JP2000089461A - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

ポジ型レジスト組成物

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JP2000089461A
JP2000089461A JP25700398A JP25700398A JP2000089461A JP 2000089461 A JP2000089461 A JP 2000089461A JP 25700398 A JP25700398 A JP 25700398A JP 25700398 A JP25700398 A JP 25700398A JP 2000089461 A JP2000089461 A JP 2000089461A
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JP25700398A
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Toshiaki Aoso
利明 青合
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 深紫外線、特にArF エキシマレーザー光に対
して、残膜率、レジストプロファイルが優れるととも
に、現像欠陥の問題を生じないポジ型レジスト組成物を
提供すること。 【解決手段】 活性光線又は放射線の照射により酸を発
生する化合物、主鎖に脂環式基を有し且つカルボキシル
基を有するポリシクロオレフィン樹脂、特定の構造の基
を少なくとも2個有する化合物、分子内に含窒素塩基性
基と酸性基とを含む化合物、フッソ系及び/又はシリコ
ン系界面活性剤を含有するポジ型レジスト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC等の半導体製
造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、更
にその他のフォトファブリケーション工程に使用される
ポジ型レジスト組成物に関するものである。更に詳しく
は220nm以下の遠紫外線を露光光源とする場合に好
適なポジ型レジスト組成物に関する
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路は高集積化が進
み、LSI やVLSIが実用化されるとともに集積回路の最小
パターン幅はサブハーフミクロンの領域に至り、さらに
微細化が進んでいる。そのため、微細パターン形成のた
めのフォトリソグラフィ技術に対する要求がますます厳
しくなっている。パターンの微細化を図る手段の一つと
して、レジストのパターン形成の際に使用される露光光
の短波長化が知られている。例えば64M ビットまでの集
積度のDRAMの製造には、現在まで、高圧水銀灯のi線(36
5nm) が光源として使用され、256MビットDRAMの量産プ
ロセスには、i 線に変わりKrF エキシマレーザー(248n
m) が露光光源として実用化されてきた。また1Gビット
以上の集積度を持つDRAMの製造を目的として、より短波
長の光源が検討されており、ArF エキシマレーザー(193
nm) 、F2エキシマレーザー(157nm) 、X線、電子線の利
用が有効であると考えられている(上野巧ら、「短波長
フォトレジスト材料-ULSI に向けた微細加工- 」、ぶん
しん出版、1988年)。
【0003】特にArF エキシマレーザーが次世代の露光
光源として注目され、ArF エキシマレーザ露光用の高感
度、高解像力で、且つドライエッチング耐性に優れたレ
ジストの開発が望まれている。従来のi 線及びKrF エキ
シマレーザー露光用のレジスト材料においては、高いド
ライエッチング耐性を得るために、芳香族ポリマーを含
有するレジストが広く用いられており、例えばノボラッ
ク樹脂系レジストあるいはポリビニルフェノール系の化
学増幅型レジストが知られている。しかしながら、ドラ
イエッチング耐性を付与する目的で導入された芳香族ポ
リマーを含有するレジストは、ArF エキシマレーザー光
の波長域ではほとんど光を通さないために、レジスト膜
の底部にまで露光することが困難であり、従来のレジス
トでは断面形状の良好なパターンが得られなかった。
【0004】一方、レジストの透明性を改良するために
芳香環を全く含まない脂肪族ポリマー、例えばポリメチ
ルメタクリレートを用いる方法が知られている( J.Va
c.Sci. Technol.,B9,3357(1991))。しかしながら、こ
れらのポリマーを用いる時には、ドライエッチング耐性
が十分でなく、実用的でない。ArF エキシマレーザー露
光用のレジスト材料の開発に当たっては、透明性が良好
で、高いドライエッチング耐性の両方を有することが最
大の課題とされている。
【0005】近年、脂環式炭化水素基を含有するレジス
トが、芳香族基と同様のドライエッチング耐性を示し、
且つArF エキシマレーザー光の吸収が小さいことがPro
c. SPIE, 1672,66(1992)で報告され、注目されるよう
になってきた。脂環式炭化水素基を含有するポリマーを
レジストに応用する試みは古くからなされ、例えば特開
昭60-195542 号、特開平1-217453号、特開平2-59751 号
ではノルボルネン系のポリマーが開示されており、特開
平2-146045号には環状脂肪族炭化水素骨格と無水マレイ
ン酸単位を有するアルカリ可溶性樹脂が種々開示されて
いる。また、特開平5-80515 号ではノルボルネンと酸分
解基で保護されたアクリル酸系エステルの共重合体が、
特開平4-39665 号、特開平5-265212号、特開平5-80515
、特開平7-234511号では側鎖にアダマンタン骨格を有
する共重合体が開示され、特開平7-252324号、特開平9-
221526号では、有橋環式炭化水素基を有する炭素数7 〜
12の脂肪族環式炭化水素基がポリマーの側鎖に連結した
化合物、例えば、トリシクロ[5,2,1,02.6]デカンジメチ
レン基、トリシクロ[5,2,1,02.6]デカンジイル基、ノル
ボルナンジイル基、ノルボルナンジメチル基、アダマン
タンジイル基が、また、特開平7-199467号にはトリシク
ロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ジシクロペンテ
ニルオキシエチル基、ノルボニル基、シクロヘキシル基
がポリマーの側鎖に連結した化合物が開示されている。
更に、特開平9-325498号にはシクロヘキサン及びイソボ
ルニル骨格を主鎖に有する重合体が、特開平9-230595
号、特開平9-244247号、特開平10-10739号、WO97-3319
8、EP794458、EP789278号にはジシクロオレフィン等の
各種環状オレフィン類が主鎖に導入された重合体が開示
され、特開平8-82925 号、特開平9-230597号にはテルペ
ノイド骨格の内、メンチル基またはメンチル誘導体基を
有する化合物が好ましいことが記載されている。
【0006】また、リソグラフィープロセスに起因する
欠陥が歩留まり低下の大きな要因の一つになっており、
最近、特に重要な問題となっている。例えば、現像欠陥
は一般に液盛り時の気泡と現像液中の溶存気体によるマ
イクロバブルが一因となり欠陥を発生させると言われて
おり(平野ら;第42回応用物理学会講演予行集27p-ZW-9
(1996))、ウエファーが大口径化し、現像液の吐出量が
増加するに従って、さらに気泡対策が重要となってい
る。これらの気泡対策として、ソフトに現像液が吐出さ
れるような装置上の改良(サイエンスフォーラム社出
版,ULSI製造コンタミネーションコントロール技術,41
(1992)、参照)や溶存気体の脱気機構の付加により気泡
の低減の試みがなされているものの十分満足できるレベ
ルではない。
【0007】また、現像欠陥を低減するために、現像液
中にノニオン系の界面活性剤を添加し、現像液の濡れ性
を向上させ気泡脱離を促進する工夫や、ノボラック系の
レジスト中の界面活性剤の種類と添加量を最適化するこ
とで親和性を向上させる試みがなされてきた(薄島ら;
第42回応用物理学会講演予行集27p-ZW-7(1996))。しか
し、これらの方法では非芳香族系のポリマーを用いたAr
F 用の化学増幅系レジストの現像欠陥を低減すること
は、十分でないばかりか、むしろ、逆効果になる場合さ
えあり、現像欠陥を低減するためにどのように対処して
いいのか、これまで全く改良の指針がなかった。しかも
現像欠陥を低減するために、レジストの親和性を向上さ
せると残膜率やプロファイルが劣化する傾向があり両立
化が極めて困難であった。
【0008】さらに、従来の芳香族系のポリマーを用い
たKrF 用ポジ型化学増幅系レジストでは、例えばProoc.
SPIE 1672,46,(1992)、Prooc.SPIE 2438,551,(1995)、
Prooc.SPIE ,2438,563(1995)、Prooc.SPIE 1925,14,(19
93) 、J.Photopolym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,535(1995)、
J.Photopolym.Sci.Tech.Vol.5.No.1,207(1992)、J.Phot
opolym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,561(1995)、Jpn.J.Appl.P
hys.33,7023(1994) 等に報告されているように、露光か
ら熱処理(PEB) までの放置時間が長くなるに従い、発生
した酸が拡散したり、また、雰囲気中の塩基性不純物に
よりレジスト表面部の酸が失活してしまい、感度や現像
後のレジストパターンのプロファイルや線幅が変化して
しまうという問題があった。これらを解決する手段とし
て、芳香族系のポリマーを用いた化学増幅系レジストに
アミンを添加する技術が、特開昭63-149640 号、特開平
5-249662号、特開平5-127369号、特開平5-289322号、特
開平5-249683号、特開平5-289340号、特開平5-232706
号、特開平5-257282号、特開平6-242605号、特開平6-24
2606号、特開平6-266100号、特開平6-266110号、特開平
6-317902号、特開平7-120929号、特開平7-146558号、特
開平7-319163号、特開平7-508840号、特開平7-333844
号、特開平7-219217号、特開平7-92678 号、特開平7-28
247 号、特開平8-22120 号、特開平8-110638号、特開平
8-123030号、特開平9-274312号、特開平9-166871号、特
開平9-292708号、特開平9-325496号、特表平7-508840
号、US5525453 号、US5629134 号、US5667938 号等に多
く開示されており公知である。しかしながらこれらのア
ミンを環状脂肪族炭化水素骨格構造を有する非芳香族系
のポリマーを用いたArF 用の化学増幅系レジストに添加
すると確かに、芳香族系のポリマーを用いた場合と同
様、感度変化や現像後のレジストパターンのプロファイ
ル変化や線幅変化に対して効果があるものの、前記現像
欠陥が極めて劣る結果となりその対策が望まれていた。
【0009】
【本発明が解決しょうとする課題】本発明は、かかる問
題点を鑑みてなされたものであり、その目的は深紫外
線、特にArF エキシマレーザー光に対して、特に残膜
率、レジストプロファイルが優れるとともに、現像欠陥
の問題を生じないポジ型レジスト組成物を提供するもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記諸特
性に留意し鋭意検討した結果、本発明の目的が以下の特
定の構造の樹脂と特定の構造の多官能のエノールエーテ
ル化合物、更に含窒素塩基性基と酸性基を有する化合物
及び特定の界面活性剤を使用することで見事に達成され
ることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明は、
下記構成である。
【0011】(1) (A)活性光線又は放射線の照射
により酸を発生する化合物、(B)主鎖に脂環式基を有
し、且つカルボキシル基を有するポリシクロオレフィン
樹脂、(C)下記一般式(I)で表される基を少なくと
も2個有する化合物、(D)分子内に含窒素塩基性基と
酸性基とを含む化合物、及び(E)フッソ系及び/又は
シリコン系界面活性剤を含有することを特徴とするポジ
型レジスト組成物。
【0012】
【化12】
【0013】一般式(I)中、R1 〜R3 は、各々独立
に、水素原子、置換基を有していてもよい、アルキル基
又はシクロアルキル基を表す。またR1 〜R3 の内の2
つが結合して3〜8個の炭素原子あるいはヘテロ原子か
ら成る環構造を形成してもよい。Zは−O−、−S−、
−SO2−又は−NH−基を示す。 (2) (B)成分の樹脂が、更に酸の作用により分解
してアルカリ現像液中での溶解性を増大させる基を有す
る樹脂であることを特徴とする前記(1)に記載のポジ
型レジスト組成物。 (3) (B)成分の樹脂が、一般式(II)又は(II
I)で表される主鎖に脂環式基を有する繰り返し構造単
位の少なくとも一つと、カルボキシル基を有することを
特徴とする前記(1)又は(2)に記載のポジ型レジス
ト組成物。
【0014】
【化13】
【0015】
【化14】
【0016】一般式(II)、(III)中、R4 〜R7
は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、
ヒドロキシ基、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキ
シ基、−CO−OR38基又はカルボキシ基を表し、R4
〜R7 のうち少なくとも2つが結合し、ヘテロ原子を含
んでもよい炭素数1〜5個のアルキレン基を形成しても
よい。R38は、置換基を有していてもよい、アルキル
基、シクロアルキル基あるいはアルケニル基、もしくは
酸の作用により分解する基を表す。A1 〜A3 は、各々
独立に、置換基を有していてもよい2価のアルキレン
基、アルケニレン基、又は単環もしくは多環のシクロア
ルキレン基を表す。Xは単結合、2価のアルキレン基、
アルケニレン基、又は−SO2−基を表し、p、qは、
各々独立に、0もしくは1〜4の整数を表す。 (4) 一般式(II)又は(III)で表される主鎖に脂環
式基を有する繰り返し構造単位が、一般式(IV)〜(VI
II)で表される繰り返し構造単位であることを特徴とす
る前記(3)に記載のポジ型レジスト組成物。
【0017】
【化15】
【0018】
【化16】
【0019】
【化17】
【0020】
【化18】
【0021】
【化19】
【0022】一般式(IV)〜(VIII)中、R4 〜R7
38、Xは各々前記(3)に記載のものと同義である。
8 〜R37は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、
ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、シクロアル
キル基、アルケニル基、−CO−OR38基、又はカルボ
キシ基を表す。a〜jは、各々独立に、0もしくは1〜
4の整数を表す。また、式(IV)におけるR4 〜R17
内の少なくとも2つ、式(V)、式(VII)及び式(VII
I)におけるR4 〜R10、R12、R13、R15〜R 27の内
の少なくとも2つ、あるいは式(VI)におけるR4 〜R
10、R12、R13、R15〜R20、R22、R23、R25〜R37
の内の少なくとも2つが結合し、ヘテロ原子を含んでも
よい炭素数1〜5個のアルキレン基を形成してもよい。 (5) (B)成分の樹脂が、下記一般式(IX)、
(X)又は(XI)で表されるカルボキシル基を有する繰
り返し構造単位のうち少なくとも一つを有することを特
徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載のポ
ジ型レジスト組成物。
【0023】
【化20】
【0024】一般式(IX)〜(XI)中、R39〜R40、R
42〜R44は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基、アルキル基又はハロアルキル基を表し、R
41は、シアノ基、−CO−OR38又は−CO−NR45
46を表す。X1〜X3は、各々独立に、単結合、置換基を
有していてもよい2価の、アルキレン基、アルケニレン
基、シクロアルキレン基、もしくは−O−、−SO
2−、−O−CO−R47−、−CO−O−R48−、又は
−CO−NR49−R50−を表す。R38は、前記(3)に
記載のものと同義である。R45〜R46、R49は、各々独
立に、水素原子、置換基を有していても良い、アルキル
基、シクロアルキル基又はアルケニル基を表す。またR
45、R46が結合して環を形成してもよい。R47〜R48
50は、各々独立に、単結合、2価のアルキレン基、ア
ルケニレン基又はシクロアルキレン基、もしくはこれら
がエーテル基、エステル基、アミド基、ウレタン基ある
いはウレイド基の少なくとも1つとともに形成した2価
の基を表す。 (6) (B)成分の樹脂が、一般式(XII)又は(XII
I)で表される基を有することを特徴とする前記(2)
〜(5)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
【0025】
【化21】
【0026】一般式(XII)、(XIII)中、R51〜R
53は、各々独立に、水素原子、又は置換基を有していて
もよい、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル
基、アシル基もしくはアルコキシカルボニル基を表し、
54は、置換基を有していてもよい、アルキル基、シク
ロアルキル基、又はアルケニル基を表す。但し、式(XI
I)のR51〜R53の内、少なくとも2つは水素原子以外の
基である。また式(XII)のR 51〜R53の内の2つ、又は
式(XIII)のR51、R52、R54の内の2つが結合して3
〜8個の炭素原子、ヘテロ原子から成る環構造を形成し
てもよい。 (7) (B)成分の樹脂が、水酸基を有することを特
徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型
レジスト組成物。 (8) (C)成分の化合物が、下記一般式(XIV)で示
される化合物であることを特徴とする前記(1)〜
(7)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
【0027】
【化22】
【0028】一般式(XIV)中、R1〜R3、Zは各々前記
(1)に記載のものと同義である。Rはヘテロ原子を含
んでもよい、m価のアルキレン基、m価のシクロアルキ
レン基あるいはこれらの基を2つ以上組み合わせて得ら
れるm価の基を表し、更にこれらの基は、エーテル基、
エステル基、アミド基、ウレタン基あるいはウレイド基
の少なくとも1つとともに2価以上の連結基を形成して
もよい。mは2以上の整数を表す。 (9) (B)成分の樹脂と(C)成分の化合物が塗膜
形成時に熱により架橋してアルカリ現像液に対し不溶化
し、その(B)成分の樹脂と(C)成分の化合物の架橋
物が活性光線又は放射線の照射時に発生した酸により分
解して、アルカリ現像液に対する溶解性が向上すること
を特徴とする前記(1)〜(8)のいずれかに記載のポ
ジ型レジスト組成物。 (10) 露光光源として、220nm以下の遠紫外光
を使用することを特徴とする前記(1)〜(9)のいず
れかに記載にポジ型レジスト組成物。
【0029】本発明のポジ型レジスト組成物において
は、塗膜形成時の加熱乾燥で、本発明における(c)成
分の一般式(I)で示される基を少なくとも2個有する
化合物(例えば多価エノールエーテル化合物)は、
(B)成分の樹脂中のカルボキシル基(及びヒドロキシ
基)と付加反応し、アセタール基による架橋を生じる。
これにより未露光部では基板との密着性を維持しなが
ら、アルカリ現像液に対し不溶化し、カルボキシル基に
よる過現像(膜減り)は起こさない。また露光部では発
生した酸により、必要に応じ導入された酸分解基と伴に
同アセタール架橋部が分解し、アルカリ現像液に対し十
分な現像性を示す。従って大きな溶解のディスクリミネ
ーションが得られる。更に、(D)分子内に含窒素塩基
性基と酸性基とを含む化合物及び(E)フッソ系及び/
又はシリコン系界面活性剤を用いることにより、優れた
残膜率、解像力を達成し、且つ現像欠陥の発生を軽減で
きた。上記エノールエーテル基とカルボキシル基の熱付
加反応を利用し、架橋を形成させた後、分解させること
によりポジ画像を形成する試みは特開平6−14888
9号、同6−230574号に記載されているが、そこ
で使用されている系は220nm以下の吸収、特にAr
Fエキシマーレーザー光(193nm)における吸収が
大きく、また耐ドライエッチング性も十分でなく、更に
現像欠陥の発生の軽減も充分なものではなかった。本発
明においてはこれらの問題を見事に解決したものであ
る。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明するが、
本発明はこの実施の形態に限定されない。本発明のポジ
型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により
酸を発生する化合物(以下、(A)成分の化合物)と、
主鎖に脂環式基を有し、且つカルボキシル基を有するポ
リシクロオレフィン樹脂(以下、(B)成分の樹脂)
と、一般式(I)で表される基を少なくとも2個有する
化合物(以下、(C)成分の化合物)、(D)分子内に
含窒素塩基性基と酸性基とを含む化合物、及び(E)フ
ッソ系及び/又はシリコン系界面活性剤を含む。先に
(B)成分の樹脂を詳細に説明し、次いで(C)成分の
化合物、(A)成分の化合物に及ぶ。
【0031】[1](B)成分の樹脂について (B)成分の樹脂はポリシクロオレフィン樹脂である。
主鎖に脂環式基を有し、その上で更にカルボキシル基を
有している。(B)成分の樹脂が主鎖中に有する脂環式
基は、単環式でもよく、多環式でもよい。具体的には、
炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テ
トラシクロ構造等を有する2価の基を挙げることができ
る。炭素数は6〜30が好ましく、特に炭素数7〜25
の多環式基がもっとも好ましい。置換基は有していても
よく、有してなくてもよい。主鎖を構成する脂環式基の
内、脂環式部分の代表的な構造例を以下に示す。
【0032】
【化23】
【0033】
【化24】
【0034】
【化25】
【0035】主鎖を形成する脂環式基を含む繰り返し単
位としては、好ましくは一般式(II)又は(III)、よ
り好ましくは一般式(IV)〜(VIII)で表される繰り返
し単位を挙げることができる。カルボキシル基は、上記
一般式(II)〜(VIII)で表される繰り返し構造単位中
に含まれてもよいし、それらとは別の繰り返し単位に含
まれていてもよい。
【0036】その他にも(B)成分の樹脂は、ヒドロキ
シ基及び/または酸分解性基を含むことが好ましい。こ
れにより、アルカリ現像液に対する溶解性におけるディ
スクリミネーションをより大きくできる。酸分解性基と
は、酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解
性を増大させる基である。例えば、酸の作用により加水
分解し酸を形成する基、酸の作用により炭素カチオンを
脱離させて酸を形成する基を挙げることができる。ヒド
ロキシ基及び酸分解性基は、上記の一般式(II)〜(VI
II)で示される繰り返し単位に中に結合していてもよ
く、それらとは別の繰り返し単位に結合していてもよ
い。カルボキシル基、ヒドロキシ基及び酸分解性基は、
上記置換場所のうち複数の場所に含まれてもよいし、ま
た、鎖状の分子中に偏在していてもよく、分散していて
もよい。
【0037】一般式(II)、(III)中、R4 〜R7
は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ
基、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、−C
O−OR 38で示すことができる基、又はカルボキシ基を
挙げることができる。R4 〜R7 で示すことができるア
ルキル基としては、例えば炭素数1〜4のアルキル基を
挙げることができる。例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基、n−ブチル基、sec-ブチル基が好ましい。ハロ
アルキル基は、一部又は全部にハロゲン原子が置換した
アルキル基であって、好ましくはフッ素原子、塩素原子
又は臭素原子が置換しており、炭素数は好ましくは1〜
4個がよい。例えば、フルオロメチル基、クロロメチル
基、ブロモメチル基、フルオロエチル基、クロロエチル
基、ブロモエチル基等を挙げることができる。アルコキ
シ基としては、例えば炭素数1〜8のアルコキシ基を挙
げることができる。例えば、メトキシ基、エトキシ基、
ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロ
ポキシ基、ブトキシ基等が好ましい。アルキル基以下、
これらはいずれも置換基を有していてもよく、有してい
なくてもよい。なおそのほかにもR4 〜R7 は、その内
の任意の2つが互いに相手に結合し、その結合体で炭素
数1〜5のアルキレン基を形成してもよい。このアルキ
レン基は骨格構造にヘテロ原子を含んでいてもよい。
【0038】上記式中のR38は、アルキル基、シクロア
ルキル基、アルケニル基、又は酸分解性基を示す。R38
が表すアルキル基としては、例えば炭素数1〜8のアル
キル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、n−ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、
2−エチルヘキシル基、オクチル基を好ましく挙げるこ
とができる。シクロアルキル基は単環型でもよく、多環
型でもよい。単環型としては炭素数3〜8の例えば、シ
クロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基
を好ましく挙げることができる。多環型としては例え
ば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル
基、ジシクロペンチル基、σ−ピネル基、トリシクロデ
カニル基等を好ましく挙げることができる。アルケニル
基としては、例えば炭素数2〜6のアルケニル基であっ
て、ビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、
ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等を
好ましく挙げることができる。これらはいずれも更に置
換基を有していてもよく、有してなくてもよい。
【0039】A1 〜A3 は、2価の基であって、例えば
アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基を
挙げることができる。具体的には例えば炭素数1〜8の
アルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数
4〜8のシクロアルキレン基を挙げることができる。A
1 〜A3 が示すアルキレン基としては、例えばメチレン
基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレ
ン基、オクチレン基等を好ましく挙げることができる。
アルケニレン基としては、エテニレン基、プロペニレン
基、ブテニレン基等を好ましく挙げることができる。シ
クロアルキレン基としては、シクロブチレン基、シクロ
ペンチレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基
等を好ましく挙げることができる。このようなアルキレ
ン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基は、さらに
置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。
【0040】Xで示すアルキレン基としては、例えば炭
素数1〜4のアルキレン基を挙げることができ、メチレ
ン基、エチレン基等を好ましく挙げることができる。ア
ルケニレン基としては、例えば炭素数2〜4のアルケニ
レン基を挙げることができ、エテニレン基、プロペニレ
ン基、ブテニレン基等を好ましく挙げることができる。
アルキレン基、アルケニレン基は更に置換基を有してい
てもよく、有していなくてもよい。
【0041】一般式(IV)〜(VIII)のR4 〜R7 、X
は、一般式(II)〜(III)で示したそれらといずれも
同義である。R8 〜R37としては、水素原子、ハロゲン
原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、シク
ロアルキル基、アルケニル基、−CO−OR38基、又は
カルボキシ基を挙げることができる。R8 〜R37として
表すことができるアルキル基としては、上記したR38
示したアルキル基と同様のアルキル基を挙げることがで
きる。シクロアルキル基、アルケニル基、アルコキシ
基、−CO−OR38基の例は、いずれも一般式(II)〜
(III)で示したR4〜R7のそれぞれの例と同じ基をあ
げることができる。
【0042】更に、式(IV)におけるR4 〜R17の内の
少なくとも2つ、式(V)、式(VII)及び式(VIII)に
おけるR4 〜R10、R12、R13、R15〜R27の内の少な
くとも2つ、あるいは式(VI)におけるR4 〜R10、R
12、R13、R15〜R20、R22、R23、R25〜R37の内の
少なくとも2つが結合し、その結合体で炭素数1〜5の
アルキレン基を形成していてもよい。この場合、そのア
ルキレン基は骨格構造にヘテロ原子を含んでいてもよ
い。以下に一般式(IV)〜(VIII)で表される繰り返し
構造単位の具体例を示すが、本発明がこれに限定される
ものではない。
【0043】
【化26】
【0044】
【化27】
【0045】
【化28】
【0046】
【化29】
【0047】
【化30】
【0048】上記したように(B)成分の樹脂はカルボ
キシル基を有する。カルボキシル基は有する繰り返し単
位としては、一般式(IX)〜(XI)で示す繰り返し単位
が挙げられる。カルボキシル基は、一般式(IX)〜(X
I)で示す繰り返し単位が、一般式(IV)〜(VIII)で
示した繰り返し単位と共重合することで含まれているこ
とが好ましい。R39、R40、R42〜R44は、各々水素原
子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基又はハロアル
キル基を表す。
【0049】R39、R40、R42〜R44が示すアルキル基
としては、例えば炭素数1〜4のアルキル基を挙げるこ
とができ、具体的には例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基、n−ブチル基、sec-ブチル基を好ましく挙げる
ことができる。ハロアルキル基としては、ハロゲン原子
が一部又は全部置換した炭素数1〜4のアルキル基を挙
げることができる。その場合のハロゲン原子としては、
好ましくはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子を挙げる
ことができる。そのようなハロアルキル基としては、例
えばフルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル
基、フルオロエチル基、クロロエチル基、ブロモエチル
基等を好ましく挙げることができる。これらのアルキル
基、あるいはハロアルキル基は更に置換基を有していて
もよく、有してなくてもよい。
【0050】R41は、シアノ基、又は−CO−OR38
−CO−NR4546を表す。−CO−OR38におけるR
38は、上記したR38と同じである。−CO−NR4546
におけるR45、R46は、水素原子または、アルキル基、
シクロアルキル基、アルケニル基を表す。アルキル基、
シクロアルキル基、アルケニル基は置換基を有していて
も良く、有してなくてもよい。
【0051】R45、R46で表すアルキル基としては、例
えば炭素数1〜8のアルキル基を挙げることができ、特
にメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、se
c-ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オク
チル基が好ましい。シクロアルキル基は単環型でもよ
く、多環型でもよい。単環型としては、例えば炭素数3
〜8のシクロアルキル基を挙げることができ、具体的に
は、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキ
シル基を好ましく挙げることができる。多環型として
は、例えばアダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロ
ニル基、ジシクロペンチル基、σ−ピネル基、トリシク
ロデカニル基等を好ましく挙げることができる。アルケ
ニル基としては、例えば炭素数2〜6のアルケニル基を
挙げることができ、特にビニル基、プロペニル基、アリ
ル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シク
ロヘキセニル基等を好ましく挙げることができる。これ
らのアルキル基及びシクロアルキル基、アルケニル基
は、置換基を有していても良く、有していなくてもよ
い。
【0052】R45、R46は互いに相手に結合し、窒素原
子を含んで環を形成していてもよい。このような環とし
ては、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン等の5〜8
員環を好ましく挙げることができる。
【0053】X1〜X3で示すアルキレン基としては、例
えば炭素数1〜8のアルキレン基を挙げることができ、
特に、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレ
ン基、ヘキシレン基、オクチレン基等を好ましく挙げる
ことができる。アルケニレン基としては、例えば炭素数
2〜6のアルケニレン基を挙げることができ、特に、エ
テニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基等を好まし
く挙げることができる。シクロアルキレン基としては、
例えば炭素数5〜8のシクロアルキレン基を挙げること
ができ、特に、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン
基等を好ましく挙げることができる。アルキレン基、ア
ルケニレン基、シクロアルキレン基は、いずれも置換基
を有していても良く、有していなくても良い。
【0054】R47、R48、R50で示すアルキレン基、ア
ルケニレン基、シクロアルキレン基としては、既にX1
〜X3で示したアルキレン基、アルケニレン基、シクロ
アルキレン基と同じものを挙げることができる。こうし
たアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基
は、例えばエーテル基、エステル基、アミド基、ウレタ
ン基、ウレイド基などをその主鎖または側鎖の一部に含
んでいてもよく、含んでいなくてもよい。−CO−NR
49−R50−基中のR49としては、R41の−CO−NR45
46のR 45、R46と同じ基の例を挙げることができる。
以下に一般式(IX)〜(XI)で表される繰り返し構造単
位の具体例を示すが、本発明がこれに限定されるもので
はない。
【0055】
【化31】
【0056】
【化32】
【0057】(B)成分の樹脂は、酸分解性基を含むこ
とが好ましいが、より好ましくはその酸分解性基は一般
式(XII)〜(XIII)で表すことができる酸分解性基で
ある。一般式(XII)、(XIII)におけるR51〜R
53は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アル
ケニル基、アシル基、もしくはアルコキシカルボニル基
を表す。R51〜R53、R54で示すアルキル基としては、
例えば炭素数1〜8のアルキル基を挙げることができ
る。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n
−ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘ
キシル基、オクチル基等を好ましく挙げることができ
る。シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8の
シクロアルキル基を挙げることができる。具体的には、
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基等を好ましく挙げることができる。アルケニル基とし
ては、例えば炭素数2〜6のアルケニル基を挙げること
ができる。具体的には、ビニル基、プロペニル基、アリ
ル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シク
ロヘキセニル基等を好ましく挙げることができる。
【0058】R51〜R53のアシル基としては、例えば炭
素数1〜10のアシル基を挙げることができる。具体的
には、ホルミル基、アセチル基、プロパノイル基、ブタ
ノイル基、オクタノイル基等を好ましく挙げることがで
きる。R51〜R53のアルコキシカルボニル基としては、
例えば炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基を挙げる
ことができる。具体的には、メトキシカルボニル基、エ
トキシカルボニル基、プロポシキカルボニル基、ブトキ
シカルボニル基等を好ましく挙げることができる。な
お、上記アルキル基以下、アルコキシカルボニル基ま
で、いずれも置換基を有していてもよく、有していなく
てもよい。
【0059】式(XII)中のR51〜R53の内の任意の2
つ、及び式(XIII)中のR51〜R52、R54の内の任意の
2つは、互いに相手と結合しあって環を形成していても
よい。形成する環としては、例えば、3〜8員環を挙げ
ることができる。これらの環状基は、ヘテロ原子を含ん
でいてもよく、含んでいなくてもよい。例えば、シクロ
プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シ
クロヘプチル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒド
ロピラニル基等が好ましい。これらの環状基はいずれも
置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。以
下に酸分解性基を有する繰り返し構造単位の具体例を示
すが、本発明がこれに限定されるものではない。
【0060】
【化33】
【0061】
【化34】
【0062】
【化35】
【0063】
【化36】
【0064】なお、前述した各置換基において随時言及
してきた更なる置換基の具体例を挙げれば、水酸基、ハ
ロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホン
アミド基を挙げることができ、その他にも更にR8〜R
47で示したアルキル基、アルコキシ基を挙げることがで
き、あるいはR51〜R53で示したアルコキシカルボニル
基、アシル基、アシロキシ基を挙げることができ、ま
た、カルボキシ基を挙げることができる。アシロキシ基
としては例えば、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等を
挙げることができる。ハロゲン原子としては、フッ素、
塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。
【0065】主鎖に脂環式基を有する繰り返し単位(好
ましくは、一般式(II)又は(III)、より好ましくは
一般式(IV)〜(VIII)のいずれかで表される繰り返し
単位)の樹脂中の含有量は、通常30モル%以上、好ま
しくは40〜100モル%、更に好ましくは50〜10
0モル%、また更に好ましくは70〜100モル%の範
囲がよい。実際には、耐ドライエッチング性、アルカリ
現像性等とのバランスにより調整されるとよい。
【0066】(B)成分の樹脂はカルボキシル基を有す
る。カルボキシル基を有する繰り返し構造単位の樹脂中
の含有率は、全繰り返し構造単位全体中、10〜70モ
ル%が好ましく、より好ましくは20〜60モル%、更
に好ましくは30〜50モル%の範囲である。なおこの
含有率は、(C)成分の化合物の含有量、更にアルカリ
現像性、基板密着性、感度等の性能性を考慮して調整す
るとよい。上記のカルボキシル基を有する繰り返し構造
単位の樹脂中の含有率は、上記主鎖に脂環式基を有する
繰り返し単位に含まれるものも含めて、樹脂中の全ての
含有率である。
【0067】酸分解性基を有する繰り返し構造単位の樹
脂中の含有量は、全繰り返し構造単位全体中、好ましく
は0〜70モル%、より好ましくは10〜60モル%、
更に好ましくは20〜50モル%の範囲がよい。この含
有率は、アルカリ現像性、基板密着性、感度等の性能性
を考慮して調整するとよい。上記の酸分解性基を有する
繰り返し構造単位の樹脂中の含有率は、上記主鎖に脂環
式基を有する繰り返し単位に含まれるものも含めて、樹
脂中の全ての含有率である。
【0068】(B)成分の樹脂の性能を向上させる目的
で、同樹脂の220nm以下の透過性及び耐ドライエッ
チング性を著しく損なわない範囲で、更に他の重合性モ
ノマーを共重合させていても良い。使用することができ
る共重合モノマーとしては、以下に示すものが含まれ
る。例えば、アクリル酸エステル類、アクリルアミド
類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、ア
リル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、ス
チレン類、クロトン酸エステル類などから選ばれる付加
重合性不飽和結合を1個有する化合物である。
【0069】具体的には、例えばアクリル酸エステル
類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜1
0のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シ
クロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸
オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルア
クリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2
−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒド
ロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパン
モノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレ
ート、グリシジルアクリレート、ベンジルアクリレー
ト、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリ
レート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、など)
アリールアクリレート(例えばフェニルアクリレート、
ヒドロキシフェニルアクリレートなど);
【0070】メタクリル酸エステル類、例えば、アルキ
ル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好まし
い)メタクリレート(例えば、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソ
プロピルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、
アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シク
ロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、
クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレー
ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロ
キシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメ
タクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロ
ピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタ
クリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、フルフリルメタクリレ
ート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど)、
アリールメタクリレート(例えば、フェニルメタクリレ
ート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、クレジルメ
タクリレート、ナフチルメタクリレートなど);アクリ
ルアミド類、例えば、アクリルアミド、N−アルキルア
クリルアミド、(アルキル基としては、炭素原子数1〜
10のもの、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、オクチル
基、シクロヘキシル基、ベンジル基、ヒドロキシエチル
基、ベンジル基などがある。)、N−アリールアクリル
アミド(アリール基としては、例えばフェニル基、トリ
ル基、ニトロフェニル基、ナフチル基、シアノフェニル
基、ヒドロキシフェニル基、カルボキシフェニル基など
がある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アル
キル基としては、炭素原子数1〜10のもの、例えば、
メチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチル
ヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。)、N,N
−アリールアクリルアミド(アリール基としては、例え
ばフェニル基などがある。)、N−メチル−N−フェニ
ルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル
アクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−ア
セチルアクリルアミドなど;メタクリルアミド類、例え
ば、メタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド
(アルキル基としては、炭素原子数1〜10のもの、例
えば、メチル基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキ
シル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基などが
ある。)、N−アリールメタクリルアミド(アリール基
としては、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、カルボ
キシフェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルメ
タクリルアミド(アルキル基としては、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基などがある。)、N,N−ジアリール
メタクリルアミド(アリール基としては、フェニル基な
どがある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタ
クリルアミド、N−メチル−N−フェニルメタクリルア
ミド、N−エチル−N−フェニルメタクリルアミドな
ど;アリル化合物、例えば、アリルエステル類(例え
ば、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリ
ル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリ
ン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸
アリルなど)、アリルオキシエタノールなど;
【0071】ビニルエーテル類、例えば、アルキルビニ
ルエーテル(例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチ
ルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキ
シルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、
エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエ
ーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニル
エーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキ
シエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニル
エーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエ
チルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチル
ビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒド
ロフルフリルビニルエーテルなど)、ビニルアリールエ
ーテル(例えばビニルフェニルエーテル、ビニルトリル
エーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−
2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエ
ーテル、ビニルアントラニルエーテルなど);ビニルエ
ステル類、例えば、ビニルブチレート、ビニルイソブチ
レート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチル
アセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビ
ニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビ
ニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、
ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、
ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、
ビニルシクロヘキシルカルボキシレート、安息香酸ビニ
ル、サルチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラ
クロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニルなど;
【0072】スチレン類、例えば、スチレン、アルキル
スチレン(例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレ
ン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルス
チレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキ
シルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレ
ン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフ
ルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセ
トキシメチルスチレンなど)、アルコキシスチレン(例
えば、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルス
チレン、ジメトキシスチレンなど)、ハロゲンスチレン
(例えば、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリク
ロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルス
チレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードス
チレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2
−ブロム−4−トリフルオルメチルスチレン、4−フル
オル−3−トリフルオルメチルスチレンなど)、ヒドロ
キシスチレン(例えば、4−ヒドロキシスチレン、3−
ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシスチレン、4−ヒ
ドロキシ−3−メチルスチレン、4−ヒドロキシ−3,
5−ジメチルスチレン、4−ヒドロキシ−3−メトキシ
スチレン、4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシベン
ジル)スチレンなど)、カルボキシスチレン;クロトン
酸エステル類、例えば、クロトン酸アルキル(例えば、
クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル、グリセリンモ
ノクロトネートなど);イタコン酸ジアルキル類(例え
ば、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコ
ン酸ジブチルなど);マレイン酸あるいはフマール酸の
ジアルキルエステル類(例えば、ジメチルマレレート、
ジブチルフマレートなど)、無水マレイン酸、マレイミ
ド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロ
ニトリル等がある。その他、一般的には共重合可能であ
る付加重合性不飽和化合物であればよい。
【0073】この中で、カルボキシスチレン、N−(カ
ルボキシフェニル)アクリルアミド、N−(カルボキシ
フェニル)メタクリルアミド等のようなカルボキシル基
を有するモノマー、ヒドロキシスチレン、N−(ヒドロ
キシフェニル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシフェ
ニル)メタクリルアミド、ヒドロキシフェニルアクリレ
ート、ヒドロキシフェニルメタクリレート等のフェノー
ル性水酸基を有するモノマー、マレイミド等、アルカリ
溶解性を向上させるモノマーが共重合成分として好まし
い。
【0074】本発明における樹脂には、水酸基を有する
ことが好ましい。水酸基は、前記一般式(II)〜(III)
(好ましくは一般式(IV)〜(VIII))で示される繰り
返し構造単位に含まれてもよいし、また別の繰り返し構
造単位に含まれてもよい。本発明における樹脂(B)中
の水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、前記一般式
(II)〜(III)(好ましくは一般式(IV)〜(VIII))
で示される繰り返し構造単位に有するものも含めて、0
〜60モル%が好ましく、より好ましくは10〜40モ
ル%である。この水酸基により、基板とレジスト膜との
密着性が向上する。
【0075】(B)成分の樹脂中の他の重合性モノマー
の含有量としては、全繰り返し単位に対して50モル%
以下が好ましく、より好ましくは30モル%以下であ
る。
【0076】(B)成分の樹脂の分子量は、重量平均
(Mw:ポリスチレン標準)で2,000以上、好まし
くは3,000〜1,000,000、より好ましくは
5,000〜200,000、更に好ましくは20,0
00〜100,000の範囲であり、大きい程、耐熱性
等が向上する一方で、現像性等が低下し、これらのバラ
ンスにより好ましい範囲に調整される。また分散度(M
w/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好まし
くは1.0〜3.0であり、小さい程、耐熱性、画像性
能(パターンプロファイル、デフォーカスラチチュード
等)が良好となる。本発明において、上記樹脂のポジ型
レジスト組成物中の添加量としては、全固形分に対して
50〜99.7重量%、好ましくは70〜99重量%で
ある。
【0077】(B)成分の樹脂は、各構造に対応する不
飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオン重合
により合成される。更に詳しくは前記に示した好ましい
組成に基づき各モノマーを配合し、適当な溶媒中、約1
0〜40重量%のモノマー濃度にて重合触媒を添加し、
必要に応じ加温して重合される。例えば次のような方法
がある。代表的には以下の3つの方法が挙げられる。
【0078】(1)遷移金属錯体等の配位重合触媒を用
いた単環又は多環のシクロオレフィンの開環メタセシス
重合。 (2)親電子的な遷移金属触媒を用いた単環又は多環の
シクロオレフィンの付加重合。 (3)単環又は多環のシクロオレフィンと親電子的なオ
レフィン(マレイン酸等)とのフリーラジカル型の共重
合。 具体的な合成方法は、K.J.Ivin著 'Olefin Metathesis'
(1983, Academic Press)、V.Dragutonら著 'Olefin Me
tathesis and Ring-Opening Polymerization of Cyclo-
Olefins' (1985, Wiley-Interscience)、S.Matsumoto
ら'ACS SymposiumSeries, No.59, 303 (1977)'、J.Am.C
hem., 110, 960 (1988).、J.Am.Chem., 112, 8378 (199
0).、J.Am.Chem., 113, 6899 (1991).、J.Organomet.Ch
em., 358,567 (1988).、Makromol.Chem., 193, 2917 (1
992).、J.Mol.Cat., 74, 109 (1992).、Polym.Bull., 3
1, 175 (1993).、J.Macromol.Sci.Chem., A5, 1339 (19
71).、J.Photopolym.Sci.Tech., 7, 141 (1994).等に記
載されている。この他、J.Am.Chem., 79, 5771 (195
7).、J.Am.Chem., 81, 984 (1959).、Makromol.Chem.,
134, 147 (1970).、J.Org.Chem., 26, 4658 (1961).、
J.Polym.Sci., 61, 538 (1962).、J.Polym.Sci.Part A
3, 723 (1965).、J.Polym.Sci.PartA3, 1609 (1965).に
記載の方法や、更に英国特許1255838号、特公昭48-2063
2号、同48-43191号、同55-5525号、同57-16130号、同58
-50270号、同58-50272号、特公平2-9619号、同2-42094
号、同6-18817号、特開昭51-6300号、同51-31800号、同
53-71200号、特開平1-197460号、同1-217453号、同1-31
8023号、同1-318025号、同2-146045号、同2-59751号、
同4-63810号、同4-249509号、同4-353507号、同5-80515
号、同5-297591号等の明細書に記載の方法により合成で
きる。
【0079】[2](C)成分の化合物について (C)成分の化合物は、一般式(I)で表される基を少
なくとも2個有する化合物である。一般式(I)のR1
〜R3 のアルキル基としては、好ましくは置換基を有し
ていても良いメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブ
チル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘ
キシル基、オクチル基のような炭素数1〜8個のものが
挙げられる。シクロアルキル基としては、好ましくは置
換基を有していても良いシクロプロピル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基のような炭素数3〜8個のも
のが挙げられる。またR1 〜R3 の任意の2つが結合し
て環を形成してもよい。このような環としては好ましく
はシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ
ル基、シクロヘプチル基、ジヒドロフラニル基、ジヒド
ロピラニル基等のヘテロ原子を含んでいてもよい3〜8
員環の環が挙げられる。これらの環は更に置換基を有し
ていてもよい。
【0080】また上記置換基、環の好ましい置換基とし
ては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨ
ウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミ
ド基、上記R1 〜R3 のところで記載したアルキル基、
メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロ
ポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等の炭
素数1〜8個のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、
エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ホ
ルミル基、アセチル基等のアシル基、アセトキシ基、ブ
チリルオキシ基等のアシロキシ基が挙げられる。
【0081】一般式(I)で表されるエノールエーテル
基、エノールチオエーテル基等の基を少なくとも2個有
する化合物としては、一般式(I)で表されるエノール
エーテル基、エノールチオエーテル基等の基の2つ以上
が、2価以上の連結基により連結された化合物を挙げる
ことができる。連結する構造(連結基)としては、置換
基を有していてもよい、多価のアルキレン基、多価のシ
クロアルキレン基あるいはこれらの2つ以上を組み合わ
せて形成した多価の基が挙げられ、これらはヘテロ原子
を含んでいてもよい。これらの連結基は、更にエーテル
基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基と
ともに2価以上の連結基を形成してもよい。
【0082】一般式(I)で表されるエノールエーテル
基を少なくとも2個有する化合物に含まれる一般式
(I)で表される基の数(m)としては、好ましくは2
〜8個、より好ましくは2〜5個である。一般式(I)
で表されるエノールエーテル基を少なくとも2個有する
化合物としては、一般式(XIV)で示される化合物が好
ましい。
【0083】上記あるいは一般式(XIV)におけるアル
キレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレ
ン基、ヘキシレン基等の炭素数1〜8個のm価の基が好
ましい。シクロアルキレン基としては、シクロペンチレ
ン基、シクロヘキシレン基、シクロオクチレン基、アダ
マンチレン基、トリシクロデカニレン基等の炭素数5〜
20個のモノシクロ、ジシクロ、トリシクロ等のm価の
シクロアルキレン基が好ましい。ヘテロ原子としては、
酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
【0084】また上記の連結基の好ましい置換基として
は、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ
素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド
基、上記R1 〜R3 のところで記載したアルキル基、メ
トキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポ
キシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等炭素数
1〜8個のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エト
キシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ホルミ
ル基、アセチル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリ
ルオキシ基等のアシロキシ基が挙げられる。これらの中
でも耐ドライエッチング性を付与する観点から、特にm
価のシクロアルキレン基を有するものが好ましい。
【0085】本発明において、(C)成分の化合物の組
成物中の含有量は、上記(B)成分の樹脂中のカルボキ
シル基(及びヒドロキシ基)に合わせ調製され、更にア
ルカリ現像性、基板密着性、感度等の性能の観点から調
製される。好ましくは全組成物の固形分に対し、3〜6
0重量%、より好ましくは5〜50重量%、更に好まし
くは10〜40重量%の範囲で使用される。
【0086】以下に(C)成分の化合物の具体例を示す
が、本発明がこれに限定されるものではない。
【0087】
【化37】
【0088】
【化38】
【0089】
【化39】
【0090】
【化40】
【0091】
【化41】
【0092】
【化42】
【0093】[3](A)成分の化合物について 本発明で用いられる(A)成分の化合物である光酸発生
剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化
合物である。本発明で使用される活性光線または放射線
の照射により分解して酸を発生する化合物としては、光
カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、
色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジス
ト等に使用されている公知の光(400〜200nmの
紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、h線、i
線、KrFエキシマレーザー光)、ArFエキシマレー
ザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビームにより
酸を発生する化合物およびそれらの混合物を適宜に選択
して使用することができる。
【0094】また、その他の本発明に用いられる活性光
線又は放射線の照射により酸を発生する化合物として
は、たとえば S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,3
87(1974)、T.S.Bal etal,Polymer,21,423(1980)等に記
載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,06
9,056号、同 Re 27,992号、特願平3-140,140号等に記載
のアンモニウム塩、D.C.Necker etal,Macromolecules,1
7,2468(1984)、C.S.Wenetal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing
ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)、米国特許第4,069,055
号、同4,069,056号等に記載のホスホニウム塩、J.V.Cri
vello etal,Macromorecules,10(6),1307(1977) 、Chem.
&Eng.News,Nov.28,p31(1988)、欧州特許第104,143 号、
米国特許第339,049号、同第410,201号、特開平2-150,84
8号、特開平2-296,514 号等に記載のヨードニウム塩、
J.V.Crivello etal,Polymer J.17,73(1985)、J.V.Crive
llo etal.J.Org.Chem.,43,3055(1978)、W.R.Watt eta
l,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,22,1789(1984)、
J.V.Crivello etal,Polymer Bull.,14,279(1985)、J.V.
Crivello etal,Macromorecules,14(5),1141(1981)、J.
V.Crivello etal,J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed.,17,
2877(1979)、欧州特許第370,693 号、同3,902,114号同2
33,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,93
3,377号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同
4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、獨国特
許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号、特
開平7−28237号、同8−27102号等に記載の
スルホニウム塩、J.V.Crivello etal,Macromorecules,1
0(6),1307(1977)、J.V.Crivello etal,J.PolymerSci.,P
olymer Chem.Ed., 17,1047(1979)等に記載のセレノニウ
ム塩、C.S.Wen etal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p
478 Tokyo,Oct(1988)等に記載のアルソニウム塩等のオ
ニウム塩、米国特許第3,905,815号、特公昭46-4605号、
特開昭48-36281号、特開昭55-32070号、特開昭60-23973
6号、特開昭61-169835号、特開昭61-169837号、特開昭6
2-58241号、特開昭62-212401号、特開昭63-70243号、特
開昭63-298339号等に記載の有機ハロゲン化合物、K.Mei
er et al,J.Rad.Curing,13(4),26(1986) 、T.P.Gill et
al,Inorg.Chem.,19,3007(1980)、D.Astruc,Acc.Chem.R
es.,19(12),377(1896)、特開平2-161445号等に記載の有
機金属/有機ハロゲン化物、S.Hayase etal,J.Polymer
Sci.,25,753(1987)、E.Reichmanisetal,J.Pholymer Sc
i.,Polymer Chem.Ed.,23,1(1985)、Q.Q.Zhu etal,J.Phot
ochem.,36,85,39,317(1987)、 B.Amit etal,Tetrahedron
Lett.,(24)2205(1973)、D.H.R.Barton etal,J.Chem So
c.,3571(1965)、P.M.Collins etal, J.Chem.SoC.,Perkin
I,1695(1975)、M.Rudinstein etal,Tetrahedron Lett.,
(17),1445(1975)、J.W.Walker etalJ.Am.Chem.Soc.,110,
7170(1988)、S.C.Busman etal,J.Imaging Technol.,11
(4),191(1985)、H.M.Houlihan etal,Macormolecules,21,
2001(1988)、 P.M.Collins etal,J.Chem.Soc.,Chem.Comm
un.,532(1972)、S.Hayase etal,Macromolecules,18,1799
(1985)、E.Reichmanis etal,J.Electrochem.Soc.,Solid
State Sci.Technol.,130(6)、F.M.Houlihan et al,Macro
molcules,21,2001(1988)、 欧州特許第0290,750号、同04
6,083号、同156,535号、同271,851号、同0,388,343号、
米国特許第3,901,710号、同4,181,531号、特開昭60-198
538号、特開昭53-133022号等に記載の0−ニトロベンジ
ル型保護基を有する光酸発生剤、M.TUNOOKA etal,Poly
mer Preprints Japan,35(8)、G.Berner etal,J.Rad.Curi
ng,13(4)、 W.J.Mijs etal,Coating Technol.,55(697),4
5(1983),Akzo、H.Adachi etal,Polymer Preprints,Japa
n,37(3)、欧州特許第0199,672号、同84515号、同199,672
号、同044,115号、同0101,122号、米国特許第618,564
号、同4,371,605号、同4,431,774 号、特開昭64-18143
号、特開平2-245756号、特願平3-140109号等に記載のイ
ミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン
酸を発生する化合物、特開昭61-166544号、特開平2−
71270号等に記載のジスルホン化合物、特開平3−
103854号、同3−103856号、同4−210
960号等に記載のジアゾケトスルホン、ジアゾジスル
ホン化合物を挙げることができる。
【0095】また、これらの光により酸を発生する基、
あるいは化合物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した
化合物、たとえば、M.E.Woodhouse et al,J.Am.Chem.S
oc.,104,5586(1982)、S.P.Pappas etal,J.Imaging Sc
i.,30(5),218(1986)、S.Kondoetal,Makromol.Chem.,Rap
id Commun.,9,625(1988)、Y.Yamadaetal,Makromol.Che
m.,152,153,163(1972)、J.V.Crivello etal,J.PolymerS
ci.,Polymer Chem.Ed.,17,3845(1979)、米国特許第3,84
9,137号、獨国特許第3914407、特開昭63-26653号、特開
昭55-164824号、特開昭62-69263号、特開昭63-146038
、特開昭63-163452 号、特開昭62-153853号、特開昭63
-146029号等に記載の化合物を用いることができる。
【0096】さらにV.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(198
0)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、
D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国
特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光
により酸を発生する化合物も使用することができる。
【0097】上記活性光線または放射線の照射により分
解して酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられ
るものについて以下に説明する。 (1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG
1)で表されるオキサゾール誘導体または一般式(PA
G2)で表されるS−トリアジン誘導体。
【0098】
【化43】
【0099】式中、R201 は置換もしくは未置換のアリ
ール基、アルケニル基、R202 は置換もしくは未置換の
アリール基、アルケニル基、アルキル基、−C(Y)3
をしめす。Yは塩素原子または臭素原子を示す。具体的
には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定
されるものではない。
【0100】
【化44】
【0101】
【化45】
【0102】
【化46】
【0103】(2)下記の一般式(PAG3)で表され
るヨードニウム塩、または一般式(PAG4)で表され
るスルホニウム塩。
【0104】
【化47】
【0105】ここで式Ar1、Ar2は各々独立に置換も
しくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基とし
ては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル
基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシ
ル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカ
プト基およびハロゲン原子が挙げられる。
【0106】R203 、R204 、R205 は各々独立に、置
換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好
ましくは、炭素数6〜14のアリール基、炭素数1〜8
のアルキル基およびそれらの置換誘導体である。好まし
い置換基としては、アリール基に対しては炭素数1〜8
のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルキル基、ニトロ
基、カルボキシル基、ヒロドキシ基およびハロゲン原子
であり、アルキル基に対しては炭素数1〜8のアルコキ
シ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基であ
る。
【0107】Z-は対アニオンを示し、例えばBF4 -
AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、SiF6 2-、ClO4 -
CF3SO3 -等のパーフルオロアルカンスルホン酸アニ
オン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナ
フタレン−1−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族
スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニ
オン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるが
これらに限定されるものではない。
【0108】またR203 、R204 、R205 のうちの2つ
およびAr1、Ar2はそれぞれの単結合または置換基を
介して結合してもよい。
【0109】具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0110】
【化48】
【0111】
【化49】
【0112】
【化50】
【0113】
【化51】
【0114】
【化52】
【0115】
【化53】
【0116】
【化54】
【0117】
【化55】
【0118】
【化56】
【0119】
【化57】
【0120】
【化58】
【0121】一般式(PAG3)、(PAG4)で示さ
れる上記オニウム塩は公知であり、例えばJ.W.Knapczyk
et al,J.Am.Chem.Soc.,91,145(1969)、A.L.Maycok eta
l, J.Org.Chem.,35,2532,(1970)、E.Goethas et al ,Bu
ll.Soc.Chem.Belg.,73,546,(1964)、H.M.Leicester、J.A
me.Chem.Soc.,51,3587(1929)、J.V.Crivello et al,J.P
olym.Chem.Ed.,18,2677(1980)、米国特許第2,807,648
号および同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載
の方法により合成することができる。
【0122】(3)下記一般式(PAG5)で表される
ジスルホン誘導体または一般式(PAG6)で表される
イミノスルホネート誘導体。
【0123】
【化59】
【0124】式中、Ar3、Ar4は各々独立に置換もし
くは未置換のアリール基を示す。R 206 は置換もしくは
未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もし
くは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレ
ン基を示す。具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0125】
【化60】
【0126】
【化61】
【0127】
【化62】
【0128】
【化63】
【0129】
【化64】
【0130】
【化65】
【0131】これらの活性光線または放射線の照射によ
り分解して酸を発生する化合物の添加量は、ポジ型レジ
スト組成物の全重量(塗布溶媒を除く)を基準として通
常0.001〜40重量%の範囲で用いられ、好ましく
は0.01〜20重量%、更に好ましくは0.1〜5重
量%の範囲で使用される。活性光線または放射線の照射
により分解して酸を発生する化合物の添加量が、0.0
01重量%より少ないと感度が低くなり、また添加量が
40重量%より多いとレジストの光吸収が高くなりす
ぎ、プロファイルの悪化や、プロセス(特にベーク)マ
ージンが狭くなり好ましくない。
【0132】次に本発明のポジ型レジスト組成物に用い
られる(D)分子内に含窒素塩基性基と酸性基を有する
化合物について説明する。上記において、含窒素塩基性
基としては、アミノ基あるいは、アクリジン、ピリジ
ン、ピラジン、ピリミジン、ピペリジン、ピペラジン、
ピロール、ピラゾール、インダゾール、インドール、イ
ミダゾール、カルバゾール、トリアゾール、トリアジ
ン、テトラゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾ
ール、ベンズイミダゾール、キノリン、イソキノリン等
の環構造を含むものが挙げられる。酸性基としては、カ
ルボキシル基、水酸基、−SO3 H基、スルホンアミド
基等が挙げられる。
【0133】分子内に含窒素塩基性基と酸性基を有する
化合物としては、例えばニコチン酸、イソニコチン酸、
o-アミノ安息香酸、p-アミノ安息香酸、3-ヒドロキシア
ントラニル酸、5-アミノサリチル酸、4-アミノサリチル
酸、グリシン、2-ヒドロキシピリジン、グルタミン酸、
3-アミノピラジン-2- カルボン酸、2-ヒドロキシピリジ
ン、3-ヒドロキシピリジン、4-ヒドロキシピリジン、3-
アミノ-2- ナフトイック酸、インドール-2- カルボン
酸、ニコチン酸アミド、L-プロリン、スルファニルアミ
ド、スルファニル酸、1-アミノ-2- ナフトール、1-アミ
ノ-6- ナフトール、1-アミノ-7- ナフトール、5-アミノ
-1- ナフトール、5-アミノ-2- ナフトール、8-アミノ-2
- ナフトール等を挙げることができる。
【0134】含窒素塩基性基と酸性基を有する化合物の
使用量は、レジスト組成物( 溶媒を除く)100重量部に対
し、通常、0.001 〜15重量部、好ましくは0.01〜10重量
部である。0.001 重量部未満では本発明の添加効果が十
分得られない。一方、15重量部を越えると未露光部の現
像性が著しく悪化する傾向がある。これらは、単独で用
いても良いし、2 種以上混合して用いることもできる。
さらに、これらの含窒素塩基性基と酸性基を有する化合
物にさらに後述のような有機塩基性化合物を併用しても
よい。
【0135】次に本発明のポジ型レジスト組成物に用い
られる(E)フッソ系及び/またはシリコン系界面活性
剤について説明する。フッソ系界面活性剤及び/または
シリコン系界面活性剤としては、フッ素原子を含有する
界面活性剤、ケイ素原子を含有する界面活性剤、又はフ
ッ素原子とケイ素原子の両方を含有する界面活性剤を挙
げることができ、例えば、特開昭62-36663号、特開昭61
-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、
特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834
号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の公知のフ
ッソ系及び/またはシリコン系界面活性剤を挙げること
ができるし、下記市販の界面活性剤をそのまま用いるこ
ともできる。
【0136】例えばエフトップEF301 、EF303 (新秋田
化成(株)製)、フロラードFC430,、431(住友スリーエ
ム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、
R08(大日本インキ(株)製)、サーフロンS-382 、SC1
01 、SC102 、SC103 、SC104 、SC105 、SC106 (旭硝
子(株)製)等のフッソ系及び/またはシリコン系界面
活性剤、ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業
(株)製)等を挙げることができる。これらの界面活性
剤のうち、本発明ではフッソ原子とシリコン原子の両方
を有する界面活性剤が、現像欠陥の改善の点で特に優れ
る。
【0137】これらの界面活性剤の配合量は、本発明の
組成物中の固形分100重量部当たり、通常0.01重量
部〜2重量部、好ましくは0.01重量部〜1重量部の
割合で添加される。これらの界面活性剤は単独で使用し
ても良いし、また、いくつかの組み合わせで添加するこ
ともできる。
【0138】[5]本発明に使用されるその他の成分 本発明の組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻
止化合物、染料、可塑剤、界面活性剤、光増感剤、有機
塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性を促進させる
化合物等を含有させることができる。本発明で使用され
る酸分解性溶解阻止化合物としては、例えば上記一般式
(XII )、(XIII) で示される酸分解性基を少なくとも
1個有する分子量3,000以下の低分子化合物であ
る。特に220nm以下の透過性を低下させない為、Pr
oceeding of SPIE, 2724, 355 (1996)に記載されている
コール酸誘導体の様な脂環族又は脂肪族化合物が好まし
い。本発明において、酸分解性溶解阻止化合物を使用す
る場合、その添加量は組成物の全重量(溶媒を除く)を
基準として3〜50重量%が好ましく、より好ましくは
5〜40重量%、更に好ましくは10〜35重量%の範
囲である。
【0139】本発明で使用できる現像液に対する溶解促
進性化合物としては、フェノール性OH基を2個以上、
又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以
下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は
上記と同じ理由で脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。
これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、(B)成
分の樹脂に対して2〜50重量%であり、更に好ましく
は5〜30重量%である。50重量%を越えた添加量で
は、現像残渣が悪化し、また現像時にパターンが変形す
るという新たな欠点が発生して好ましくない。
【0140】このような分子量1000以下のフェノー
ル化合物は、例えば、特開平4−122938、特開平
2−28531、米国特許第4916210、欧州特許
第219294等に記載の方法を参考にして、当業者に
おいて容易に合成することができる。フェノール化合物
の具体例を以下に示すが、本発明で使用できる化合物は
これらに限定されるものではない。
【0141】レゾルシン、フロログルシン、2,3,4
−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4′−
テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3′,
4′,5′−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセト
ン−ピロガロール縮合樹脂、フロログルコシド、2,
4,2′,4′−ビフェニルテトロール、4,4′−チ
オビス(1,3−ジヒドロキシ)ベンゼン、2,2′,
4,4′−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,
2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォ
キシド、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェ
ニルスルフォン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロ
ヘキサン、4,4−(α−メチルベンジリデン)ビスフ
ェノール、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフ
ェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、
α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−
1−エチル−4−イソプロピルベンゼン、1,2,2−
トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,2−
トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキ
シフェニル)ヘキサン、1,2−テトラキス(4−ヒド
ロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロ
キシフェニル)ブタン、パラ〔α,α,α′,α′−テ
トラキス(4−ヒドロキシフェニル)〕−キシレン等を
挙げることができる。
【0142】本発明で用いることのできる好ましい有機
塩基性化合物とは、フェノールよりも塩基性の強い化合
物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。
【0143】例えば特開昭63-149640 号、特開平5-2496
62号、特開平5-127369号、特開平5-289322号、特開平5-
249683号、特開平5-289340号、特開平5-232706号、特開
平5-257282号、特開平6-242605号、特開平6-242606号、
特開平6-266100号、特開平6-266110号、特開平6-317902
号、特開平7-120929号、特開平7-146558号、特開平7-31
9163号、特開平7-508840号、特開平7-333844号、特開平
7-219217号、特開平7-92678 号、特開平7-28247 号、特
開平8-22120 号、特開平8-110638号、特開平8-123030
号、特開平9-274312号、特開平9-166871号、特開平9-29
2708号、特開平9-325496号、特表平7-508840号、US5525
453 号、US5629134 号、US5667938 号等、に記載の塩基
性化合物を用いることができる。好ましい化学的環境と
して、下記式(A)〜(E)の構造を挙げることができ
る。
【0144】
【化66】
【0145】更に好ましい化合物は、一分子中に異なる
化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化
合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のア
ミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もし
くはアルキルアミノ基を有する化合物である。好ましい
具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置
換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置
換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のア
ミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、
置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換
のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換も
しくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾ
リン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは
未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモル
フォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフ
ォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、
アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール
基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、ア
シル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ
基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
【0146】特に好ましい化合物として、グアニジン、
1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テト
ラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノ
ピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピ
リジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルア
ミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−ア
ミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピ
リジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ
−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4
−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペ
ラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−
(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノ
ピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノ
エチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メ
チルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−ト
リルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5
−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリ
ミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾ
リン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−
(2−アミノエチル)モルフォリンが挙げられる。
【0147】更に特に好ましくは、1,5-ジアザビシクロ
[4.3.0]-5-ノネン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウン
デセン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2] オクタン、4-ジメ
チルアミノピリジン、1-ナフチルアミン、ピペリジン、
ヘキサメチレンテトラミン、イミダゾール類、ヒドロキ
シピリジン類、ピリジン類、4,4'- ジアミノジフェニル
エーテル、ピリジニウムp-トルエンスルホナート、2,4,
6-トリメチルピリジニウムp-トルエンスルホナート、テ
トラメチルアンモニウムp-トルエンスルホナート、テト
ラブチルアンモニウムラクテート等が挙げられる。
【0148】これらの有機塩基性化合物は、単独である
いは2種以上一緒に用いられる。有機塩基性化合物の使
用量は、レジスト組成物(溶媒を除く)100重量部に
対し、通常、0.001〜10重量部、好ましくは0.
01〜5重量部である。0.001重量部未満では上記
有機塩基性化合物の添加の効果が得られない。一方、1
0重量部を超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪
化する傾向がある。
【0149】好適な染料としては油性染料及び塩基性染
料がある。具体的にはオイルイエロー#101、オイル
イエロー#103、オイルピンク#312、オイルグリ
ーンBG、オイルブルーBOS,オイルブルー#60
3、オイルブラックBY、オイルブラックBS、オイル
ブラックT−505(以上オリエント化学工業株式会社
製)、クリスタルバイオレット(CI42555)、メ
チルバイオレット(CI42535)、ローダミンB
(CI45170B)、マラカイトグリーン(CI42
000)、メチレンブルー(CI52015)等を挙げ
ることができる。
【0150】露光による酸発生率を向上させる為、さら
に下記に挙げるような光増感剤を添加することができ
る。好適な光増感剤としては、具体的にはベンゾフェノ
ン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、
p,p’−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、
2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシ
アントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェ
ノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフ
ラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアン
トラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナ
ントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフ
テン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリ
ン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロア
ニリン、、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルア
ミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアント
ラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン1,2−ベ
ンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−
1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,
2−ナフトキノン、3,3’−カルボニル−ビス(5,
7−ジメトキシカルボニルクマリン)及びコロネン等で
あるがこれらに限定されるものではない。また、これら
の光増感剤は、光源の遠紫外光の吸光剤としても使用可
能である。この場合、吸光剤は基板からの反射光を低減
し、レジスト膜内の多重反射の影響を少なくさせること
で、定在波改良の効果を発現する。
【0151】本発明のポジ型レジスト組成物は、上記各
成分を溶解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。こ
こで使用する溶媒としては、エチレンジクロライド、シ
クロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、
γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレング
リコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ
エチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エ
チル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸
メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチ
ル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メ
チルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、こ
れらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
【0152】上記溶媒に上記以外の界面活性剤を加える
こともできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、
ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレ
ンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエー
テル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等
のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリ
オキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリ
マー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパ
ルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタン
モノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタ
ントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、
ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオ
キシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシ
エチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチ
レンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソ
ルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を
挙げることができる。これらの界面活性剤の配合量は、
本発明の組成物中の固形分100重量部当たり、通常、
2重量部以下、好ましくは1重量部以下である。これら
の界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつ
かの組み合わせで添加することもできる。
【0153】上記ポジ型レジスト組成物を精密集積回路
素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二
酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な
塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、
ベークを行い現像することにより良好なレジストパター
ンを得ることができる。ここで、塗布後に乾燥・塗膜形
成させるため加熱処理を行うことが好ましい。この加熱
処理により前記成分(B)成分の樹脂と(C)成分の化
合物が架橋構造を形成する。ここで、加熱温度としては
80℃以上が好ましく、より好ましくは100℃以上、
更に好ましくは120〜160℃であり、加熱時間とし
ては好ましくは30秒以上、より好ましくは1分以上、
更に好ましくは1分〜10分である。また、露光光とし
ては、好ましくは250nm以下、より好ましくは22
0nm以下の波長の遠紫外線である。具体的には、Kr
Fエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレ
ーザー(193nm)、F2 エキシマレーザー(157
nm)、X線、電子ビーム等が挙げられる。
【0154】本発明のポジ型レジスト組成物の現像液と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナト
リウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、ア
ンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−
n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミ
ン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチル
エタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコー
ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、
テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アン
モニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等
のアルカリ性水溶液を使用することができる。更に、上
記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当
量添加して使用することもできる。
【0155】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明の内容がこれにより限定されるものでは
ない。合成例1〜5ではポジ型レジスト組成物に使用す
る(C)成分の化合物を合成した。合成例6〜25では
同組成物に使用する(B)成分の樹脂(p−1〜p−2
0)を合成した。合成例で合成した(C)成分の化合物
は既に例示列挙した化学式の中から選択した。(B)成
分の樹脂(p−1〜p−20)は、既に例示列挙した繰
り返し単位を共重合させた。合成で選択した(C)成分
の化合物及び繰り返し単位は、例示列挙した化学式に付
記してある記号(d5,a3等)を引用する形で表示す
る。
【0156】[合成例1(C)成分の化合物例(d5)の
合成)]NaH(含量60%)16.0g(0.40モ
ル)をN,N−ジメチルアセトアミド200mlに分散
し、これに2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシ
ル)プロパン48.0g(0.20モル)を室温にて添
加し、更に2−クロロエチルビニルエーテル42.6g
(0.40モル)を30分かけて滴下した。その後10
0℃にて5時間加熱撹拌した。放冷後、反応混合物を水
1.5L中に投入し、酢酸エチル500mlにて抽出し
た。抽出液を水で洗浄し、硫酸ナトリウムにて乾燥し
た。乾燥した酢酸エチル溶液を濃縮し、カラムクロマト
グラフィー(充填剤:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/
酢酸エチル=4/1)にて精製し、無色液体39.7g
を得た。NMR測定により、この固体が(C)成分の化
合物例(d5)であることを確認した。
【0157】[合成例2(C)成分の化合物例(d35)
の合成)]合成例1の2,2−ビス(4−ヒドロキシシ
クロヘキシル)プロパンの代わりに、ビス(ヒドロキシ
メチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン3
9.2g(0.20モル)を使用し、その他は合成例1
と同様にして無色液体34.2gを得た。NMR測定に
より、この固体が(C)成分の化合物(d35)であるこ
とを確認した。
【0158】[合成例3(C)成分の化合物例(d39)
の合成)]合成例1の2,2−ビス(4−ヒドロキシシ
クロヘキシル)プロパンの代わりに、1,3−ジヒドロ
キシアダマンタン33.6g(0.20モル)を使用
し、その他は合成例1と同様にして無色液体31.5g
を得た。NMR測定により、この液体が(C)成分の化
合物(d39)であることを確認した。
【0159】[合成例4(C)成分の化合物例(d20)
の合成)]イソホロンジイソシアネート44.5g
(0.20モル)をジオキサン200mlに溶解し、2
−ヒドロキシエチルビニルエーテル35.2g(0.4
0モル)を添加した。更に触媒として、ジブチル錫ラウ
リルエステル0.2gを添加し、100℃にて5時間加
熱撹拌した。放冷後、反応混合物を水1.5L中に投入
し、酢酸エチル500mlにて抽出した。抽出液を水で
洗浄し、硫酸ナトリウムにて乾燥した。乾燥した酢酸エ
チル溶液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(充填
剤:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=3/
1)にて精製し、白色固体48.6gを得た。NMR測
定により、この固体が(C)成分の化合物例(d20)で
あることを確認した。
【0160】[合成例5(C)成分の化合物例(d31)
の合成)]5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸3
6.4g(0.20モル)、2−ヒドロキシエチルビニ
ルスルホン54.5g(0.40モル)をTHF300
mlに溶解した。この溶液にジシクロヘキシルカルボジ
イミド82.5gのTHF100ml溶液を1時間かけ
て滴下した。室温にて3時間撹拌し、更に50℃にて3
時間撹拌した後、析出した固体を濾過した。濾液のTH
F溶液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(充填剤:
シリカゲル、溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=4/1)
にて精製して、白色固体52.4gを得た。NMR測定
により、この固体が(C)成分の化合物例(d31)であ
ることを確認した。
【0161】[合成例6((a2)/(a7)の構造単位を
有する(B)成分の樹脂(p-1)の合成)]六塩化タン
グステン0.40g(0.001モル)を秤取し、窒素
気流下クロロベンゼン200mlで溶解した。これにト
リエチルアルミニウムの15%トルエン溶液2.28g
(0.003モル)を窒素気流下、撹拌しながら滴下
し、更に2−カルボメトキシノルボルネン152g
(1.00モル)のクロロベンゼン溶液300mlを添
加した。その後30℃にて20時間撹拌を続けた。反応
溶液をメタノール4L中に撹拌しながら投入し、ポリマ
ーを析出させた。生成したポリマーを濾別し減圧下、4
0℃にて乾燥し144gを得た。このポリマーをTHF
500mlに溶解し、触媒としてPd/C(10%P
d)5gを添加した。更にヒドラジン1水和物80gの
エタノール100ml溶液を添加し、80℃にて5時
間、加熱撹拌した。触媒を濾別後、反応溶液をメタノー
ル3L中に撹拌しながら投入し、白色のポリマーを析出
させた。
【0162】生成したポリマーを濾別し減圧下、40℃
にて乾燥し142gを得た。このポリマー15.4gを
メタノール200ml中に分散し、25%テトラメチル
アンモニウムOH塩の水溶液を18.3gを添加し、5
時間加熱環流させた。反応液をメタノール/イオン交換
水で希釈し、濃塩酸にて中和させた。析出したポリマー
を濾別し、イオン交換水で十分に水洗した後、減圧下、
40℃にて乾燥した。白色の樹脂((B)成分の樹脂(p
-1))13.5gを得た。GPCにて分子量を測定した
ところ、重量平均(Mw:ポリスチレン換算)で5.4
×103 であり、NMR測定を行った結果、(a2)/
(a7)の構造単位の比率がモル比で55/45であるこ
とを確認した。
【0163】[合成例7〜13((B)成分の樹脂(p-
2)〜(p-8)の合成)]以下、合成例1と同様にして
(B)成分の樹脂(p-2)〜(p-8)を合成した。構造、組
成比及び分子量を下記表1に示す。
【0164】
【表1】
【0165】[合成例14((a48)/(a51)の構造単
位を有する(B)成分の樹脂(p-9)の合成)]塩化パ
ラジウム0.50gとAgBF41.1gをアセトニト
リル40ml中、室温にて1時間撹拌した。析出した固
体を濾別した後、反応溶液を濃縮した。これに無水エチ
ルエーテルを添加し、析出した黄色固体を濾別後、更に
アセトニトリル/エチルエーテルにて再結晶することに
より、付加重合触媒[Pd(MeCN)6 ](BF4
21.1gを得た。同触媒1.0gをニトロメタン溶液
200mlに溶解し、更に2−カルボメトキシノルボル
ネン30.4g(0.20モル)を添加した。その後室
温にて24時間撹拌を続けた。反応溶液を減圧下濃縮
し、得られたポリマーを更にアセトニトリルにて十分に
洗浄した。乾燥後、このポリマーをメタノール200m
l中に分散し、25%テトラメチルアンモニウムOH塩
の水溶液を36.5gを添加し、5時間加熱環流させ
た。反応液をメタノール/イオン交換水で希釈し、濃塩
酸にて中和させた。
【0166】析出したポリマーを濾別し、イオン交換水
で十分に水洗した後、減圧下、40℃にて乾燥した。白
色の樹脂((B)成分の樹脂(p-9))26.7gを得
た。GPCにて分子量を測定したところ、重量平均(M
w:ポリスチレン換算)で8.4×103 であり、NM
R測定を行った結果、(a48)/(a51)の構造単位の比
率がモル比で52/48であることを確認した。
【0167】[合成例15〜20((B)成分の樹脂
(p-10)〜(p-15)の合成)]以下、合成例14と同様に
して(B)成分の樹脂(p-10)〜(p-15)を合成した。構
造、組成比及び分子量を下記表2に示す。
【0168】
【表2】
【0169】[合成例21((a46)/(b14)の構造単
位を有する(B)成分の樹脂(p-16)の合成)]ノルボ
ルネン47.1g(0.50モル)/無水マレイン酸4
9.0g(0.50モル)をTHF300mlに溶解
し、窒素気流及び撹拌下、65℃にて重合開始剤2,
2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
(和光純薬工業(株)製;商品名V−65)1.0gを
添加した。反応開始2時間及び4時間後に同開始剤各々
1.0gを追加した。更に3時間反応後、90℃に昇温
し撹拌を1時間続けた。反応液を放冷後、イオン交換水
4Lに激しく撹拌しながら投入することにより、ポリマ
ーを析出させた。得られたポリマーを減圧下、40℃に
て乾燥した。このポリマー19.2gをN,N−ジメチ
ルアセトアミド100mlに溶解し、シクロヘキサノー
ル11.0g(0.11モル)及びピリジン23.7g
(0.30モル)を添加し,90℃にて3時間加熱撹拌
した。反応液を放冷後、イオン交換水1Lに激しく撹拌
しながら投入することにより、ポリマーを析出させた。
【0170】得られたポリマーを減圧下、40℃にて乾
燥した結果、白色樹脂27.5gを得た。GPCにて分
子量を測定したところ、重量平均(Mw:ポリスチレン
換算)で14.5×103 であった。またNMR測定を
行った結果、(a46)/(b14)の構造単位の比率がモル
比で50/50であることを確認した。 [合成例22〜25((B)成分の樹脂(p-17)〜(p-2
0)の合成)]以下、合成例21と同様にして(B)成分
の樹脂(p-17)〜(p-20)を合成した。構造、組成比及び
分子量を下記表3に示す。
【0171】
【表3】
【0172】 実施例、比較例(画像の評価) (B)の樹脂 9g 、 (C)の化合物 1g、 光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムトリフレート (PAG−1) 0.10g 、 含窒素塩基性基と酸性基を有する化合物(添加剤) 0.06g 、 界面活性剤 0.05g 、 溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 57.4g を表-4における種類、割合で配合したレジスト組成物
を調製し、0.1 μm のテフロンフィルターにより濾過し
た。スピンコーターにてヘキサメチルジシラザン処理を
施したシリコン基板上に均一に塗布し120 ℃で90秒間ホ
ットプレート上で加熱乾燥を行い、0.50μm のレジスト
膜を形成させた。このレジスト膜に対し、マスクを通し
てArF エキシマレーザー光で露光し、露光後直ぐに110
℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。更に2.38% の
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で
60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後乾燥した。
このようにして得られたコンタクトホールパターンの形
成されたサンプルをKLA テンコール(株)製KLA2112 機
により現像欠陥数を測定(Threshold12 ,Pixcel Size=0.
39) した(現像欠陥数- I )。なお、比較のために露光
しないで現像、リンスしたサンプルについても同様にし
て現像欠陥数を測定(Threshold12,Pixcel Size=0.39)し
た(現像欠陥数- II)。結果を表-5に示す。表-5の結
果から明らかなように本発明の組成物は、いづれも現像
欠陥が極めて少なかった。
【0173】
【表4】
【0174】 PAG-1:トリフェニルスルホニウムトリフレート NA-1:o- アミノ安息香酸 NA-2: ニコチン酸 NA-3:3- アミノ-2- ナフトイック酸 NA-4:8- アミノ-2- ナフトール W-1:メガファックF176(大日本インキ(株)製)(フッ
素系界面活性剤) W-2:メガファックR08 (大日本インキ(株)製)(フッ
素系及びシリコン系界面活性剤) W-3:ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業
(株)製)(シリコン系界面活性剤) W-4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
【0175】また、表-4における実施例1〜7、比較
例1〜4のレジスト組成物を0.1 μmのテフロンフィル
ターにより濾過した。スピンコーターにてヘキサメチル
ジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し
120 ℃で90秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.
50μm のレジスト膜を形成させた。このレジスト膜に対
し、マスクを通してArF エキシマレーザー光で露光し、
露光後直ぐに110 ℃で90秒間ホットプレート上で加熱し
た。更に2.38% のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンス
した後乾燥した。現像後の残膜率を膜厚計により求め
た。尚、残膜率は下記式により算出した。残膜率(%)
=(現像後のレジスト膜厚/現像前のレジスト膜厚)×
100ここで得られた0.25μm ラインパターンを走査型
電子顕微鏡にて観察し、プロファイルを調べた(表-
5)。矩形な形状をしているものを○で表し、そうでな
いものを×で表した。表-5の結果から明らかなように
本発明の組成物は、いづれも矩形なプロファイルが形成
されていた。比較例4のレジスト組成物は現像欠陥が少
なかったが、特に、残膜率、レジストプロファイルが劣
っていた。
【0176】
【表5】
【0177】
【発明の効果】本発明のポジ型レジスト組成物は、現像
欠陥が極めて少なく、しかも特にArFエキシマレーザー
光を露光光源とする場合、良好なパターンプロファイル
と残膜率を示す。このため半導体素子製造に必要な微細
パターンの形成に有効に用いることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA00 AA03 AA04 AB15 AB16 AC04 AC08 AD03 BC23 BE08 BE10 CB41 CB43 CB51 CC04 CC17 CC20 FA17 4J002 BK001 CE001 CH052 CP032 CP082 EB107 EB127 EB147 ED026 ED057 EF098 EH049 EH059 EH136 EH147 EL106 EN068 EN118 EP018 ES007 ET006 EU008 EU01 EU018 EU026 EU028 EU048 EU058 EU078 EU098 EU108 EU148 EU158 EU187 EU188 EU217 EV047 EV066 EV187 EV216 EV217 EV23 EV238 EV257 EV288 EV307 EV328 FD020 FD090 FD312 FD319 GP03 HA05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)活性光線又は放射線の照射により
    酸を発生する化合物、(B)主鎖に脂環式基を有し、且
    つカルボキシル基を有するポリシクロオレフィン樹脂、
    (C)下記一般式(I)で表される基を少なくとも2個
    有する化合物、(D)分子内に含窒素塩基性基と酸性基
    とを含む化合物、及び(E)フッソ系及び/又はシリコ
    ン系界面活性剤を含有することを特徴とするポジ型レジ
    スト組成物。 【化1】 一般式(I)中、R1 〜R3 は、各々独立に、水素原
    子、置換基を有していてもよい、アルキル基又はシクロ
    アルキル基を表す。またR1 〜R3 の内の2つが結合し
    て3〜8個の炭素原子あるいはヘテロ原子から成る環構
    造を形成してもよい。Zは−O−、−S−、−SO2
    又は−NH−基を示す。
  2. 【請求項2】 (B)成分の樹脂が、更に酸の作用によ
    り分解してアルカリ現像液中での溶解性を増大させる基
    を有する樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の
    ポジ型レジスト組成物。
  3. 【請求項3】 (B)成分の樹脂が、一般式(II)又は
    (III)で表される主鎖に脂環式基を有する繰り返し構
    造単位の少なくとも一つと、カルボキシル基を有するこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載のポジ型レジスト
    組成物。 【化2】 【化3】 一般式(II)、(III)中、R4 〜R7 は、各々独立
    に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ
    基、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、−C
    O−OR38基又はカルボキシ基を表し、R4 〜R7 のう
    ち少なくとも2つが結合し、ヘテロ原子を含んでもよい
    炭素数1〜5個のアルキレン基を形成してもよい。R38
    は、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロア
    ルキル基あるいはアルケニル基、もしくは酸の作用によ
    り分解する基を表す。A1 〜A3 は、各々独立に、置換
    基を有していてもよい2価のアルキレン基、アルケニレ
    ン基、又は単環もしくは多環のシクロアルキレン基を表
    す。Xは単結合、2価のアルキレン基、アルケニレン
    基、又は−SO2−基を表し、p、qは、各々独立に、
    0もしくは1〜4の整数を表す。
  4. 【請求項4】 一般式(II)又は(III)で表される主鎖
    に脂環式基を有する繰り返し構造単位が、一般式(IV)
    〜(VIII)で表される繰り返し構造単位であることを特
    徴とする請求項3に記載のポジ型レジスト組成物。 【化4】 【化5】 【化6】 【化7】 【化8】 一般式(IV)〜(VIII)中、R4 〜R7 、R38、Xは各
    々請求項3に記載のものと同義である。R8 〜R37は、
    各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、
    アルコキシ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケ
    ニル基、−CO−OR38基、又はカルボキシ基を表す。
    a〜jは、各々独立に、0もしくは1〜4の整数を表
    す。また、式(IV)におけるR4 〜R17の内の少なくと
    も2つ、式(V)、式(VII)及び式(VIII)におけるR
    4 〜R10、R12、R13、R15〜R27の内の少なくとも2
    つ、あるいは式(VI)におけるR4 〜R10、R12
    13、R 15〜R20、R22、R23、R25〜R37の内の少な
    くとも2つが結合し、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数
    1〜5個のアルキレン基を形成してもよい。
  5. 【請求項5】 (B)成分の樹脂が、下記一般式(I
    X)、(X)又は(XI)で表されるカルボキシル基を有
    する繰り返し構造単位のうち少なくとも一つを有するこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポ
    ジ型レジスト組成物。 【化9】 一般式(IX)〜(XI)中、R39〜R40、R42〜R44は、
    各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アル
    キル基又はハロアルキル基を表し、R41は、シアノ基、
    −CO−OR38又は−CO−NR4546を表す。X1
    3は、各々独立に、単結合、置換基を有していてもよ
    い2価の、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアル
    キレン基、もしくは−O−、−SO2−、−O−CO−
    47−、−CO−O−R48−、又は−CO−NR49−R
    50−を表す。R38は、請求項3に記載のものと同義であ
    る。R45〜R46、R49は、各々独立に、水素原子、置換
    基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基
    又はアルケニル基を表す。またR45、R46が結合して環
    を形成してもよい。R47〜R48、R50は、各々独立に、
    単結合、2価のアルキレン基、アルケニレン基又はシク
    ロアルキレン基、もしくはこれらがエーテル基、エステ
    ル基、アミド基、ウレタン基あるいはウレイド基の少な
    くとも1つとともに形成した2価の基を表す。
  6. 【請求項6】 (B)成分の樹脂が、一般式(XII)又は
    (XIII)で表される基を有することを特徴とする請求項
    2〜5のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 【化10】 一般式(XII)、(XIII)中、R51〜R53は、各々独立
    に、水素原子、又は置換基を有していてもよい、アルキ
    ル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アシル基もし
    くはアルコキシカルボニル基を表し、R54は、置換基を
    有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、又
    はアルケニル基を表す。但し、式(XII)のR51〜R53
    内、少なくとも2つは水素原子以外の基である。また式
    (XII)のR 51〜R53の内の2つ、又は式(XIII)の
    51、R52、R54の内の2つが結合して3〜8個の炭素
    原子、ヘテロ原子から成る環構造を形成してもよい。
  7. 【請求項7】 (B)成分の樹脂が、水酸基を有するこ
    とを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のポジ型
    レジスト組成物。
  8. 【請求項8】 (C)成分の化合物が、下記一般式(XI
    V)で示される化合物であることを特徴とする請求項1〜
    7のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 【化11】 一般式(XIV)中、R1〜R3、Zは各々請求項1に記載の
    ものと同義である。Rはヘテロ原子を含んでもよい、m
    価のアルキレン基、m価のシクロアルキレン基あるいは
    これらの基を2つ以上組み合わせて得られるm価の基を
    表し、更にこれらの基は、エーテル基、エステル基、ア
    ミド基、ウレタン基あるいはウレイド基の少なくとも1
    つとともに2価以上の連結基を形成してもよい。mは2
    以上の整数を表す。
  9. 【請求項9】 (B)成分の樹脂と(C)成分の化合物
    が塗膜形成時に熱により架橋してアルカリ現像液に対し
    不溶化し、その(B)成分の樹脂と(C)成分の化合物
    の架橋物が活性光線又は放射線の照射時に発生した酸に
    より分解して、アルカリ現像液に対する溶解性が向上す
    ることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のポ
    ジ型レジスト組成物。
  10. 【請求項10】 露光光源として、220nm以下の波
    長の遠紫外光を使用することを特徴とする請求項1〜9
    のいずれかに記載にポジ型レジスト組成物。
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