当する。
 樹脂(C)は、以下の要件1及び要件2の少なくとも一方を満たす。本発明の効果がより優れる点で、樹脂(C)は要件1を満たすことが好ましい。
要件1:式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1つの繰り返し単位が、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する。
要件2:樹脂が、式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位のいずれとも異なる他の繰り返し単位を更に含み、他の繰り返し単位が式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する。
 なお、式(IV)中、*は結合位置を表す。
 要件1を言い換えると、要件1においては、樹脂(C)が、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する式(I)で表される繰り返し単位(以下、単に「特定単位1」ともいう。)、及び、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する式(II)で表される繰り返し単位(以下、単に「特定単位2」ともいう。)からなる群から選択される少なくとも1つの繰り返し単位を有することを規定する。
 特定単位1としては、以下の単位1-1~単位1-3が挙げられる。
単位1-1:Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが式(IV)で表される基又はカルボキシ基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位
単位1-2:Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが水素原子である式(I)で表される繰り返し単位
単位1-3:Yが式(Y-2)で表される基であり、かつ、R及びRの少なくとも一方が式(IV)で表される基又はカルボキシ基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位
 なお、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を含む1価の有機基としては、式(IV)で表される基自体、式(IV)で表される基を有するアルキル基、カルボキシ基を有するアルキル基、及び、カルボキシ基を有するアリール基が挙げられる。
 また、特定単位2としては、単位2-1、単位2-2、及び、単位2-3が挙げられる。
単位2-1:Arが式(IV)で表される基である、式(II)で表される繰り返し単位
単位2-2:Arがカルボキシ基を有する1価の芳香族基である、式(II)で表される繰り返し単位
単位2-3:Rが、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する、アルキル基である式(II)で表される繰り返し単位
 なお、Arが式(IV)で表される基であるとは、Arが2つの水酸基を置換基として有し、Ar自体が式(IV)で表される基を構成することを意味する。
 要件2を言い換えると、要件2は、樹脂(C)が特定官能基含有単位を有することを規定する。
 樹脂(C)に含まれる式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量は特に限定されず、組成物の全固形分に対して、0.20mmol/g以上の場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、0.30mmol/g以上が好ましく、1.00mmol/g以上がより好ましく、1.50mmol/g以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、4.00mmol/g以下の場合が多く、3.00mmol/g以下の場合がより多い。
 なお、例えば、樹脂(C)が要件1を満たすが、要件2を満たさない場合、樹脂(C)に含まれる式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量とは、特定単位1及び特定単位2の合計含有量(より具体的には、単位1-1~単位1-3及び単位2-1~単位2-3の合計含有量)に該当する。
 また、樹脂(C)が要件1を満たさないが、要件2を満たす場合、樹脂(C)に含まれる式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量とは、特定官能基含有単位の含有量に該当する。
 更に、樹脂(C)が要件1及び2を満たす場合、樹脂(C)に含まれる式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量とは、特定単位1と、特定単位2と、特定官能基含有単位との合計含有量に該当する。
 樹脂(C)が特定単位1を含む場合、樹脂(C)中の特定単位1の含有量は特に限定されず、本発明の効果がより優れる点で、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、5~55モル%が好ましく、5~45モル%がより好ましい。
 樹脂(C)が特定単位2を含む場合、樹脂(C)中の特定単位2の含有量は特に限定されず、本発明の効果がより優れる点で、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、5~55モル%が好ましく、5~45モル%がより好ましい。
 また、樹脂(C)中における式(IV)で表される基を有する繰り返し単位の含有量は特に限定されず、本発明の効果がより優れる点で、組成物の全固形分に対して、0.10~4.00mmol/gが好ましく、0.20~3.00mmol/gがより好ましい。
 なお、式(IV)で表される基を有する繰り返し単位としては、式(IV)で表される基を有する式(I)で表される繰り返し単位(以下、「特定単位A1」ともいう。)と、式(IV)で表される基を有する式(II)で表される繰り返し単位(以下、「特定単位A2」ともいう。)と、特定単位A1及び特定単位A2のいずれとも異なり、式(IV)で表される基を有する繰り返し単位とが挙げられる。
 特定単位A1としては、Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが式(IV)で表される基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位、及び、Yが式(Y-2)で表される基であり、かつ、R及びRの少なくとも一方が式(IV)で表される基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 式(IV)で表される基を含む1価の有機基としては、式(IV)で表される基自体、及び、式(IV)で表される基を有するアルキル基が挙げられる。
 特定単位A2としては、Arが式(IV)で表される基である、式(II)で表される繰り返し単位、及び、Rが式(IV)で表される基を有するアルキル基である式(II)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 樹脂(C)中におけるカルボキシ基を有する繰り返し単位の含有量は特に限定されず、本発明の効果がより優れる点で、組成物の全固形分に対して、0.10~3.00mmol/gが好ましく、0.10~2.00mmol/gがより好ましい。
 なお、カルボキシ基を有する繰り返し単位としては、カルボキシ基を有する式(I)で表される繰り返し単位(以下、「特定単位B1」ともいう。)と、カルボキシ基を有する式(II)で表される繰り返し単位(以下、「特定単位B2」ともいう。)と、特定単位B1及び特定単位B2のいずれとも異なり、カルボキシ基を有する繰り返し単位とが挙げられる。
 特定単位B1としては、Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rがカルボキシ基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位、Yが式(Y-1)で表される基であり、かつ、Rが水素原子である式(I)で表される繰り返し単位、及び、Yが式(Y-2)で表される基であり、かつ、R及びRの少なくとも一方がカルボキシ基を含む1価の有機基である式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 なお、カルボキシ基を含む1価の有機基としては、カルボキシ基を有するアルキル基、及び、カルボキシ基を有するアリール基が挙げられる。
 特定単位B2としては、Arがカルボキシ基を有する1価の芳香族基である式(II)で表される繰り返し単位、及び、Rが、カルボキシ基を有するアルキル基である式(II)で表される繰り返し単位が挙げられる。
 なお、樹脂(C)は、特定単位1及び特定単位2の両方を含んでいてもよい。
 また、樹脂(C)は、特定単位1以外の式(I)で表される繰り返し単位を含んでいてもよいし、特定単位2以外の式(II)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
 樹脂(C)は、上述した繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、フェノール性水酸基を1つのみ有する繰り返し単位が挙げられる。
 なお、樹脂(C)において、フェノール性水酸基を1つのみ有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対して、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましく、5モル%以下が更に好ましく、0モル%が特に好ましい。
 樹脂(C)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、15000以上が好ましく、20000以上がより好ましく、30000以上が更に好ましい。上限は、特に限定されないが、200000以下が好ましく、150000以下がより好ましい。
 樹脂(C)の多分散度は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、2.5以下が好ましく、2.0以下がより好ましく、1.7以下が更に好ましい。下限は特に限定されず、1.0以上が挙げられる。
 樹脂(C)の含有量は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、組成物の全固形分に対して、40~99質量%が好ましく、60~97質量%がより好ましく、65~97質量%が更に好ましい。
 レジスト組成物は樹脂(C)を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
〔イオン性化合物〕
 レジスト組成物は、式(III)で表されるイオン性化合物(以下、「特定光酸発生剤」ともいう。)を含む。
 式(III)中、Bは、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンを表す。Bで表されるカチオンは、照射された光を吸収することで分解し、発生したラジカルカチオン種が水素を引き抜く役割を果たす。
 Bで表されるカチオンとしては、式(ZaI)で表されるカチオン(カチオン(ZaI))、又は、式(ZaII)で表されるカチオン(カチオン(ZaII))が好ましい。
 式(ZaI)中、R201~R203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201~R203で表される有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。また、R201~R203で表される有機基のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、形成される環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。上記環構造中で、R201~R203で表される有機基のうち2つが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基(例えば、ブチレン基及びペンチレン基)、及び-CH-CH-O-CH-CH-が挙げられる。
 式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい1価の芳香族基、又は置換基を有していてもよいアルキル基を表し、本発明の効果がより優れる点で、1価の芳香族基が好ましい。
 R204及びR205の1価の芳香族基としては、アリール基、及び、ヘテロアリール基が挙げられる。
 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。
 ヘテロアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等のヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基を構成する環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
 R204及びR205のアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基若しくは炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(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)、又は炭素数3~10の環状のアルキル基(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)が好ましい。
 R204及びR205の1価の芳香族基、及びアルキル基は、更に他の置換基を有していてもよく、他の置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、1価の芳香族基(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が挙げられる。
 上述のカチオン(ZaI)としては、なかでも、カチオン(ZaI-1)、カチオン(ZaI-2)、又は、式(ZaI-3b)若しくは式(ZaI-4b)で表される有機カチオンが好ましい。
 まず、カチオン(ZaI-1)について説明する。
 カチオン(ZaI-1)において、R201~R203の少なくとも1つは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。R201~R203の全てが1価の芳香族基であってもよいし、R201~R203の一部が1価の芳香族基であり、残りが置換基を有していてもよいアルキル基であってもよい。
 また、R201~R203のうちの1つが1価の芳香族基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、形成される環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、又は-CH-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。
 カチオン(ZaI-1)において、1価の芳香族基としては、アリール基、及び、ヘテロアリール基が挙げられる。
 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。
 ヘテロアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等のヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基を構成する環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
 カチオン(ZaI-1)において、R201~R203の2つ以上が1価の芳香族基である場合に、2つ以上ある1価の芳香族基は同一であっても異なっていてもよい。
 カチオン(ZaI-1)において、アルキル基としては、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は炭素数3~15の環状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が挙げられる。
 R201~R203の1価の芳香族基、及び、アルキル基が有していてもよい置換基としては、それぞれ独立に、アルキル基(例えば炭素数1~15)、1価の芳香族基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(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が挙げられる。
 上記置換基は、更に他の置換基を有していてもよく、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基となっていてもよい。
 カチオン(ZaI-1)としては、例えば、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及び、アリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられるが、本発明の効果がより優れる点で、トリアリールスルホニウムカチオンが好ましい。
 次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
 カチオン(ZaI-2)において、R201~R203のいずれも、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表す。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含む複素環も含む。
 R201~R203で表される芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、炭素数1~20が好ましい。
 R201~R203は、それぞれ独立に、アルキル基、アリル基、又はビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の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がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
 カチオン(ZaI-2)において、アルキル基としては、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基(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の分岐鎖状アルキル基、及び、炭素数3~10の環状アルキル基(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)が挙げられる。
 R201~R203で表されるアルキル基は、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、式(ZaI-3b)で表される有機カチオンについて説明する。
 式(ZaI-3b)中、R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、1価の芳香族基、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、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(t-ブチル基等)、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、それぞれ独立に、アルキル基、直鎖状又は分岐鎖状の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、それぞれ結合して環を形成してもよく、形成される環は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル基、又はアミド結合を含んでいてもよい。
 上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、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が挙げられる。環としては、3~10員環が挙げられ、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のアルキレン基が挙げられる。このアルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
 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が挙げられる。
 次に、式(ZaI-4b)で表される有機カチオンについて説明する。
 式(ZaI-4b)中、lは0~2の整数を表し、rは0~8の整数を表す。
 R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基、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(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい。)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は、水酸基、直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基、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(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい。)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それぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
 R15は、それぞれ独立して、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、又は窒素原子等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のが好ましい。
 式(ZaI-4b)中、R15で表されるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又はt-ブチル基が好ましい。
 以下、Bで表されるカチオンの好適態様を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 その他、Bとしては、特開2013-127526号公報の段落[0177]-[0188]、[0193]、[0197]に記載の内容も参酌でき、本内容は本明細書に組み込まれる。
 式(III)中、Dは、水酸化物イオン、水酸基を有する化合物中の水酸基からプロトン(H)が解離してなるアニオン、又は、カルボキシ基を有する化合物中のカルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンを表す。
 Dで表されるアニオンとしては、水酸化物イオン又は式(ZbI)で表される有機アニオンが好ましい。
 式(ZbI)中、
 Rは、水素原子、又は1価の有機基を表す。
 Lは、単結合、又は2価の連結基を表す。
 A は、-O、又は、-COOを表す。
 Rで表される1価の有機基としては、特に限定されないが、1価の有機基の炭素数は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
 1価の有機基としては、例えば、アルキル基、1価の芳香族基、又は、アラルキル基等が挙げられる。なかでも、Rで表される1価の有機基としては、アルキル基、又はアリール基が好ましい。なお、上記アルキル基、及びアリール基は、更に置換基を有していてもよい。上記アルキル基、及びアリール基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、上記置換基Tで例示した基が挙げられ、例えば、水酸基、ハロゲン原子、及び、ハロゲン原子が置換していてもよいアルキル基が挙げられる。
 アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。
 直鎖状及び分岐鎖状アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10が更に好ましい。
 アルキル基が環状である場合、環状アルキル基(シクロアルキル基)は単環でも多環でもよい。環状アルキル基の炭素数は、3~20が好ましく、3~15より好ましく、3~10が更に好ましい。
 アリール基としては、単環でも多環でもよい。
 アリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。
 シクロアルキル基は、環員原子として、ヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子としては、特に限定されないが、窒素原子、酸素原子等が挙げられる。
 また、シクロアルキル基は、環員原子として、カルボニル結合(>C=O)を含んでいてもよい。
 Lで表される2価の連結基は、特に限定されないが、例えば、アルキレン基、2価の芳香族基、-O-、-CO-、-COO-、及びこれらを2つ以上組み合わせてなる基が挙げられる。
 アルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。
 直鎖状及び分岐鎖状アルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましい。
 アルキレン基が環状である場合、環状アルキレン基(シクロアルキレン基)は単環でも多環でもよい。環状アルキレン基の炭素数は、3~20が好ましく、3~10がより好ましい。
 2価の芳香族基の炭素数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましい。
 2価の芳香族基を構成する芳香環は特に限定されず、芳香族炭化水素、又は芳香族複素環のいずれであってもよい。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、及びチオフェン環等が挙げられ、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
 アルキレン基、及び2価の芳香族基は、更に置換基を有していてもよい。
 アルキレン基、及び2価の芳香族基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、上記置換基Tで例示した基が挙げられ、ハロゲン原子が好ましい。
 A は、-O、又は、-COOを表す。-Oは、水酸基からプロトンが解離して形成される基である。-COOは、カルボキシ基からプロトンが解離して形成される基である。
 以下、Dで表されるアニオンの好適態様を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 その他、Dで表されるアニオンとしては、例えば、特開2013-127526号公報の段落[0215]-[0216]、[0220]、[0229]-[0230]に記載の内容も参酌でき、本内容は本明細書に組み込まれる。
 ただし、Dが、カルボキシ基を有し、芳香環を含まない特定化合物中のカルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンである場合、特定化合物のClogP値が3.00以下である。
 上記特定化合物のClogP値の下限は限定されないが、-2.00以上が好ましい。
 上記特定化合物としては、例えば、式(V)で表され、ClogP値が3.00以下である化合物が挙げられる。
 式(V)  R-COOH
 Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
 アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、3~10がより好ましい。
 置換基としては、上述した置換基Tで例示した基が挙げられ、ハロゲン原子が好ましい。
 Dが上記特定化合物中のカルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオン以外のアニオンである場合、アニオンにプロトンが結合して形成される化合物(D)のClogP値は特に限定されないが、本発明の効果がより優れる点で、5.00以下が好ましく、4.00以下がより好ましく、3.00以下が更に好ましい。また、下限値は特に限定されないが、例えば、-2.00以上である。
 レジスト組成物中の特定光酸発生剤の含有量は特に限定されず、レジスト組成物の全固形分に対して、0.01~1.50mmol/gの場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、0.10~1.00mmol/gが好ましい。
 レジスト組成物は特定光酸発生剤を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
〔その他の任意成分〕
<溶剤>
 レジスト組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(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)等)、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、又はプロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)等)、乳酸エステル(乳酸エチル等)、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン(2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、又はシクロペンタノン等)、ラクトン(γ-ブチロラクトン等)、及びアルキレンカーボネート(プロピレンカーボネート等)からなる群より選択される少なくとも1つ、の少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。なお、この溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 溶剤は、成分(M1)を含むのが好ましい。溶剤は、実質的に成分(M1)のみからなるか、又は成分(M1)と他の成分との混合溶剤であるのがより好ましい。後者の場合、溶剤は、成分(M1)と成分(M2)との双方を含むのが更に好ましい。
 成分(M1)と成分(M2)との質量比(M1/M2)は、「100/0」~「0/100」が好ましく、「100/0」~「15/85」がより好ましく、「100/0」~「40/60」が更に好ましく、「100/0」~「60/40」が特に好ましい。
 上述した通り、溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。この場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
 レジスト組成物中の溶剤の含有量は、固形分濃度が0.5~30質量%となるように定めるのが好ましく、1~20質量%となるように定めるのがより好ましい。
<界面活性剤>
 レジスト組成物は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。
 界面活性剤は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、国際公開第2018/193954号公報の段落[0218]及び[0219]に開示された界面活性剤が挙げられる。
 レジスト組成物が界面活性剤を含む場合、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。
 レジスト組成物は界面活性剤を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
 レジスト組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物を更に含んでいてもよい。
{要件3}
 本発明の効果がより優れる点で、レジスト組成物は、下記要件3を満たすことが好ましい。
 要件3:感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたレジスト膜に含まれる樹脂の多分散度をPDIとし、
 レジスト膜中の樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が樹脂の重量平均分子量の1/2となる照射条件にてレジスト膜に対して露光処理を行った際に、樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
 レジスト膜中の樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が樹脂の重量平均分子量の1/3となる照射条件にてレジスト膜に対して露光処理を行った際に、樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
 レジスト膜中の樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が樹脂の重量平均分子量の1/4となる照射条件にてレジスト膜に対して露光処理を行った際に、樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
 レジスト膜中の樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が樹脂の重量平均分子量の1/5となる照射条件にてレジスト膜に対して露光処理を行った際に、樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
 PDI~PDIのうちの最も値が大きいものをPDImaxとした際に、式(1)の関係を満たす。
 式(1) PDImax<1.3×PDI
 上記PDI、及び、PDI~PDIで表される多分散度は、上述したGPC装置により測定できる。
 上記要件3の具体的な手順としては、まず、シリコンウエハ上に所定のレジスト組成物を塗布して、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚みは、15~100nmが好ましい。
 レジスト膜を形成する際には、レジスト組成物を塗布後、必要に応じて、乾燥処理を実施してもよい。乾燥処理の条件は、後述する工程1で述べる条件が挙げられる。
 次に、レジスト膜に所定の露光量の光照射を行う。光照射の光としては、上記樹脂(C)の主鎖が切断される光が用いられ、EUV光が好ましい。
 露光後のレジスト膜を所定の溶媒(例えば、N-メチルピロリドン)に浸漬して、レジスト膜を溶解させ、得られた溶液試料を用いて、樹脂(C)が切断されて得られる生成物の重量平均分子量を測定する。
 上記手順によって、樹脂(C)が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が、光照射前の樹脂(C)の重量平均分子量に対して、1/2、1/3、1/4、及び、1/5となる照射条件(露光量)を見出し、それぞれの照射条件にて得られる樹脂(C)が切断されて得られる生成物の多分散度PDI~PDIを求める。
 得られた多分散度PDI~PDIのうちの最も値が大きいものをPDImaxとして選択し、PDImaxと光照射前の樹脂(C)の多分散度PDIとを比較して、上記式(1)の関係を満たすかどうかを調べる。
 レジスト組成物が上記要件3を満たす場合、樹脂(C)の切断時に架橋反応が進行しづらいことを意味しており、結果として溶解コントラストの低下が少なく、DOF性能がより優れることを意味する。
 上記のような要件3を満たすためには、例えば、レジスト組成物に含まれる樹脂(C)中のフェノール性水酸基を1つのみ有する繰り返し単位の含有量を減らす方法がある。
{要件4}
 本発明の効果がより優れる点で、レジスト組成物は、下記要件4を満たすことが好ましい。
 要件4:感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物をシリコンウエハ上に塗布して、80℃で60秒間加熱して得られるレジスト膜の酢酸ブチルへの溶解速度をDRとし、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物をシリコンウエハ上に塗布して、130℃で60秒間加熱して得られるレジスト膜の酢酸ブチルへの溶解速度をDRとした際に、式(2)の関係を満たす。
 式(2) DR>1.1×DR
 上記要件4の具体的な手順としては、まず、シリコンウエハ上に所定のレジスト組成物を塗布して、得られた塗膜を80℃で60秒間加熱して、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚みは、15~100nmが好ましい。
 次に、形成されるレジスト膜と酢酸ブチルとを接触させて、レジスト膜の溶解速度DRを算出する。レジスト膜と酢酸ブチルとの接触方法としては、レジスト膜付きシリコンウエハを酢酸ブチル中に浸漬する方法が挙げられる。浸漬時間としては、100~2000秒間が好ましい。浸漬後のレジスト膜をスピンコータ(回転数400rpm、回転時間30秒間)で乾燥させ、得られたレジスト膜の膜厚FTを測定する。
 次に、酢酸ブチルと接触させる前のレジスト膜の膜厚(初期膜厚)と、上記膜厚FTと、浸漬時間とを用いて、以下式から溶解速度DRを算出する。
 溶解速度DR=(初期膜厚-FT)÷(浸漬時間)(nm/秒)
 また、80℃で60秒の加熱処理の条件を、130℃で60秒間に変更した以外は、上記と同様の手順に従って、溶解速度DRを算出する。
 算出された溶解速度DR及びDRが、上記式(2)の関係を満たすかどうかを調べる。
 レジスト組成物が上記要件4を満たす場合、レジスト膜がより高温で加熱された際に有機溶剤への溶解速度が小さく、加熱によってレジスト膜中で樹脂(C)とイオン性化合物との間の相互作用がより強くなっているといえる。上記相互作用が強いとは、すなわち、露光時、未露光部と露光部との間の溶解コントラストが高い状態であるため、レジスト膜のDOF性能がより優れることを意味する。
 上記のような要件4を満たすためには、例えば、レジスト組成物中におけるイオン性化合物の含有量を比較的多くすることにより、樹脂(C)とイオン性化合物との間の相互作用を強くする方法がある。
[レジスト膜、パターン形成方法]
 上記レジスト組成物を用いたパターン形成方法の手順は特に限定されないが、以下の工程を有するのが好ましい。
工程1:レジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程
工程2:レジスト膜を露光する工程
工程3:有機溶剤を含む現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像して、パターンを得る工程
 以下、上記それぞれの工程の手順について詳述する。
<工程1:レジスト膜形成工程>
 工程1は、レジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程である。
 レジスト組成物の定義は、上述の通りである。
 レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する方法としては、例えば、レジスト組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 なお、塗布前にレジスト組成物を必要に応じてフィルター濾過するのが好ましい。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、フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製が好ましい。
 レジスト組成物は、集積回路素子の製造に用いられるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法は、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
 レジスト組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
 被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば、半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si、SiO、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG(Boro-Phospho. Silicate Glass)、SOG(Spin On Glass)、及び、有機反射防止膜等が挙げられる。
 乾燥方法としては、例えば、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて実施してもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。レジスト膜は、例えば、60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間プリベークして形成することができる。
 レジスト膜の膜厚は特に限定されないが、より高精度な微細パターンを形成できる点から、10~120nmが好ましい。なかでも、EUV露光とする場合、レジスト膜の膜厚としては、10~65nmがより好ましく、15~50nmが更に好ましい。
 なお、レジスト膜の上層にトップコート組成物を用いてトップコートを形成してもよい。
 トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できるのが好ましい。
 トップコートの膜厚は、10~200nmが好ましく、20~100nmがより好ましく、40~80nmが更に好ましい。
 トップコートは、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落[0072]~[0082]の記載に基づいてトップコートを形成できる。
 例えば、特開2013-061648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成するのが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、レジスト組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
 また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル基、及びエステル基からなる群より選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むのも好ましい。
<工程2:露光工程>
 工程2は、レジスト膜を露光する工程である。
 露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
 活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、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)、EUV(13nm)、X線、及び電子ビームが挙げられる。
 露光後、現像を行う前に露光後加熱処理(露光後ベークともいう。)を行うのが好ましい。露光後加熱処理により露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光機及び/又は現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。この工程は露光後ベークともいう。
<工程3:現像工程>
 工程3は、有機溶剤を含む現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像して、パターンを得る工程である。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に限定はなく、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 現像液に含まれる有機溶剤としては、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種が好ましい。
 現像液に含まれる有機溶剤のClogP値としては、特に限定されないが、0.00以上が好ましく、1.00以上がより好ましい。2種以上の有機溶剤を含む場合、それらの混合溶剤のClogP値が上記範囲となることが好ましい。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及び、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。
 アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び、炭化水素系溶剤としては、例えば、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落[0715]~[0718]に開示された溶剤を使用できる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
 現像液中の有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%が更に好ましく、95~100質量%が特に好ましい。
 本発明の効果がより優れる点で、現像液は第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含むことが好ましく、上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、且つ、上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きいことがより好ましい。なお、上記沸点は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 現像液中における第1有機溶剤と第2有機溶剤との含有量比は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、第1有機溶剤の含有量に対する第2有機溶剤の含有量の質量比が、1~50が好ましく、3~20がより好ましい。
 現像液中における、上記第2有機溶剤としては、本発明の効果がより優れる点で、上記ケトン系溶剤、又は上記エステル系溶剤が好ましく、エステル系溶剤がより好ましく、酢酸ブチル又は酪酸イソアミルが更に好ましい。また、上記第1有機溶剤としては、特に限定されないが、ClogP値が3.00以上の有機溶剤が好ましく、炭化水素系溶剤がより好ましい。
<工程4:リンス工程>
 上記パターン形成方法は、工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いてパターンを洗浄する工程4を含むのが好ましい。
 リンス液は、有機溶剤を含む。
 リンス液に含まれる有機溶剤としては、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。
 本発明の効果がより優れる点で、リンス液は第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含むことが好ましく、上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、且つ、上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きいことがより好ましい。なお、上記沸点は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 リンス液中における第1有機溶剤と第2有機溶剤との含有量比は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、第1有機溶剤の含有量に対する第2有機溶剤の含有量の質量比が、1~50が好ましく、3~20がより好ましい。
 リンス液中における、上記第2有機溶剤としては、本発明の効果がより優れる点で、上記ケトン系溶剤、又は上記エステル系溶剤が好ましく、エステル系溶剤がより好ましく、酢酸ブチル又は酪酸イソアミルが更に好ましい。また、上記第1有機溶剤としては、特に限定されないが、ClogP値が3.00以上の有機溶剤が好ましく、炭化水素系溶剤がより好ましい。
 リンス工程の方法は特に限定されず、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
 また、本発明のパターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、40~250℃(好ましくは90~200℃)で、10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行うことが好ましい。
 また、形成されたパターンをマスクとして、被エッチング物である基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをエッチングマスクとして、基板(又は、下層膜及び基板)を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
 基板(又は、下層膜及び基板)の加工方法は特に限定されないが、工程3で形成されたパターンをマスクとして、基板(又は、下層膜及び基板)に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。ドライエッチングは、酸素プラズマエッチングが好ましい。
 なお、本発明の効果がより優れる点で、パターン形成方法が工程4を有していない場合、現像液が2種以上の有機溶剤を含み、パターン形成方法が工程4を有する場合、現像液及びリンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含むことが好ましい。
 なお、現像液及びリンス液に含まれる2種以上の有機溶剤としては、上述した第1有機溶剤及び第2有機溶剤の組み合わせが好ましい。
 レジスト組成物、及び本発明のパターン形成方法において用いられる各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないのが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、100質量ppt以下が更に好ましく、10質量ppt以下が特に好ましく、1質量ppt以下が最も好ましい。ここで、金属不純物としては、例えば、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及びZn等が挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルターを用いた濾過の詳細は、国際公開第2020/004306号公報の段落[0321]に記載される。
 また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、例えば、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法等が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて用いてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止する必要がある。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定して確認できる。使用後の洗浄液に含まれる金属成分の含有量は、100質量ppt(parts per trillion)以下が好ましく、10質量ppt以下がより好ましく、1質量ppt以下が更に好ましい。
 本発明の方法により形成されるパターンに対して、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、国際公開第2014/002808号に開示された水素を含むガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004-235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、特開2008-83384号公報、及び、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法が挙げられる。
[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、及びこの製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office Automation)、メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
 以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の各種成分]
 以下に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製に用いた各種成分、又は、評価に用いた材料を示す。
〔樹脂(C)〕
 以下に、表3に示される樹脂P-1~P-13の合成に用いたモノマーに由来する、繰り返し単位の構造を示す。
 樹脂P-2~P-13は、後述する樹脂P-1の合成方法(合成例1)、又は、既知の方法に準じて合成した。表1に、樹脂における各繰り返し単位の組成比、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び多分散度(Mw/Mn(PDI))を示す。
 なお、樹脂P-1~P-13の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び、多分散度(PDI)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))によってポリスチレン換算値として測定した。また、樹脂P-1~P-13の組成比(モル%比)は、13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
<合成例1:樹脂P-1の合成>
 窒素気流下シクロヘキサノン194.3gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに前述の樹脂P-1の各繰り返し単位に相当するモノマーを表1に記載の左から順に47.3g、49.5g、23.2g、重合開始剤V-601(富士フイルム和光純薬社製、2.17g)をシクロヘキサノン105.0g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。反応液を放冷した後、メタノール:水の混合液に20分かけて滴下した。次いで、滴下により析出した粉体をろ取して乾燥することで、樹脂P-1(33.6g)が得られた。NMR(核磁気共鳴)法から求めた繰り返し単位の組成比(モル比)は50/25/25であった。得られた樹脂P-1の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で18,000、多分散度(PDI)は2.1であった。
〔特定光酸発生剤〕
 表3に示される特定光酸発生剤(D-1~D-7)の構造を以下に示す。
〔その他添加剤〕
 表3に示されるその他添加剤(E-1~E-3)の構造を以下に示す。
〔溶剤〕
 表3に示される溶剤を以下に示す。
 SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 SL-3: シクロヘキサノン
 SL-4: γ-ブチロラクトン
 SL-5: 乳酸エチル
 SL-6: ジアセトンアルコール
〔現像液・リンス液〕
 表4に示される現像液・リンス液を以下に示す。
 SD-1: 酢酸ブチル
 SD-2: 酪酸イソアミル:n-オクタン=90:10 (質量比)
 SD-3: 酢酸ブチル:n-ウンデカン=90:10 (質量比)
 現像液、及び、リンス液として使用した有機溶剤の物性を表2に示す。表2中の「沸点」は、1気圧(760mmHg)下での沸点を意味する。
 また、表2に示す、ClogP値は、上述したように、プログラムCLOGP v4.82により計算したClogP値を示す。
 下記表3に示す各種成分を混合した。次いで、得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。
 表3中の「繰り返し単位(A)」は、式(IV)で表される基を有する繰り返し単位を指し、「繰り返し単位(B)」は、カルボキシ基を有する繰り返し単位を指す。「PAG(D)」は、上記特定光酸発生剤を指す。「PAG(D)」欄の「ClogP」は、特定光酸発生剤に含まれるアニオンにプロトンが結合して形成される化合物のClogP値を指す。「その他添加剤」欄の「ClogP」は、E-1~E-3に含まれるアニオンにプロトンが結合して形成される化合物のClogP値を指す。
 表3中の「含有量(質量%)」は、レジスト組成物中の全固形分に対する、各成分の含有量(質量%)を表す。
 表3中の「レジスト固形分中含有量(mmol/g)」は、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)、又は、PAG(D)(特定光酸発生剤)のレジスト組成物中の全固形分に対する含有量を表す。
 表3中の「(A)+(B)」は、繰り返し単位(A)のレジスト組成物中の全固形分に対する含有量、及び、繰り返し単位(B)のレジスト組成物中の全固形分に対する含有量の合計量を表す。
 なお、各レジスト組成物の固形分濃度は、後述する表4に示す膜厚で塗布できるように適宜調整した。固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。得られたレジスト組成物を、実施例及び比較例で使用した。
[要件3の評価方法]
〔EUV露光におけるPDImax評価〕
 シリコンウエハ上に、下層膜形成用組成物SHB-A940(信越化学工業社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚20nmの下層膜を形成した。その上に、表3に示すレジスト組成物を塗布し、表4に記載の条件(膜厚及びPreBake)でレジスト膜を形成した。これにより、レジスト膜を有するシリコンウエハを形成した。
 上述の手順により得られたレジスト膜を有するシリコンウエハに対して、ASML社製EUVスキャナーNXE3300(NA0.33)を用いて、それぞれ上記樹脂(C)が切断されて得られる生成物のMwが1/2、1/3、1/4、又は、1/5となる照射条件にてオープンフレーム露光を行った。
 上記露光後のシリコンウエハをN-メチルピロリドンに浸漬することでレジスト成分を抽出した。得られた抽出液を試料として、樹脂(C)が切断されて得られる生成物の重量平均分子量、数平均分子量、及び多分散度を上述の条件にてGPCにより測定し、上述した、PDI~PDI、及び、PDImaxを算出した。
 算出されたPDImaxとPDIとの間で下記式(1)の関係が成り立つ場合、レジスト組成物は要件3を満たす。
 式(1) PDImax<1.3×PDI
[要件4の評価方法]
〔レジスト膜の溶解速度DR及びDRの測定〕
 シリコンウエハ上に、下層膜形成用組成物ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚60nmの下層膜を形成した。その上に、表3に示すレジスト組成物を塗布し、80℃で60秒間ベークして、膜厚40nmのレジスト膜を形成した。膜厚は、エリプソ式膜厚測定装置を用いて測定した。これにより、レジスト膜を有するシリコンウエハを形成した。
 上述の手順により得られたレジスト膜を有するシリコンウエハを、酢酸ブチルに600秒間浸漬した後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、再びエリプソ式膜厚測定装置を用いて現像後レジスト膜厚(FT)を測定し、下記式(A)を用いてレジスト膜の溶解速度DRを算出した。
式(A) DR=(40-FT)÷600 (nm/秒)
 また、レジスト組成物塗布後のベーク温度を130℃に変更した以外は同じ操作を行い、現像後レジスト膜厚(FT)を測定し、下記式(B)を用いてレジスト膜の溶解速度DRを算出した。
式(B) DR=(40-FT)÷600 (nm/秒)
 求めたDRとDRとの間で下記式(2)の関係が成り立つ場合、レジスト組成物は要件4を満たす。
 式(2) DR>1.1×DR
[パターン形成及び評価]
〔EUV露光によるパターン形成〕
 シリコンウエハ上に、下層膜形成用組成物SHB-A940(信越化学工業社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚20nmの下層膜を形成した。その上に、表3に示すレジスト組成物を塗布し、表4に記載の条件(膜厚及びPreBake)でレジスト膜を形成した。これにより、レジスト膜を有するシリコンウエハを形成した。
 上述の手順により得られたレジスト膜を有するシリコンウエハに対して、ASML社製EUVスキャナーNXE3300(NA0.33、σ0.9/0.7、ダイポール照明)を用いてパターン照射を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズが20nmであり且つライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。その後、記載がある場合に限り、下記表4に示した条件でベーク(Post Exposure Bake;PEB)した後、下記表4に示した現像液で30秒間パドルして現像し、記載がある場合に限り、1000rpmの回転数でウエハを回転させながら下記表4に示したリンス液を10秒間かけ流してリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させることにより、ピッチ40nmのラインアンドスペースパターンを得た。
〔最適露光量〕
 測長走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100))を用いて、露光量を変化させながらラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、ライン幅が20nmとなる際の露光量を求め、これを最適露光量(mJ/cm)とした。
〔フォーカス余裕度(DOF評価)〕
 測長走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100)を用いて、上記最適露光量にて焦点深度を変化させた場合のラインアンドスペースパターンのライン幅を測定し、ライン幅が20±2nmを達成する焦点深度幅をDOF(nm)と定義した。この値が大きい方が、焦点ズレの許容度が大きく望ましい。
[結果]
 以上の評価結果を表4に示す。
 表4の結果から、本発明のレジスト組成物は、所望の効果を示すことが確認された。
 実施例1と実施例11との比較から、レジスト組成物が要件3を満たす場合、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例1と実施例7との比較から、レジスト組成物が要件4を満たす場合、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例1、3~6、及び、9~10と実施例2との比較から、繰り返し単位(A)及び繰り返し単位(B)の合計含有量が、レジスト組成物の全固形分に対して、0.30mmol/g以上の場合、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例1と実施例3及び4との比較から、樹脂(C)の重量平均分子量(Mw)が20000以上である場合(より好ましくは、30000以上である場合)、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例4と実施例5及び6との比較から、樹脂(C)の多分散度(PDI)が2.0以下である場合(より好ましくは、1.7以下である場合)、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例1と、実施例7及び8との比較から、特定光酸発生剤の含有量が、レジスト組成物の全固形分に対して、0.10~1.00mmol/gである場合、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例6と実施例9との比較から、現像液又はリンス液が2種以上の有機溶剤を含む場合、DOF性能がより優れることが分かる。
 実施例9と実施例10との比較から、現像液又はリンス液が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、且つ、上記第1有機溶剤の沸点が上記第2有機溶剤の沸点よりも高く、上記第1有機溶剤のClogP値が上記第2有機溶剤のClogP値よりも大きい場合、DOF性能がより優れることが分かる。

Claims (16)

  1.  式(I)で表される繰り返し単位、及び、式(II)で表される繰り返し単位を含み、露光により主鎖が切断される樹脂と、
     式(III)で表されるイオン性化合物と、を含み、
     前記樹脂が、要件1及び要件2の少なくとも一方を満たす、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    要件1:前記式(I)で表される繰り返し単位、及び、前記式(II)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1つの繰り返し単位が、式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する。
    要件2:前記樹脂が、前記式(I)で表される繰り返し単位、及び、前記式(II)で表される繰り返し単位のいずれとも異なる他の繰り返し単位を更に含み、前記他の繰り返し単位が式(IV)で表される基又はカルボキシ基を有する。

     式(I)中、
     Xは、ハロゲン原子を表す。
     Yは、式(Y-1)で表される基、又は、式(Y-2)で表される基を表す。
     式(II)中、
     Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
     Arは、置換基を有していてもよい1価の芳香族基を表す。

     式(Y-1)中、
     Rは、水素原子又は1価の有機基を表す。波線部は、結合位置を表す。
     式(Y-2)中、
     R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。波線部は、結合位置を表す。

     式(III)中、
     Bは、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンを表す。
     Dは、水酸化物イオン、水酸基を有する化合物中の前記水酸基からプロトンが解離してなるアニオン、又は、カルボキシ基を有する化合物中の前記カルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンを表す。ただし、Dが、カルボキシ基を有し、芳香環を含まない特定化合物中の前記カルボキシ基からプロトンが解離してなるアニオンである場合、前記特定化合物のClogP値が3.00以下である。
     式(IV)中、*は結合位置を表す。
  2.  要件3を満たす、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。
    要件3:前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたレジスト膜に含まれる前記樹脂の多分散度をPDIとし、
     前記レジスト膜中の前記樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が前記樹脂の重量平均分子量の1/2となる照射条件にて前記レジスト膜に対して露光処理を行った際に、前記樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
     前記レジスト膜中の前記樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が前記樹脂の重量平均分子量の1/3となる照射条件にて前記レジスト膜に対して露光処理を行った際に、前記樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
     前記レジスト膜中の前記樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が前記樹脂の重量平均分子量の1/4となる照射条件にて前記レジスト膜に対して露光処理を行った際に、前記樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
     前記レジスト膜中の前記樹脂が切断されて得られる生成物の重量平均分子量が前記樹脂の重量平均分子量の1/5となる照射条件にて前記レジスト膜に対して露光処理を行った際に、前記樹脂が切断されて得られる生成物の多分散度をPDIとし、
     PDI~PDIのうちの最も値が大きいものをPDImaxとした際に、式(1)の関係を満たす。
     式(1) PDImax<1.3×PDI
  3.  要件4を満たす、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。
    要件4:前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物をシリコンウエハ上に塗布して、80℃で60秒間加熱して得られるレジスト膜の酢酸ブチルへの溶解速度をDRとし、
     前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物をシリコンウエハ上に塗布して、130℃で60秒間加熱して得られるレジスト膜の酢酸ブチルへの溶解速度をDRとした際に、式(2)の関係を満たす。
     式(2) DR>1.1×DR
  4.  前記樹脂に含まれる前記式(IV)で表される基を有する繰り返し単位及びカルボキシ基を有する繰り返し単位の合計含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対し、0.30mmol/g以上である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5.  前記樹脂の重量平均分子量が20000以上である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6.  前記樹脂の重量平均分子量が30000以上である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7.  前記樹脂の多分散度が2.0以下である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8.  前記樹脂の多分散度が1.7以下である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  9.  前記イオン性化合物の含有量が、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.10~1.00mmol/gである、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  10.  請求項1~9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
  11.  請求項1~9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程1と、
     前記レジスト膜を露光する工程2と、
     有機溶剤を含む現像液を用いて、前記露光されたレジスト膜を現像して、パターンを得る工程3と、を有するパターン形成方法。
  12.  前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記パターンを洗浄する工程4を更に有する、請求項11に記載のパターン形成方法。
  13.  前記パターン形成方法が、前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記パターンを洗浄する工程4を有していない場合、前記現像液が2種以上の有機溶剤を含み、
     前記パターン形成方法が、前記工程3の後に、有機溶剤を含むリンス液を用いて前記パターンを洗浄する工程4を有する場合、前記現像液及び前記リンス液の少なくとも一方が2種以上の有機溶剤を含む、請求項11に記載のパターン形成方法。
  14.  前記2種以上の有機溶剤が第1有機溶剤及び第2有機溶剤を含み、
     前記第1有機溶剤の沸点が前記第2有機溶剤の沸点よりも高く、
     前記第1有機溶剤のClogP値が前記第2有機溶剤のClogP値よりも大きい、請求項13に記載のパターン形成方法。
  15.  請求項11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。
  16.  請求項15に記載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。
PCT/JP2023/010042 2022-03-25 2023-03-15 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス WO2023182093A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022050127 2022-03-25
JP2022-050127 2022-03-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023182093A1 true WO2023182093A1 (ja) 2023-09-28

Family

ID=88101466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/010042 WO2023182093A1 (ja) 2022-03-25 2023-03-15 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202347028A (ja)
WO (1) WO2023182093A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020218071A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 日本ゼオン株式会社 重合体およびポジ型レジスト組成物
WO2021153466A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020218071A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 日本ゼオン株式会社 重合体およびポジ型レジスト組成物
WO2021153466A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202347028A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6457640B2 (ja) パターン形成方法、積層体、及び、有機溶剤現像用レジスト組成物
TWI804590B (zh) Euv光用負型感光性組成物、圖案形成方法、電子元件的製造方法
JP2023145543A (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法、レジスト膜、電子デバイスの製造方法
WO2021153466A1 (ja) ポジ型レジスト組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
TWI756463B (zh) 感光性樹脂組成物、抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法
JP2023016886A (ja) 感光性樹脂組成物及びその製造方法、レジスト膜、パターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法
JP7076473B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、化合物
JP7097873B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2021131655A1 (ja) 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、及び電子デバイスの製造方法
WO2016121535A1 (ja) 感放射線性又は感活性光線性組成物、並びに、それを用いた膜、マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2019187632A1 (ja) 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、及びポリエステル
WO2023182093A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
TWI787469B (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑膜、圖案形成方法、電子元件的製造方法
WO2023182040A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
TW202132374A (zh) 圖案形成方法、電子器件的製造方法、及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物
TW202128970A (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、感光化射線性或感放射線性膜、圖案形成方法及電子裝置之製造方法
WO2023182094A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
WO2024062934A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2024062943A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2024116797A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2020203246A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の製造方法、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
WO2024116798A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
TW202419479A (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、光阻膜、圖案形成方法、電子器件之製造方法
WO2024048463A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2024034438A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23774690

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1