JP2000235264A - ポジ型シリコーン含有感光性組成物 - Google Patents

ポジ型シリコーン含有感光性組成物

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JP2000235264A JP14361499A JP14361499A JP2000235264A JP 2000235264 A JP2000235264 A JP 2000235264A JP 14361499 A JP14361499 A JP 14361499A JP 14361499 A JP14361499 A JP 14361499A JP 2000235264 A JP2000235264 A JP 2000235264A
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Shinji Sakaguchi
新治 坂口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体デバイスの製造において、高感度で且つ
高い解像力を安定して有し、特に0.2μm以下の微細
パターンを形成する際、現像処理後の膜減りが少なく、
酸素プラズマ工程でも寸法変動が少なく、保存安定性の
良いポジ型感光性組成物を提供することにある。 【解決手段】水には不溶性、アルカリには可溶性である
特定構造のポリマーと、活性光線もしくは放射線の照射
により酸を発生する化合物と、特定構造の繰り返し単位
を有し、アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により
増大する性質のあるポリマーと、特定構造を有する含窒
素化合物とを含有するポジ型シリコーン含有感光性組成
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、紫外線、遠紫外
線、X線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射
線等の輻射線による露光用のポジ型シリコーン含有感光
性組成物に関し、さらに詳しくは、IC等の半導体製造
工程で例えば回路基板等を製造する際に用いる、特に高
い解像力と感度、矩形な断面形状又は広いプロセス許容
性をそなえた微細加工用ポジ型シリコーン含有感光性組
成物に関する。本発明のポジ型シリコーン含有感光性組
成物は、次のような工程で用いることができる。例え
ば、半導体ウェハー、又はガラス、セラミックス、金属
等の基板上に又はそれらの上に反射防止層や有機膜を設
置した上にスピン塗布法又はローラー塗布法で0.01
〜3μmの厚みに塗布される。その後、加熱、乾燥し、
露光マスクを介して回路パターン等を活性光線照射等に
より焼き付け、現像してポジ画像が得られる。更にこの
ポジ画像をマスクとしてエッチングすることにより基板
にパターン状の加工を施すことができる。代表的な応用
分野には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、光デバイス、マイクロシン、更
にその他のフォトファブリケーション工程等がある。
【0002】
【従来の技術】LSIの高集積化にともない従来の単層
レジストでは解像限界が明らかになり、レジストを単層
ではなく多層化することにより、膜厚が厚くしかも微細
な高形状比パターンを形成する方法が提案されている。
すなわち、第1層目に有機高分子の厚膜を形成し、その
上の第2層に薄膜のレジスト材料層を形成したのち、第
2のレジスト材料に高エネルギー線を照射し、現像す
る。それにより得られるパターンをマスクとして第1の
有機高分子を酸素プラズマエッチング(O2RIE)で
異方エッチングすることにより矩形形状性の高いパター
ンを得ようとするものである(リン、ソリッドステート
テクノロジー 第24巻 第73ページ(1981)参
照)。
【0003】この場合、第2のレジスト材料層は、O2
RIE耐性が高くなければならないので、シリコン含有
ポリマーを用いることが提案されている。例えば、パン
パロンはシリル化ポリオレフィンスルフィンを報告して
いる(アメリカンケミカルソサイアティ シカゴミイテ
ィング予稿集 325ページ(1985)参照)。ま
た、ポウテンらはポリトリメチルシリルブテニルスルフ
ォンを報告している(ソサイアティ オブ フォトオブ
チカル イン ストルメンティション エンジニアリン
グ アブストラクト 631−01 14ページ(19
86)参照)。しかしながら、これらのレジスト材料は
シリコン含有率が低く、またシリコンが側鎖に導入され
ているため、酸素プラズマに対する耐性が十分でなく、
第1層目の有機高分子をエッチングするときのマスクに
はならなかった。また、高解像性のパターン形成のため
にはアルカリ現像が可能な非膨潤形レジストが必要であ
った。
【0004】この酸素プラズマ耐性を有し、アルカリ現
像適性のあるレジスト開発を目指して数々の試みがなさ
れ、また一部はg線露光(露光波長436nm)用等で
用いられてきた。例えば、特開平1−283555、特
開平4−36754、特開平4−130324、特開平
2−29652号の各公報等が挙げられる。しかし、こ
れらはKrFエキシマレーザー光等を用いる0.3μm
以下の微細パターン形成用には露光光に対する光吸収が
大きいために、高解像力で矩形な形状を得ることができ
ないという問題があった。
【0005】この露光光に対する光吸収を低減するため
に、少量の光酸発生剤と、発生した酸によりアルカリ不
溶性基が分解してアルカリ可溶性となる化合物を用いて
解決しようとする試みも数多くなされてきた。例えば、
特開昭63−218948、同63−241542、特
開平4−245248、同6−184311等が挙げら
れる。
【0006】しかし、こうした試みでも最先端の0.2
μm以下の微細パターン形成用に適用すると、光の回折
現象により未露光部分と言えども一部分露光されるため
に現像後の膜減りが大きく矩形形状が得られなかった。
また、一部のものではレジスト中のシリコン含量が低い
ために次の酸素プラズマ工程での下層へのパターン転写
の際に、寸法シフトが大きくなり、マスクの寸法を再現
し難しいという問題があった。また、レジストの保存性
が悪く、一定期間保存した後にパターンの形成が不可で
あったり、感度、解像度が変化してしまい、安定した性
能が得られないという問題があった。
【0007】感光性組成物に含窒素化合物を添加するこ
とにより、感光性組成物の特性を変更する試みもなされ
てきてはいる。例えば特開昭63−149640号、特
開平5−232706号、同5−249662号、同6
−266111号各公報等に一部記載されている。しか
し、これらの方法は、一部効果が観られる場合がある
が、不思議なことに、感光性組成物の保存期間中に解像
力や感度の変化がむしろ増幅されたり、また場合によっ
ては全くパターン形成が不可能になってしまうというこ
とが認められた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体デバイスの製造において、高感度で且つ高い解像力を
安定して有する感光性組成物を提供することにある。本
発明の他の目的は、Deep−UV領域(遠紫外領域)
での光吸収が小さく、短波長光源に対応し得る感光性組
成物を提供することにある。本発明の他の目的は、特に
0.2μm以下の微細パターンを形成する際に、現像処
理後の膜減りが少なく、矩形形状を安定して与える感光
性組成物を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、酸素プラズマ工程で、下層へのパターンの転写の
際に寸法シフト(寸法変動)が少なく、寸法再現性に優
れた感光性組成物を提供することにある。
【0009】
【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、本発明を完成させるに
至った。即ち、本発明の目的は、下記のポジ型シリコー
ン含有感光性組成物により達成される。 (1)(a)下記一般式〔I〕及び/又は〔II〕で表さ
れる繰り返し単位を有し、水には不溶性、アルカリには
可溶性であるポリマーと、(b)活性光線もしくは放射
線の照射により酸を発生する化合物と、(c)下記一般
式〔III〕で表される繰り返し単位を有し、酸により分
解し得る基を有し、アルカリ現像液中での溶解度が酸の
作用により増大する性質のあるポリマーと(d)下記一
般式〔IV〕で表される含窒素化合物の少なくとも1種及
び/又はカルボキシル基置換脂肪族アミンとを含有する
ことを特徴とするポジ型シリコーン含有感光性組成物。
【0010】
【化12】
【0011】〔一般式〔I〕、〔II〕中、Xは、−C
(=O)−R基、−CH(OH)−R基、−OH基及び
カルボキシル基よりなる群から選択される基であり、式
中の複数のXは同一でも異なっていてもよい。ここでR
は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基
を示す。R’〜R'''''は、同一でも異なっていてもよ
く、水酸基、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、アルコキシ基、アルケニル基、アラ
ルキル基及びフェニル基よりなる群から選ばれた基であ
る。Yは、アルキル基、アルコキシ基又はシロキシル基
である。R0は、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有
していてもよい、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素
基よりなる群から選ばれた基を表す。r、s、tは、1
〜3の整数であり、u、v、wは1又は2である。l、
m、n及びqは、各々0又は正の整数であり、pは正の
整数である。Rα、Rβ、Rγはそれぞれ単結合、−
(CH2k−(Zα)j−Rδ−を表す。Zαは、−O
CO−、−O−、−N(Rε)CO−、−COO−、−
CON(Rε)−を表す。Rδは、単結合、炭素数1〜
12のアルキレン、置換アルキレン、シクロアルキレ
ン、アリ−レン、又はアラルキレンを表す。Rεは、水
素原子、置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキ
ル基を表す。kは0又は正の整数であり、jは0又は1
である。〕
【0012】
【化13】
【0013】〔一般式〔III〕中、R1〜R3、R5
7、R9〜R11は、同一でも異なっていてもよく、水素
原子、ハロゲン原子、−COZR13で示される基あるい
は、置換基を有していてもよい、アルキル基、アラルキ
ル基又はアルコキシ基である。R4、R8は、同一でも異
なっていてもよく、単結合又は下記式で表される2〜5
価の基である。
【0014】
【化14】
【0015】A1〜A5は、同一でも異なっていてもよ
く、水素原子、−(R14e又は単結合を表し、A1〜A
5のうち少なくとも1つは単結合を表す。R14は上記R1
〜R3、R5〜R7、R9〜R11と同義である。R15は、単
結合又は−R30−Y3−で表される基である。Zは単結
合又は、−O−、−NH−、−NR25−のいずれかで示
す基を表す。Y3は、単結合、−S−、−O−、又は−
OC(=O)−である。R13、R25は、同一でも異なっ
ていてもよく、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ラルキル基を表す。R
30は、置換基を有していてもよい、アルキレン基又はシ
クロアルキレン基である。R2とR4、あるいはR6とR8
とは、互いに結合して、下記に示す基を形成していても
よい。
【0016】
【化15】
【0017】上記の基中、Y0は上記R4、R8と同義で
あり、Y0がGあるいはQと結合する。Gは、−OH、
−COOH、−CONHCOR16、−CONHSO2
16及び−SO2NH−R16よりなる群から選ばれた基
を表す。R16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、アシル基又はアリール基であ
る。Qは、下記に示す群から選ばれた基を表す。
【0018】
【化16】
【0019】Y2は、−O−、−O−C(=O)−O−
又は−COO−のいずれかを表す。R18、R19、R21
22は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、又は
ハロゲン原子を置換基として有していてもよい炭素数1
〜4個のアルキル基である。R20は、シリル基、オキシ
シリル基、又はハロゲン原子を置換基として有していて
もよい炭素数1〜4個のアルキル基である。R23は、水
酸基、ハロゲン原子、アシル基、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、アラルキル基、
アルケニル基、アリロキシアルキル基、アラルキルオキ
シアルキル基、又はシクロアルキル−アルキル基であ
る。R17は、下記に示す基のいずれかを表す。
【0020】
【化17】
【0021】上記R26、R27は、各々上記R18、R19
21、R22と同義である。R28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、アリール基又
はアラルキル基である。R26とR27及び/又はR28とが
互いに結合して4〜9員の単環もしくは多環を形成して
もよい。R29は、水素原子、ハロゲン原子あるいは、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、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル
基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基である。
12は、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していて
もよい、アルキル基、アラルキル基あるいはアルコキシ
基、もしくは、−COZR13(Z、R13は前記と同義で
ある)で表される基、又は下記に示すいずれかの置換基
である。
【0022】
【化18】
【0023】上記式中、Z、R15は、前記と同義であ
る。R24は、前記R29と同義である。a、c、dは各
々、0又は正の整数であり、bは正の整数である。eは
0又は1〜4の整数であり、f、gは各々1〜4の整数
であり、hは1〜6の整数である。〕。
【0024】
【化19】
【0025】〔Zβは、下記式で表されるいずれかの基
である。
【0026】
【化20】
【0027】Zγ、Zδは、それぞれ下記式で表される
いずれかの基である。
【0028】
【化21】
【0029】R31、R32、R33、R34、R35は、同一で
も異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原
子、オキソ基、置換基を有してもよいアルキル基、シク
ロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ
基、アシル基、アシルアミノ基、カルボキシル基、シア
ノ基、ヒドロキシル基、カルバモイル基、アルキルカル
バモイル基、アルコキシカルボニル基、ホルミル基、ア
ミノ基、ニトロ基、アルキルチオ基、アリ−ルチオ基、
アルケニル基、スチリル基、又はアリールスルホニル基
を表す。また、R31、R32、R33、R34、R35のいずれ
かの基を介してビス体を形成してもよい。Aβは、水素
原子、又は下記式で表される基である。
【0030】
【化22】
【0031】R36,R37,R38は、同一でも異なってい
てもよく、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいア
ルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル
基、アシル基、カルバモイル基、又はアルキルカルバモ
イル基を表す。m1、m2、m3、m4、m5は0又は
1〜6の整数である。但し、m1 、m 2 、m3 、m4
びm5 の総和は4〜6である。R31、R32、R33
34、R35−Aβは、互いに結合して、5〜7員の炭化
水素環又はヘテロ環を形成してもよい。〕
【0032】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を明らか
にするが、本発明はこれに限定されない。本発明のポジ
型シリコーン含有感光性組成物は、成分(a)のポリマ
ーと、成分(b)の化合物と、成分(c)のポリマー
と、成分(d)の含窒素化合物を含有する。成分(a)
のポリマーは、例えば特開平1−283555号公報、
同6−184311号公報、同8−160620号公
報、特開昭63−241542号公報、特開平4−36
754号公報、特公平7−120044号公報、同7−
69608号公報、同5−58446号公報、米国特許
第4822716号明細書等に記載の合成法を参考にし
て当業者において適切に合成することができる。本発明
の目的をより高度に達成するためには、(a)成分のシ
リコン含有量が高いことが好ましく、具体的には、
(a)成分のポリマー中3〜50重量%含有することが
好ましく、より好ましくは5〜35重量%である。この
点では、(a)成分の中では一般式〔II〕で表される繰
り返し単位を主要構造として有するポリマーの方がより
好ましい。
【0033】Rの炭化水素基としては、アルキル基、ア
ルコキシ基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、
アシロキシ基、アシル基等が挙げられ、好ましくは、ア
ルキル基、例えば、炭素数1〜12のメチル基、エチル
基、ブチル基等が挙げられる。Xはアセチル基が好まし
い。R’〜R'''''のアルキル基としては、好ましくは
炭素数1〜12の、例えば、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基等
が挙げられ、シクロアルキル基としては、好ましくは炭
素数3〜15の、例えば、シクロペンチル基、シクロヘ
キシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、p−イソ
プロピルシクロヘキシル基等が挙げられ、アルケニル基
としては、好ましくは炭素数2〜12の、例えば、アリ
ル基、イソプロペニル基、ブテニル基等が挙げられ、ア
ラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜16の、例
えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基等
が挙げられ、アルコキシ基としては、好ましくは炭素数
1〜8の、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基等が挙げられる。R’〜R'''''としては、メチル
基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基が好ま
しい。
【0034】Yのアルキル基としては、好ましくは炭素
数1〜12の、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、クロロメチル基等が挙げられ、アルコキシ基として
は、好ましくは炭素数1〜8の、例えば、メトキシ基、
エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられ、シロキシル基
としては、好ましくは炭素数1〜18の、例えば、トリ
メチルシロキシル基、トリエトキシシロキシル基等が挙
げられる。Yは例えばメチル基、メトキシ基等が好まし
い。R0の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、ア
ルコキシ基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、
アシロキシ基、アシル基等が挙げられ、アルキル基とし
ては、好ましくは炭素数1〜12の、例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル
基、オクチル基等が挙げられる。アルコキシ基あるいは
アルコキシカルボニル基のアルコキシ基としては、好ま
しくは炭素数1〜12の、例えば、メトキシ基、エトキ
シ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられ
る。アシル基としては、好ましくは炭素数1〜9の、例
えば、ホルミル基、アセチル基、エチルカルボニル基、
プロピルカルボニル基等が挙げられる。アルケニル基と
しては、好ましくは炭素数2〜12の、例えば、アリル
基、イソプロペニル基、ブテニル基等が挙げられる。ア
シロキシ基としては、好ましくは炭素数1〜8の、例え
ば、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、プロピオニルオ
キシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ
基、クロトノイルオキシ基等が挙げられる。芳香族炭化
水素基としては、好ましくは炭素数6〜16の、例え
ば、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げら
れる。R0は、水素原子又は、炭素数1〜6個の、アル
キル基、アルコキシ基あるいはアシル基が好ましい。よ
り好ましくは、水素原子又は炭素数1〜6個のアルキル
基である。
【0035】Rの炭化水素基、R’〜R'''''のアルキ
ル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基
及びフェニル基は、さらに置換基を有していてもよく、
その場合の置換基としては、例えば、Cl、Br、F等
のハロゲン原子、−CN基、−OH基、炭素数1〜4個
のアルキル基、炭素数3〜8個のシクロアルキル基、炭
素数1〜4個のアルコキシ基、炭素数1〜4個のアシル
基、アシルアミノ基、フリル基、フルフリル基、ピラニ
ル基、アラルキル基、アリロキシアルキル基、シリル基
等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル、フ
ェネチルを例示できる。アリロキシアルキル基として
は、フェノキシエチルを例示できる。シリルとしては、
トリメチルシリル、トリメトキシシリルを例示できる。
これらの中でも合成の容易性を考慮すれば、ハロゲン原
子、−CN基、アルコキシ基、アルキル基、シリル基等
が好ましい。
【0036】l、m、n、p、qについては、下記条件
が好ましく、 l/l+m+n+p+q=0.05〜0.95、 m/l+m+n+p+q=0〜0.95、 n/l+m+n+p+q=0〜0.95、 p/l+m+n+p+q=0.02〜0.5、 q/l+m+n+p+q=0〜0.95、 より好ましくは、 l/l+m+n+p+q=0.2〜0.9、 m/l+m+n+p+q=0〜0.7、 n/l+m+n+p+q=0〜0.5、 p/l+m+n+p+q=0.05〜0.3、 q/l+m+n+p+q=0〜0.7、 である。
【0037】Rα、Rβ、Rγはそれぞれ単結合又は−
(CH2k0−が好ましい。ここで、k0は1〜6の整
数、好ましくは1である。r、s、t、u、v、wは1
が好ましい。
【0038】成分(a)のポリマーの重量平均分子量
(GPC法によるポリスチレン換算値)は特に制限はな
いが、成分(c)ポリマーとの相溶性、有機溶媒への溶
解性等の点からは400〜5万が好ましく、更に800
〜1万、特に1000〜8000の範囲が好ましい。
【0039】本発明で使用される成分(b)は、活性光
線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物
である。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により酸を発
生する化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用
することができる。
【0040】たとえばS. I. Schlesinger, Photogr. Sc
i. Eng., 18, 387(1974)、T. S. Bal etal, Polymer, 2
1, 423(1980)等に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,
069,055号、同4,069,056号、同Re 27,992号、特開平3-1
40140号等に記載のアンモニウム塩、D. C. Necker eta
l, Macromolecules, 17, 2468(1984)、C. S. Wen etal,
Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oc
t(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. Crivello et al,Macromo
recules, 10(6)., 1307(1977)、Chem. & Eng. News, N
ov. 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2-150,848号、特開
平2-296,514号等に記載のヨードニウム塩、J. V. Crive
llo etal,Polymer J. 17, 73(1985)、J. V. Crivello e
tal. J. Org. Chem., 43, 3055(1978)、W. R. Watt eta
l, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 22, 1789(19
84)、J. V. Crivello etal, Polymer Bull., 14, 279(1
985)、J. V. Crivello etal, Macromorecules, 14(5),
1141(1981)、J. V. Crivello etal, J. Polymer Sci.,
Polymer Chem. Ed., 17, 2877(1979)、欧州特許第370,6
93号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同23
3,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,93
3,377号、同3,902,114 号、同4,760,013号、同4,734,44
4号、同2,833,827号、独国特許第2,904,626号、同3,60
4,580号、同3,604,581号等に記載のスルホニウム塩、J.
V. Crivello etal, Macromorecules, 10(6), 1307(197
7)、J.V. Crivello etal, J. Polymer Sci., Polymer C
hem. 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,
p478 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60-2
39736号、特開昭61-169835号、特開昭61-169837号、特
開昭62-58241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. Meier etal, J. Rad. Curing, 13(4)、26(198
6)、T. P. Gill etal, Inorg. Chem., 19, 3007(198
0)、D. Astruc, Acc. Chem. Res., 19(12), 377(189
6)、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(1
987)、E. Reichmanis etal, J. PholymerSci., Polymer
Chem. Ed., 23, 1(1985)、Q. Q. Zhu etal, J. Photoc
hem., 36,85, 39, 317(1987)、B. Amit etal, Tetrahed
ron Lett., (24) 2205(1973)、D.H. R. Barton etal,
J. Chem Soc., 3571(1965)、P. M. Collins etal, J. C
hem. Soc., Perkin I, 1695(1975)、M. Rudinstein eta
l, Tetrahedron Lett., (17), 1445(1975)、J. W. Walk
er etal J. Am. Chem. Soc., 110, 7170(1988)、S.C. B
usman etal, J. Imaging Technol., 11(4), 191(198
5)、H. M. Houlihan etal, Macormolecules, 21, 2001
(1988)、P. M. Collins etal, J. Chem. Soc.,Chem. Co
mmun., 532(1972)、S. H ayase etal, Macromole cule
s, 18, 1799(1985)、E. Reichman is etal, J. Electro
chem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130(6)、F.
M. Houlihan etal, Macromolcules, 21, 2001(1988)、
欧州特許第0290,750号、同046,083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60-198538号、特開昭53-133022
号等に記載のO−ニトロベンジル型保護基を有する光酸
発生剤、M. TUNOOKA etal, Polymer Preprints Japan,
35(8)、G. Berner etal, J. Rad. Curing, 13(4)、W.
J. Mijs etal, Coating Technol., 55(697), 45(1983),
Akzo、H. Adachi etal,Polymer Preprints, Japan, 37
(3)、欧州特許第0199,672号、同84515号、同044,115号,
同618,564号、同0101,122号、米国特許第4,371,605
号、同4,431,774号、特開昭64-18143号、特開平2-24575
6号、特開平3-140109号等に記載のイミノスルフォネー
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号等に記載のジスルホン化合物を
挙げることができる。
【0041】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又は側鎖に導入した化
合物、たとえば、M. E. Woodhouse etal, J. Am. Chem.
Soc., 104, 5586(1982)、S. P. Pappas etal, J. Imag
ing Sci., 30(5), 218(1986)、S. Kondo etal, Makromo
l. Chem., Rapid Commun., 9,625(1988)、Y. Yamadaeta
l, Makromol. Chem., 152, 153, 163(1972)、J. V. Cri
vello etal, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 1
7, 3845(1979)、米国特許第3,849,137号、独国特許第39
14407、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。さらにV. N. R. Pillai, Synth
esis, (1), 1(1980)、A. Abad etal, Tetrahedron Let
t., (47) 4555(1971)、D. H. R. Barton etal, J. Che
m. 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。
【0042】これらの中でも、露光による酸の発生効
率、酸の適性拡散、レジスト中での安定性等の観点から
ジアゾジスルホン化合物、置換又は非置換のジアリール
ヨードニウム又はトリアリールスルホニウムの塩、特に
置換又は非置換のアリールスルホン酸塩、カンファース
ルホン酸塩等が好ましい。
【0043】以下、(c)成分であるポリマーについて
説明する。一般式〔III〕において、アルキル基として
は、好ましくは炭素数1〜12の、例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、オ
クチル基等が挙げられる。シクロアルキル基としては、
好ましくは炭素数3〜16の、例えば、シクロペンチル
基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙げられ
る。アラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜16
の、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチ
ル基等が挙げられる。アルコキシ基またはアルコキシカ
ルボニル基のアルコキシ基としては、好ましくは炭素数
1〜12の、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポ
キシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。アシル基と
しては、好ましくは炭素数1〜12の、例えば、ホルミ
ル基、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカル
ボニル基等が挙げられる。アシルアミノ基としては、好
ましくは炭素数1〜12の、例えば、ホルミルアミノ
基、アセチルアミノ基等が挙げられる。アリール基とし
ては、好ましくは炭素数6〜16の、例えば、フェニル
基、ビフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アルケ
ニル基としては、好ましくは炭素数2〜12の、例え
ば、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基等が挙げ
られる。
【0044】シリル基としては、好ましくは炭素数1〜
18の、例えば、トリメチルシリル基、エチルジメチル
シリル基、トリエチルシリル基、トリメトキシシリル
基、トリエトキシシリル基等が挙げられる。オキシシリ
ル基としては、好ましくは炭素数3〜12の、例えば、
トリメチルシリルオキシ基、トリメトキシシリルオキシ
基、トリエトキシシリルオキシ基等が挙げられる。アリ
ロキシアルキル基としては、好ましくは炭素数7〜16
の、例えば、フェノキシエチル基、フェノキシプロピル
基、ナフトキシエチル基等が挙げられる。アラルキルオ
キシアルキル基としては、好ましくは炭素数8〜18
の、例えば、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキ
シエチル基等が挙げられる。シクロアルキル−アルキル
基としては、好ましくは炭素数6〜12の、例えば、シ
クロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シク
ロヘキシルエチル基等が挙げられる。
【0045】アルキレン基としては、好ましくは炭素数
1〜8の、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレ
ン基、ブチレン基等が挙げられる。シクロアルキレン基
としては、好ましくは炭素数3〜10の、例えば、シク
ロヘキシレン基、シクロペンチレン基、シクロヘプチレ
ン基等が挙げられる。
【0046】一般式〔III〕における上記各置換基に更
なる置換基を有していてもよい場合、その更なる置換基
としては、例えば次のようなものを例示できる。すなわ
ち、Cl、Br、F等のハロゲン原子、−CN基、−O
H基、炭素数1〜4個のアルキル基、炭素数3〜8個の
シクロアルキル基、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ア
セチルアミノ基等のアシルアミノ基、ベンジル基やフェ
ネチル基等のアラルキル基、フェノキシエチル基等のア
リロキシアルキル基、トリメチルシリル基やトリメトキ
シシリル基等のシリル基を挙げることができる。しか
も、置換基の範囲はこれらに限定されるものではない。
成分(a)との相溶性、現像液適性や本発明の目的を高
度に達成させる観点等から、一般式〔III〕のR1
3、R5〜R7、R9〜R11は、各々独立に、水素原子、
ハロゲン原子、アルキル基が好ましく、特に水素原子又
はメチル基が好ましい。
【0047】一般式〔III〕中、−R4−(G)fで表さ
れる基は、より具体的には以下の基が好ましい。なお、
iは0又は1〜6の正数を表す。
【0048】
【化23】
【0049】一般式〔III〕中、−R8−(Q)gで表さ
れる基は、より具体的には以下の基が好ましい。
【0050】
【化24】
【0051】R12は、より具体的には炭素数1〜15個
のアルキル基、あるいは以下の基が好ましい。
【0052】
【化25】
【0053】R12はその中でも特に以下の基が好まし
い。
【0054】
【化26】
【0055】R14は、より具体的には炭素数1〜4個の
アルキル基、炭素数1〜4個のアルコキシ基、アセチル
基、塩素原子が好ましい。R13あるいはR25は、炭素数
1〜12個のアルキル基、炭素数5〜7個のシクロアル
キル基、フェニル基又はアラルキル基が好ましい。R16
は、具体的には炭素数1〜4個のアルキル基、シクロヘ
キシル基、フェニル基、カンファー基が好ましい。R17
は、具体的には次のような基が好ましい。
【0056】
【化27】
【0057】R23は、ハロゲン原子、炭素数1〜4個の
アルキル基、アルコキシ基、−OH基、アセチル基、全
炭素数が10以下で、アルコキシカルボニル基が置換し
ているアルキル基、炭素数5〜7個のシクロアルキル
基、ベンジル基、フェネチル基、炭素数8〜12個のフ
ェニルオキシアルキル基、炭素数8〜12個のシクロヘ
キシルアルキル基が好ましい。R24は、水素原子、塩素
原子、臭素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個のアルキ
ル基、アルコキシ基、アセチル基、アルコキシカルボニ
ル基が好ましい。R28としては、メチル基、エチル基、
26と結合して炭素数5〜7個の環を形成するものが好
ましい。
【0058】a、b、cは、a/a+b+c=0.05
〜0.95、b/a+b+c=0.1〜0.95、c/
a+b+c=0.05〜0.85である場合が好まし
く、より好ましくは、a/a+b+c=0.2〜0.
8、b/a+b+c=0.15〜0.60、c/a+b
+c=0.1〜0.5である。dは、好ましくは0又は
1であり、特には0が好ましい。eは好ましくは0、
1、2であり、特には0又は1が好ましい。fは好まし
くは1又は2であり、特には1が好ましい。gは好まし
くは1又は2であり、特には1が好ましい。hは好まし
くは3〜5であり、特には3又は4が好ましい。
【0059】成分(c)のポリマーには、上記一般式
〔III〕の各繰り返し単位を各々二種以上含まれてもよ
い。本発明における成分(c)のポリマーは、架橋成分
を含んでいてもよい。そのような架橋成分としては、前
記Qを含む成分において、R17、R20、R23が2価の基
になって、−R8−Q−R8−で表される結合をなすもの
が挙げられる。本発明に用いられる成分(c)のポリマ
ーの具体例には次の様なものが挙げられるが、これらに
限定されるものではない。
【0060】
【化28】
【0061】
【化29】
【0062】
【化30】
【0063】
【化31】
【0064】
【化32】
【0065】
【化33】
【0066】
【化34】
【0067】
【化35】
【0068】
【化36】
【0069】
【化37】
【0070】
【化38】
【0071】
【化39】
【0072】
【化40】
【0073】
【化41】
【0074】
【化42】
【0075】
【化43】
【0076】
【化44】
【0077】
【化45】
【0078】
【化46】
【0079】
【化47】
【0080】
【化48】
【0081】
【化49】
【0082】
【化50】
【0083】
【化51】
【0084】
【化52】
【0085】
【化53】
【0086】
【化54】
【0087】
【化55】
【0088】
【化56】
【0089】
【化57】
【0090】
【化58】
【0091】成分(c)のポリマーの重量平均分子量
(GPC法によるポリスチレン換算値)は、特に制限は
ないが、成分(a)のポリマーとの相溶性、有機溶剤溶
解性、本発明の目的の性能のバランス性等から1000
〜10万が好ましく、更には3000〜4万が好まし
い。
【0092】以下(d)成分である含窒素化合物につい
て説明する。一般式〔IV〕において、アルキル基、アル
キルカルバモイル基、アルキルチオ基のアルキル基とし
ては、好ましくは炭素数1〜12の、例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル
基、オクチル基等が挙げられる。シクロアルキル基とし
ては、好ましくは炭素数3〜16の、例えば、シクロペ
ンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙
げられる。アリール基、アリールチオ基、アリールスル
ホニル基のアリール基としては、好ましくは炭素数6〜
16の、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル
基等が挙げられる。アラルキル基としては、好ましくは
炭素数7〜16の、例えば、ベンジル基、フェネチル
基、ナフチルエチル基等が挙げられる。アルコキキシ基
またはアルコキシカルボニル基のアルコキシ基として
は、好ましくは炭素数1〜12の、例えば、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が
挙げられる。アシル基としては、好ましくは炭素数1〜
12の、例えば、ホルミル基、アセチル基、エチルカル
ボニル基、プロピルカルボニル基等が挙げられる。アシ
ルアミノ基としては、好ましくは炭素数1〜12の、例
えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基等が挙げら
れる。アルケニル基としては、好ましくは炭素数2〜1
2の、例えば、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル
基等が挙げられる。
【0093】一般式〔IV〕における上記各置換基に更な
る置換基を有していてもよい場合、その更なる置換基と
しては、例えば次のようなものを例示できる。すなわ
ち、Cl、Br、F等のハロゲン原子、−CN基、−O
H基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜8のシク
ロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、アセチル
アミノ基等のアシルアミノ基、フェニル基、ベンジル基
やフェネチル基等のアラルキル基、フェノキシエチル基
等のアリロキシアルキル基、トリメチルシリル基やトリ
メトキシシリル基等のシリル基を挙げることができる。
しかも、置換基の範囲はこれらに限定されるものではな
い。
【0094】成分(a)、(c)との相溶性、現像液適
性や本発明の目的を高度に達成させる観点等から、一般
式〔IV〕のR31〜R35は、各々独立に、水素原子、水酸
基、オキソ基、アルキル基、アミノ基、アリール基、ア
ルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルカルバモイル
基、アシル基、アルコキシカルボニル基等が好ましく、
特に水素原子、水酸基、C1~6 のアルキル基、フェニル
基、メトキシ基、エトキシ基、メチルチオ基が好まし
い。また、Zβは、=N−、−NH−、=C(NH
37)−が、Zγ、Zδは、=N−、−O−、−S−が
好ましい。m3 、m4 はそれぞれ0又は1が好ましく、
1、m2、m3、m4及びm5の合計は4又は5が好まし
い。
【0095】本発明に用いられる成分(d)の化合物と
しては、例えば、アニリン類、ピリジン類、キノリン
類、イソキノリン類、アクリジン類、フェナントロリン
類、ピリダジン類、ピリミジン類、ピラジン類、シノリ
ン類、フタラジン類、キナゾリン類、キノキサリン類、
アミノインドール類、ピラゾール類、アミノインダゾー
ル類、イミダゾール類、オキサゾール類、チアゾール
類、トリアゾール類、テトラゾール類、ジピリジル類、
オキサジアゾール類、チアジアゾール類等が挙げられ
る。
【0096】更に具体的に挙げるならば、例えば、ピリ
ジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、3−
エチルピリジン、4−プロピルピリジン、3−イソプロ
ピルピリジン、4−t−ブチルピリジン、4−フェニル
ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、
3−ヒドロキシピリジン、4−メトキシピリジン、4−
メチルチオピリジン、3−ホルミルピリジン、1−メチ
ルピリジン−4−オン、ジピリジル、1−メチル−4−
フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジ
ン、ニコチン酸アミド、ジベンゾイルチアミン、アント
ラニル酸、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジ
メチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニ
リン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1−
ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、ジフェニルアミ
ン、ベンジルアニリン、アミノジフェニルアミン、p−
アミノベンゾイルアニリン、o−ブロモアニリン、3,
5−ジブロモアニリン、4,4’−ジアミノジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,
4’−ジアミノジフェニルエーテル、
【0097】4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,
4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−
アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニ
ル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4
−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)
プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス〔1−(4
−アミノフェニル)−1−メチルエチル〕ベンゼン、
1,3−ビス〔1−(4−アミノフェニル)−1−メチ
ルエチル〕ベンゼン、2−メチルキノリン、5−メチル
キノリン、7−メチルキノリン、2−アミノキノリン、
6−アミノキノリン、7−アミノキノリン、7−ヒドロ
キシキノリン、8−ヒドロキシキノリン、4−メトキシ
キノリン、5−メチルチオキノリン、イソキノリン、1
−アミノイソキノリン、4−アミノイソキノリン、6−
アミノイソキノリン、1−メチルチオキノリン、7−ニ
トロイソキノリン、アクリジン、2−メチルアクリジ
ン、9−メチルアクリジン、1−アミノアクリジン、3
−アミノアクリジン、2−ヒドロキシアクリジン、4−
ヒドロキシアクリジン、2−メチルアクリジン、9−メ
チルアクリジン、フェナントロリン、6−アミノフェナ
ントロリン、9−ヒドロキシフェナントロリン、3−ア
ミノピリダジン、4−アミノピリダジン、4−メトキシ
ピリダジン、4−アミノピリミジン、2−ジメチルアミ
ノピリミジン、4−アミノシノリン、6−アミノシノリ
ン、フタラジン、1−アミノフタラジン、4−アミノキ
ナゾリン、7−アミノキナゾリン、2−アミノキノキサ
リン、2−アミノインドール、5−アミノインダゾー
ル、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチ
ルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2−フェニ
ルイミダゾール、トリフェニルイミダゾール、4−メチ
ル−2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾ
ール、ベンツイミダゾール、2−メチルベンツイミダゾ
ール、2−アミノベンツイミダゾール、2−アミノチア
ゾール、2−アミノベンゾチアゾール、5−アミノテト
ラゾール、ベンゾトリアゾール、ニコチン、3−アセチ
ルピペリジン、プロリン、ヒドロキシプロリン、2−ア
ミノ−4−ヒドロキシプテリジン、プリン、8−ヒドロ
キシプリン、トリプトファン、フェナジン等が挙げられ
る。
【0098】カルボキシル基置換アミンの例としては、
例えば、アルギニン、アスパラギン酸、ベタイン、グリ
シル−2−アミノ−n−酪酸、シスチン、1−グルタミ
ン酸、グリシン、グリシルグリシン、グリシルグリシル
グリシン、ロイシルグリシン、メチルグリシン、n−プ
ロピルグリシン、テトラグリシルグリシン、ヘキサメチ
レンジアミン、ヒスチジン、カルノシン、2−アミノイ
ソ酪酸、イソロイシン、ロイシン、グリシルロイシン、
ノルロイシン、オルニチン、セリン、トレオニン、メチ
オニン、グリシルアラニン、メトキシアラニン及びトレ
オニン等が挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。
【0099】これらの中でも、pKaが約3〜9のもの
が好ましく、更にはpKaが約4〜8.5のものが好ま
しい。
【0100】本発明に使用される成分(a)の化合物の
使用量は、本発明の組成物固形分中10重量%〜90重
量%が好ましく、更には20重量%〜70重量%が好ま
しい。本発明に使用される成分(c)の化合物の使用量
は、本発明の組成物固形分中10重量%〜90重量%が
好ましく、更には30重量%〜80重量%が好ましい。
本発明の組成物において、成分(c)のポリマーの使用
量と、成分(a)のポリマーの使用量との使用比率(重
量比)は、耐酸素プラズマエッチング性や解像力、感
度、現像性、現像後パターンの矩形形状性等の点から
(c)/(a)=70/30〜5/95が好ましく、更
には60/40〜20/80が好ましい。
【0101】本発明に使用される成分(b)の化合物の
使用量は、本発明の組成物固形分中0.01重量%〜2
0重量%が好ましく、更には0.1重量%〜10重量%
が好ましい。本発明の成分(b)の化合物の使用量が少
ない場合には感度が低くなり、また高い解像力が得られ
ない。また、この使用比率が多過ぎる場合には、パター
ン露光後の時間経過に伴なうパターンの寸法変動が大き
くなり、望ましくない。
【0102】本発明に使用される成分(d)の化合物の
使用量は、本発明の組成物固形分中0.0001〜20
重量%が好ましく、0.01〜5重量%が更に好まし
い。本発明の成分(d)の化合物の使用量が少ない場合
には、組成物保存後の感度の変動が大きく、また解像力
の低下が大きくなり望ましくない。また、この使用比率
が多過ぎる場合には、感度が低くなり望ましくない。
【0103】本発明のポジ型シリコーン含有感光性組成
物は、基本的に既述の成分(a)、(b)、(c)及び
(d)で構成されるが、更に皮膜性、耐熱性等を向上さ
せるため、アルカリ可溶性樹脂を添加してもよい。この
ようなアルカリ可溶性樹脂としては、好ましくは、フェ
ノール性水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、イミド
基、スルホンアミド基、N−スルホニルアミド基、N−
スルホニルウレタン基、活性メチレン基等のpKa11
以下の酸性水素原子を有するポリマーである。好適なア
ルカリ可溶性ポリマーとしては、ノボラックフェノール
樹脂、具体的にはフェノールホルムアルデヒド樹脂、o
−クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂、m−クレゾール
−ホルムアルデヒド樹脂、p−クレゾールホルムアルデ
ヒド樹脂、キシレノール−ホルムアルデヒド樹脂、もし
くはこれらの共縮合物等がある。更に、特開昭50−1
25806号公報に記載されている様に、上記のような
フェノール樹脂と共に、t−ブチルフェノールホルムア
ルデヒド樹脂の様な、炭素数3〜8のアルキル基で置換
されたフェノールもしくはクレゾールとホルムアルデヒ
ドとの縮合物とを併用してもよい。また、N−(4−ヒ
ドロキシフェニル)メタクリルアミドのようなフェノー
ル性ヒドロキシ基含有モノマーを共重合成分とするポリ
マー、p−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシスチレ
ン、m−イソプロペニルフェノール、p−イソプロペニ
ルフェノール等の、単独もしくは共重合のポリマー、更
にこれらのポリマーを部分エーテル化、部分エステル化
したポリマーも使用できる。
【0104】本発明の組成物には、必要に応じて特開平
3−200251号公報、同3−200252号公報、
同4−251849号公報、同5−114409号公
報、同5−303199号公報、同5−158233号
公報、同5−341513号公報、同5−341510
号公報、同5−34915号公報、同7−301914
号公報、同4−122938号公報、同2−27595
5号公報、同4−230754号公報、特公平6−13
77号公報等に記載の芳香族ポリヒドロキシ化合物を添
加してもよい。本発明の組成物に、有機塩基性化合物を
含有してもよい。
【0105】本発明の組成物に於ける成分(a)、
(b)、(c)、(d)を溶解させる溶剤としては、メ
チルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、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等のアルコールエーテル類、ジ
オキサン、エチレングリコールジメチルエーテル類のエ
ーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソ
ルブアセテート等のセロソルブエステル類、酢酸ブチ
ル、乳酸メチル、乳酸エチル等の脂肪酸エステル類、
1,1,2−トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水
素類、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の高極
性溶剤を例示することができる。これら溶剤は単独で、
あるいは複数の溶剤を混合して使用することもできる。
【0106】本発明のポジ型フォトレジスト用組成物に
は、必要に応じ染料、可塑剤、接着助剤及び界面活性剤
等を配合することができる。その具体例を挙げるなら
ば、メチルバイオレット、クリスタルバイオレット、マ
ラカイトグリーン等の染料、ステアリン酸、アセタール
樹脂、フェノキシ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂
等の可塑剤、ヘキサメチルジシラザン、クロロメチルシ
ラン等の接着助剤及びノニルフェノキシポリ(エチレン
オキシ)エタノール、オクチルフェノキシポリ(エチレ
ンオキシ)エタノール等の界面活性剤がある。
【0107】特に染料においては、分子内に芳香族水酸
基、カルボン酸基等のアルカリ可溶基を含む染料、例え
ばクルクミン等が特に有利に使用される。
【0108】上記ポジ型フォト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)、ガラス、セラミックス、金
属等の基板上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法
により0.5〜3μmの厚みに塗布後、所定のマスクを
通して露光し、現像することにより良好なレジストを得
ることができる。塗布性を改良する目的で弗素置換基や
シリコン含有基等を有する界面活性剤を添加して、表面
張力を低下させることも好ましい。
【0109】本発明のポジ型フォトレジスト用組成物の
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単一アミン類、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
4級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状ア
ミン類等のアルカリ類の水溶液を使用することができ
る。更に、上記アルカリ類の水溶液にアルコール類、界
面活性剤、芳香族水酸基含有化合物等を適当量添加して
使用することもできる。中では、特にテトラアンモニウ
ムヒドロキシドを用いることが最も好ましい。
【0110】本発明による感光性組成物を2層レジスト
の上層レジストとして使用する場合、上層レジストパタ
ーンを保護マスクとして下層の有機高分子膜の酸素プラ
ズマによるエッチングが行なわれるが、この上層レジス
トは酸素プラズマに対する十分な耐性を有する。本発明
の感光性組成物の酸素プラズマ耐性は上層レジストのシ
リコン含有量や、エッチング装置、及びエッチング条件
にも依存するが、エッチング選択比(下層と上層レジス
トとのエッチング速度比)は10〜100と充分大きく
取ることができる。
【0111】また、この発明の感光性組成物によるパタ
ーン形成方法においては、まず、被加工基板上に有機高
分子膜を形成する。この有機高分子膜は各種公知のフォ
トレジストでよく、たとえば、フジフイルムオーリン社
製FHシリーズ、FHiシリーズ或いはオーリン社製O
iRシリーズ、住友化学社製PFIシリーズの各シリー
ズを例示することができる。この有機高分子膜の形成
は、これらを適当な溶剤に溶解させ、得られる溶液をス
ピンコート法、スプレイ法等により塗布することにより
行なわれる。次いで、上記有機高分子膜の第1層上に、
本発明の感光性組成物の膜を形成する。これは第1層と
同様にレジスト材料を適当な溶剤に溶解させ、得られる
溶液をスピンコート法、スプレイ法等により塗布するこ
とにより行なわれる。
【0112】得られた2層レジストは次にパターン形成
工程に付されるが、その第1段階として、まず第2層、
すなわち上層のレジスト組成物の膜にパターン形成処理
を行なう。必要に応じてマスク合わせを行ない、このマ
スクを通して高エネルギー線を照射することにより、照
射部分のレジスト組成物をアルカリ水溶液に可溶とし、
アルカリ水溶液で現像してパターンを形成する。
【0113】次いで、第2段階として有機高分子膜のエ
ッチングを行なうが、この操作は上記のレジスト組成物
の膜のパターンをマスクとして酸素プラズマエッチング
により実施し、アスペクト比の高い微細なパターンを形
成する。この酸素プラズマエッチングによる有機高分子
膜のエッチングは、従来のフォトエッチング操作による
基板のエッチング加工の終了後に行なわれるレジスト膜
の剥離の際に利用されるプラズマアッシングとまったく
同一の技術である。この操作は、例えば円筒形プラズマ
エッチング装置、平行平板形プラズマエッチング装置に
より、反応性ガス、すなわちエッチングガスとして酸素
を使用して実施することができる。
【0114】さらに、このレジストパターンをマスクと
して基板の加工が行なわれるが、加工法としてはスパッ
タエッチング、ガスプラズマエッチング、イオンビーム
エッチング等のドライエッチング法を利用することがで
きる。本発明の感光性組成物による膜を含む2層膜レジ
スト法によるエッチング処理は、レジスト膜の剥離操作
によって完了する。このレジスト膜の剥離は、単に第1
層の有機高分子材料の溶解処理によって実施することが
できる。この有機高分子材料は任意のフォトレジストで
あり、かつ上記フォトエッチング操作においてなんら変
質(硬化等)されていないので、各公知のフォトレジス
ト自体の有機溶媒を使用することができる。あるいは、
プラズマアッシング等の処理により、溶媒を使用するこ
となく剥離することも可能である。
【0115】
【実施例】以下に本発明をその実施例をもって説明する
が、無論本発明の態様はこれらの実施例にのみに限定さ
れるべきものではない。 (製造例−1) 成分(a)ポリマー(シルセスキオキ
サンポリマー)の合成 かき混ぜ機、温度計、滴下ロートをつけた300mlの
フラスコに、無水塩化アルミニウム15g、塩化アセチ
ル50mlを採り、攪拌した。つぎに分子量4200の
ポリフェニルシルセスキオキサン5gを塩化アセチル5
0mlに溶かした溶液を徐々に滴下した。温度を25℃
に保ち反応を進めた。反応の進行とともに塩化水素が発
生した。3時間反応後、冷却して内容物を250gの氷
水中に注いだ。よくかき混ぜて塩化アルミニウムを分解
し、50gのエチルエーテルを加え沈澱物を溶解し
た。水層を除去した後、100gの水を加えエーテル層
とよく浸透させた。水層を除去した後、エーテルを蒸発
させ、最後に真空乾燥機で乾燥した。得られたポリマー
の分子量は4500であり、元素分析法によりシリコン
元素が23.2%含まれていることが分かった。
【0116】(製造例−2) 成分(a)ポリマー (シ
ルセスキオキサンポリマー)の合成 分子量3800のポリフェニルメチルシルセスキオキサ
ン5gを用いた他は製造例−1と同様にし、本発明の成
分(a)に対応するポリマーを合成した。得られたポリ
マーの分子量は3900であり、元素分析法によるシリ
コン元素は25.2%であった。
【0117】 (実施例1) 製造例−1により得られたシルセスキオキサンポリマー 1.1gと、 化合物具体例C−6のポリマー 0.9g、 ビス(p−t−アミルフェニル)ヨードニウム p−トルエンスルホネート 0.06g、並びに トリフェニルイミダゾール 0.008g を18.55gのメトキシプロピルアセテートに溶解
し、得られた溶液を0.1μm口径のメンブレンフィル
ターで精密濾過して、シリコン含有感光性組成物を得
た。シリコンウェハにFHi−028Dレジスト(フジ
フイルムオーリン社製i線用レジスト)をキャノン製コ
ーターCDS−650を用い塗布し、90℃、90秒ベ
ークして膜厚0.83μmの均一膜を得た。これを更に
200℃、3分加熱したところ膜厚は0.72μmとな
った。この上に上記で調製したシリコン含有感光性組成
物を塗布、90℃、90秒ベークして0.20μmの膜
厚で塗設した。
【0118】こうして得られたウェハーをキャノン製K
rFエキシマレーザーステッパーFPA−3000EX
4に解像力マスクを装填して、露光量と焦点を変化させ
ながら露光した。その後クリーンルーム内で120℃、
90秒加熱した後、テトラメチルアンモニムヒドロキサ
イド現像液(2.38%)で60秒間現像し、蒸留水で
リンスし、次いで乾燥してパターン(上層のパターン)
を得た。走査型電子顕微鏡で観察した。更にアルバック
製平行平板型リアクティブイオンエッチング装置を用
い、上記上層のレジストパターンを有するウェハーをエ
ッチング(ドライ現像)し、下層にパターンを形成し
た。エッチングガスは酸素、圧力は20ミリトール、印
加パワーは100mW/cm2、エッチング時間は15
分間とした。結果は走査型電子顕微鏡で評価した。
【0119】以下の方法により、感度、解像力、焦点深
度、寸法変動等を評価した。 感度:マスクの0.18μmのライン/スペースが、上
層のパターンで再現される時の露光量で評価した。 解像力:上記マスクの0.18μmのライン/スペース
が再現される時の露光量の時、下層においてライン/ス
ペースが分離解像する最小寸法で評価した。 焦点深度は、露光時に段階的に焦点を外した露光を行
い、下層において0.18μmのラインが解像できる焦
点の変動巾を評価した。パターンの寸法変動は、露光、
ウェット現像して形成された上層レジストの着目パター
ンの寸法と、これを更にドライ現像して下層にパターン
形成した後の寸法との寸法差を示す。結果としては、感
度は34mJ/cm2で、0.15μm(解像力)のラ
イン/スペースが解像していた。また、0.18μmラ
インの膜減りは2.5%と、非常に少なく、ラインの断
面形状は矩形に近い台形であった。0.18μm幅の垂
直なパターンが、膜厚0.8μmで焦点深度1.1μm
の幅で形成された。また、0.18μmパターンの寸法
変動は、0.005μmと非常にわずかだった。また、
上記シリコン含有感光性組成物を常温で30日間保存し
た後、上記と同様にして感度、解像力を評価した結果、
それぞれ36mj/cm2、0.15μmであった。
【0120】(実施例2)実施例1におけるシルセスキ
オキサンポリマー1.1gの替わりに、製造例2で得ら
れたシルセスキオキサンポリマー1.1gを用い、化合
物具体例C−6の替わりに、化合物具体例C−26を用
いた。これら以外は実施例1と同様にし、感光性組成物
を調製した。次いで実施例1と同様にして露光現像し
た。感度42mJ/cm2で0.145μmのライン/
スペースが解像した。また0.18μmラインの膜減り
は4%と、極めてわずかで、断面形状は矩形ないし台形
形状であった。実施例1と同様にしてエッチングした後
は0.18μmでの焦点深度は0.15μm、寸法変動
は0.007μmと、極めてわずかだった。また、30
日保存後の感度は44mj/cm2、解像度は0.14
5μmであった。
【0121】(実施例3〜19)実施例1の成分
(b)、(c)及び成分(d)に替えて表1に記載の成
分(b)、(c)及び成分(d)を用い、実施例1と同
様にしてそれぞれの感光性組成物を調製し、実施例1と
同様にして露光、現像し、またエッチング処理し、それ
を走査型電子顕微鏡で観察し、評価を上記と同様に行っ
た。その結果を表3に示す。
【0122】(比較例1〜5)実施例1の成分(d)に
替えて表2に記載の成分(d)を用い、実施例1と同様
にしてそれぞれの感光性組成物を調製し、実施例1と同
様にして露光、現像し、またエッチング処理し、それを
走査型電子顕微鏡で観察し、評価を上記と同様に行っ
た。その結果を表4に示す。
【0123】
【表1】
【0124】
【表2】
【0125】
【表3】
【0126】
【表4】
【0127】表3及び4に示される結果より、実施例の
感光性組成物(本発明のポジ型シリコーン含有感光性組
成物)は感度、解像力に優れており、微細パターンにお
ける現像処理後の膜減りが少なく、焦点深度も小さい。
また、酸素プラズマ工程での下層へのパターンの転写の
際に寸法シフト(寸法変動)が少なく、保存安定性にも
優れることが明らかである。一方、本発明で特定されて
いない成分(d)を用いない比較例の場合、保存安定性
に劣ったり、パターン形成そのものが不可であったり、
感度や解像力に劣ったりする結果となった。
【0128】
【発明の効果】本発明のポジ型シリコーン含有感光性組
成物は、高感度で、高い解像力を有し、かつ保存安定性
が良好である。特に、Deep−UV領域での光吸収が
小さく、短波長光源に対応することができる。更に、本
発明のポジ型シリコーン含有感光性組成物は、特に0.
2μm以下の微細パターンに於ける現像処理後の膜減り
が少なく、矩形形状を与え、しかも酸素プラズマ工程で
の下層へのパターンの転写の際に寸法シフト(寸法変
動)が少なく、寸法再現性に優れている。従って、本発
明のポジ型シリコーン含有感光性組成物は、超微細な回
路を有する半導体基板の量産製造用に最も好適に用いら
れるものである。
フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA00 AA01 AA02 AA03 AB16 AC04 AC08 AD03 BE00 BE01 BE07 BE10 BG00 CB07 CB08 CB10 CB13 CB14 CB16 CB17 CB33 CB34 CB41 CB43 CB45 CB52 CC20 FA17 4J002 BC01X BC07X BC08X BC10X BG04X BG05X CP03W CP04W CP05W EB006 EN027 EN117 EN136 EQ006 EU007 EV256 EV296 FD156 GP03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)下記一般式〔I〕及び/又は〔I
    I〕で表される繰り返し単位を有し、水には不溶性、ア
    ルカリには可溶性であるポリマーと、(b)活性光線も
    しくは放射線の照射により酸を発生する化合物と、
    (c)下記一般式〔III〕で表される繰り返し単位を有
    し、酸により分解し得る基を有し、アルカリ現像液中で
    の溶解度が酸の作用により増大する性質のあるポリマー
    と(d)下記一般式〔IV〕で表される含窒素化合物の少
    なくとも1種及び/又はカルボキシル基置換脂肪族アミ
    ンとを含有することを特徴とするポジ型シリコーン含有
    感光性組成物。 【化1】 〔一般式〔I〕、〔II〕中、 Xは、−C(=O)−R基、−CH(OH)−R基、−
    OH基及びカルボキシル基よりなる群から選択される基
    であり、式中の複数のXは同一でも異なっていてもよ
    い。ここでRは、水素原子又は置換基を有していてもよ
    い炭化水素基を示す。R’〜R'''''は、同一でも異な
    っていてもよく、水酸基、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、アルコキシ基、アルケ
    ニル基、アラルキル基及びフェニル基よりなる群から選
    ばれた基である。Yは、アルキル基、アルコキシ基又は
    シロキシル基である。R0は、水素原子、ハロゲン原
    子、置換基を有していてもよい、脂肪族炭化水素基及び
    芳香族炭化水素基よりなる群から選ばれた基を表す。
    r、s、tは、1〜3の整数であり、u、v、wは1又
    は2の整数である。l、m、n及びqは、各々0又は正
    の整数であり、pは正の整数である。Rα、Rβ、Rγ
    はそれぞれ単結合、−(CH2k−(Zα)j−Rδ−
    を表す。Zαは、−OCO−、−O−、−N(Rε)C
    O−、−COO−、−CON(Rε)−を表す。Rδ
    は、単結合、炭素数1〜12のアルキレン、置換アルキ
    レン、シクロアルキレン、アリ−レン、又はアラルキレ
    ンを表す。Rεは、水素原子、置換されていてもよい炭
    素数1〜10のアルキル基を表す。kは0又は正の整数
    であり、jは0又は1である。〕 【化2】 〔一般式〔III〕中、 R1〜R3、R5〜R7、R9〜R11は、同一でも異なって
    いてもよく、水素原子、ハロゲン原子、−COZR13
    示される基あるいは、置換基を有していてもよい、アル
    キル基、アラルキル基又はアルコキシ基である。R4
    8は、同一でも異なっていてもよく、単結合又は下記
    式で表される2〜5価の基である。 【化3】 1〜A5は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、
    −(R14e又は単結合を表し、A1〜A5のうち少なく
    とも1つは単結合を表す。R14は上記R1〜R3、R5
    7、R9〜R11と同義である。R15は、単結合又は−R
    30−Y3−で表される基である。Zは単結合又は、−O
    −、−NH−、−NR25−のいずれかで示す基を表す。
    3は、単結合、−S−、−O−、又は−OC(=O)
    −である。R13、R25は、同一でも異なっていてもよ
    く、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロア
    ルキル基又はアラルキル基を表す。R30は、置換基を有
    していてもよい、アルキレン基又はシクロアルキレン基
    である。R2とR4、あるいはR6とR8とは、互いに結合
    して、下記に示す基を形成していてもよい。 【化4】 上記の基中、Y0は上記R4、R8と同義であり、Y0がG
    あるいはQと結合する。Gは、−OH、−COOH、−
    CONHCOR16、−CONHSO2−R16及び−SO2
    NH−R16よりなる群から選ばれた基を表す。R16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、アシル基又はアリール基である。Qは、下記に示
    す群から選ばれた基を表す。 【化5】 2は、−O−、−O−C(=O)−O−又は−COO
    −のいずれかを表す。R18、R19、R21、R22は、同一
    でも異なっていてもよく、水素原子、又はハロゲン原子
    を置換基として有していてもよい炭素数1〜4個のアル
    キル基である。R20は、シリル基、オキシシリル基、又
    はハロゲン原子を置換基として有していてもよい炭素数
    1〜4個のアルキル基である。R23は、水酸基、ハロゲ
    ン原子、アシル基、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、アラルキル基、アルケニル
    基、アリロキシアルキル基、アラルキルオキシアルキル
    基、又はシクロアルキル−アルキル基である。R17は、
    下記に示す基のいずれかを表す。 【化6】 上記R26、R27は、各々上記R18、R19、R21、R22
    同義である。R28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、アリール基又はアラルキル
    基である。R26とR27及び/又はR28とが互いに結合し
    て4〜9員の単環もしくは多環を形成してもよい。R29
    は、水素原子、ハロゲン原子あるいは、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、アリール
    基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシルア
    ミノ基、アルコキシカルボニル基である。R12は、水素
    原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい、アル
    キル基、アラルキル基あるいはアルコキシ基、もしく
    は、−COZR13(Z、R13は前記と同義である)で表
    される基、又は下記に示すいずれかの置換基である。 【化7】 上記式中、Z、R15は、前記と同義である。R24は、前
    記R29と同義である。a、c、dは各々、0又は正の整
    数であり、bは正の整数である。eは0又は1〜4の整
    数であり、f、gは各々1〜4の整数であり、hは1〜
    6の整数である。〕。 【化8】 〔Zβは、下記式で表されるいずれかの基である。 【化9】 Zγ、Zδは、それぞれ下記式で表されるいずれかの基
    である。 【化10】 31、R32、R33、R34、R35は、同一でも異なってい
    てもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、オキソ
    基、置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル
    基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル
    基、アシルアミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ヒド
    ロキシル基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル
    基、アルコキシカルボニル基、ホルミル基、アミノ基、
    ニトロ基、アルキルチオ基、アリ−ルチオ基、アルケニ
    ル基、スチリル基、又はアリールスルホニル基を表す。
    また、R31、R32、R33、R34、R35のいずれかの基を
    介してビス体を形成してもよい。Aβは、水素原子、又
    は下記式で表される基である。 【化11】 36,R37,R38は、同一でも異なっていてもよく、そ
    れぞれ水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、シ
    クロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル
    基、カルバモイル基、又はアルキルカルバモイル基を表
    す。m1 、m2 、m3 、m4 、m5 は0又は1〜6の整
    数である。但し、m1 、m 2 、m3 、m4 及びm5 の総
    和は4〜6である。R31、R32、R33、R34、R35−A
    βは、互いに結合して、5〜7員の炭化水素環又はヘテ
    ロ環を形成してもよい。〕
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