JP2001151824A - レジスト組成物 - Google Patents

レジスト組成物

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JP2001151824A
JP2001151824A JP2000161500A JP2000161500A JP2001151824A JP 2001151824 A JP2001151824 A JP 2001151824A JP 2000161500 A JP2000161500 A JP 2000161500A JP 2000161500 A JP2000161500 A JP 2000161500A JP 2001151824 A JP2001151824 A JP 2001151824A
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polymer
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tert
branched
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Withdrawn
Application number
JP2000161500A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Fujie
啓利 藤江
Noriaki Maezawa
典明 前沢
Yasuyoshi Mori
康嘉 森
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Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Original Assignee
Wako Pure Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】化学増幅型レジスト組成物を用いた矩形性の有
る超微細パターンが得られるレジスト組成物の提供。 【解決手段】下記一般式[1]で示されるポリマー。及
び該ポリマーを含むレジスト組成物。 [式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、R及び
は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表
し、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、アラルキル
基、又はフェニル基を表す。Rは、水素原子、炭素数
1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、t
ert−ブトキシカルボニルオキシ基、テトラヒドロピ
ラニルオキシ基、アセチルオキシ基又は−OCHCO
OC(CHを表す。Rは水素原子またはシアノ
基を表し、Rは−COOR(但し、Rは炭素数1
〜6のアルキル基又は炭素数7〜12の有橋脂環式炭化
水素基を表す)、シアノ基又は下記一般式[8] (但し、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又
は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。)を表す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子等の製造にお
いて用いられる表面解像プロセスのレジスト組成物の構
成成分として有用なポリマー、及びこれを使用したレジ
スト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴う
超微細加工への要求から、リソグラフィ工程に用いられ
る露光光源は、i線(365nm)からより短波長のK
rFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマ
レーザー(193nm)、更にはF2エキシマレーザー
(157nm)やEB(電子線)となってきている。露光光
源の変更に伴い、感光性化合物から発生した酸を触媒と
してポリマーを化学変化させてアルカリ可溶性とし、ア
ルカリ現像液で現像してパターンを形成するという、い
わゆる化学増幅型レジスト組成物を用いるパターン形成
が主流となってきている。このパターン形成は、アルカ
リ現像液を使用してパターン形成を行っているため、微
細化が進むにつれて、レジストパターン間に残存する水
分の蒸発時の表面張力によるパターンの倒れやパターン
トップ形状が丸くなる現象が発生し、必要とする形状の
超微細パターンが得られないという重大な問題が発生し
ている。このような問題を解決するため、アルカリ現像
液を使用する代わりに、化学変化したレジスト表面をシ
リル化した後、酸素プラズマエッチングによりドライ現
像するという表面解像プロセス(以下、シリル化表面解
像プロセスと略記する。)が研究されている。しかし、
このシリル化表面解像プロセスを、従来の化学増幅型レ
ジスト組成物を用いて行うには問題が多い。即ち、例え
ば米国特許第4,552,833号公報に記載のポリ(p-tert-ブ
トキシカルボニルオキシスチレン)、欧州特許公開第02
64908号公報に記載のポリ(p-tert-ブトキシカルボニル
オキシスチレン/N-メチルマレイミド)、欧州特許公開
第0284864号公報に記載のポリ(p-tert-ブトキシスチレ
ン/メタクリル酸メチル)、特開平3-223858号公報に記
載のポリ(p-tert-ブトキシスチレン/フマロニトリ
ル)等をポリマーとして用いた場合、これらポリマーは
露光により発生した酸による化学変化を受け難いため露
光部での化学変化が不十分となって、その後のシリル化
反応が十分に進まないためコントラストが取れないとい
う問題がある。また、特開平9−171262公報に記
載のポリ[p-(1-エトキシエトキシスチレン)]のよう
な、酸による化学変化を受けやすいポリマーを用いた場
合、未露光部の一部も化学変化を受けてシリル化がおこ
るため十分なコントラストが得られないという問題や、
ポリマー自身の耐熱性が低くパターン形成が十分に行え
ない、という問題もある。一方、特開平6-273934号公報
や特開平5-24682号公報等に記載のレジスト組成物のよ
うに、使用するポリマーが、例えばヒドロキシスチレン
に由来するモノマー単位のような、最初からシリル化さ
れうるモノマー単位が多く存在するもの(例えば、ポリ
[p-(1-エトキシエトキシスチレン)/p-ヒドロキシスチ
レン])である場合、未露光部でもシリル化が起こるた
め必要なコントラストが取れないという問題がある。ま
た、J. C. McFarland et al., Proc. SPIE, 920,162(19
88)に記載のポリ(p-トリメチルシリルオキシスチレン/
p-ヒドロキシスチレン)等の様に最初からポリマー中に
Siを含むポリマーを使用したレジスト組成物ではシリ
ル化による未露光部とのコントラストが十分には現れず
所望される超微細パターンが得られない、という問題も
ある。また、特に露光光源がArFエキシマレーザー
(193nm)の場合はスチレン系モノマー単位(例え
ばp-(1-エトキシエトキシスチレン)、p-tert-ブトキシ
カルボニルオキシスチレン、スチレン等)のみで構成さ
れるポリマーではArFエキシマレーザー光に対する透
過率が殆ど無いため、化学変化を受ける部分が表層の極
一部に限られ、且つ、露光量が中心部に比べて低くなる
パターンのエッジ部では露光による化学変化が不均一に
生じ、その結果シリル化反応も不均一となる。そのた
め、シリル化後にエッチングを行うとエッジ部は不均一
に削られることとなり、エッジラフネスが大きくなると
いう現象が見られる。
【0003】従って、シリル化表面解像プロセスにより
矩形性に優れた超微細パターンが得られる、レジスト組
成物の開発が待望されている現状にある。
【0004】
【発明の目的】本発明は上記した如き状況に鑑みなされ
たもので、化学増幅型レジスト組成物を単層又は多層の
最上層として用いたシリル化表面解像プロセスにおいて
矩形性の有る超微細パターンが得られる、ポリマー並び
にそれを用いたレジスト組成物を提供することを目的と
する。
【0005】
【発明の構成】上記目的を達成するため、本発明は以下
の構成からなる。 (1)下記一般式[1]で示されるポリマー。
【0006】
【化18】
【0007】[式中、R1は水素原子又はメチル基を表
し、R2及びR3は、夫々独立して水素原子又は炭素数1
〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し(但
し、R2及びR3が共に水素原子である場合を除く。)、
4は、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
アルキル基、アラルキル基、又はフェニル基を表す。
尚、R2とR3、R2とR4、又はR3とR4とで環を形成し
ても良い。R5は、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、
分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数1〜6の直鎖
状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ
基、アセチルオキシ基又は−OCH2COOC(CH3)3
を表す。R6は水素原子またはシアノ基を表し、R7は−
COOR8(但し、R8は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状
若しくは環状のアルキル基又は炭素数7〜12の有橋脂
環式炭化水素基を表す)、シアノ基又は一般式[8]
【0008】
【化19】
【0009】(但し、R9は水素原子、炭素数1〜6の
直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1
〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表
す。)を表す。尚、R6とR7とで−CO−O−CO−、
−CO−NR10−CO−(但し、R10は水素原子、炭素
数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又
は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコ
キシ基を表す)を形成していてもよい。また、kは正の
整数を表し、l、m及びnは夫々独立して0または正の
整数を表す(但し、0.1≦k/(k+l+m+n)≦
0.9、0≦l/(k+l+m+n)≦0.9、0≦m
/(k+l+m+n)≦0.8、及び0≦n/(k+l
+m+n)<0.1であって、lとmとが共に0である
場合を除く。)。] (2)上記(1)のポリマーを含んでなる、レジスト組
成物用ポリマー。 (3)上記(1)のポリマーを含んでなる、レジスト組
成物。 (4)下記一般式[1]で示されるポリマーと、感放射
線照射により酸を発生する化合物及びこれ等を溶解可能
な溶剤を含んで成るレジスト組成物。
【0010】
【化20】
【0011】[式中、R1は水素原子又はメチル基を表
し、R2及びR3は、夫々独立して水素原子又は炭素数1
〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し(但
し、R2及びR3が共に水素原子である場合を除く。)、
4は、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
アルキル基、アラルキル基、又はフェニル基を表す。
尚、R2とR3、R2とR4、又はR3とR4とで環を形成し
ても良い。R5は、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、
分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数1〜6の直鎖
状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ
基、アセチルオキシ基又は−OCH2COOC(CH3)3
を表す。R6は水素原子またはシアノ基を表し、R7は−
COOR8(但し、R8は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状
若しくは環状のアルキル基又は炭素数7〜12の有橋脂
環式炭化水素基を表す)、シアノ基又は一般式[8]
【0012】
【化21】
【0013】(但し、R9は水素原子、炭素数1〜6の
直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1
〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表
す。)を表す。尚、R6とR7とで−CO−O−CO−、
−CO−NR10−CO−(但し、R10は水素原子、炭素
数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又
は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコ
キシ基を表す)を形成していてもよい。また、kは正の
整数を表し、l、m及びnは夫々独立して0または正の
整数を表す(但し、0.1≦k/(k+l+m+n)≦
0.9、0≦l/(k+l+m+n)≦0.9、0≦m
/(k+l+m+n)≦0.8、及び0≦n/(k+l
+m+n)<0.1であって、lとmとが共に0である
場合を除く。)。]
【0014】即ち、本発明者らは既存のレジスト組成物
を用いたシリル化表面解像プロセスにおける上記した問
題点を解決すべく、鋭意研究の結果、シリル化表面解像
プロセスにおいて一般式[1]で示されるポリマーを使
用したレジスト組成物を単層又は多層の最上層として使
用すれば、露光部と未露光部のコントラストが良好にな
り耐熱性があり矩形性の有る超微細パターンが得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。本発明にお
いて用いられるポリマーは、下記に示す一般式[2]及
び、一般式[3]又は/及び一般式[4]で示されるモ
ノマー単位を必須構成成分とし、要すれば一般式[5]
で示されるモノマー単位を構成成分として含むものであ
り、より具体的には一般式[2]と一般式[3]のモノ
マー単位の組合せ、一般式[2]と一般式[4]のモノ
マー単位の組合せ、一般式[2]と一般式[3]と一般
式[4]のモノマー単位の組合せ、一般式[2]と一般
式[3]と一般式[5]のモノマー単位の組合せ、一般
式[2]と一般式[4]と一般式[5]のモノマー単位
の組合せ及び一般式[2]と一般式[3]と一般式
[4]と一般式[5]の組合せのものが挙げられる。
【0015】
【化22】
【0016】(式中、R1、R2、R3及びR4は前記と同
じ。)
【0017】
【化23】
【0018】(式中、R1及びR5は前記と同じ。)
【0019】
【化24】
【0020】(式中、R1、R6及びR7は前記と同
じ。)
【0021】
【化25】
【0022】(式中、R1は前記と同じ。)
【0023】尚、一般式[1]で示されるポリマーのな
かでも、下記一般式[1']、[6]、[6']、
[6'']、[6''']、[6'''']、[7]、[7']、
[17]及び[17']で示されるものが好ましく、な
かでも、パターン形成後の基板上に残査が残り難い、換
言すればエッチング後に基板上のレジスト組成物がほぼ
完全に除去され得る下記一般式[6]、[6'''']、
[7]、[7']、[17]及び[17']で示されるも
のが特に好ましい。また、光源としてKrFエキシマレ
ーザーを使用する場合には、解像性を高めるために、上
記したごときポリマー中の一般式[2]で示されるモノ
マー単位の構成比を10%以上70%以下としておくこ
とが好ましく、また、一般式[4]で示されるモノマー
単位の構成比を70%以下、より好ましくは60%以下
とすることが望ましい。更に、光源としてArFエキシ
マレーザーを使用する場合には、ArFエキシマレーザ
ー光の透過率を高めるために、上記した如きポリマー中
の、一般式[4]で示されるモノマー単位の構成比を3
0%以上70%以下、好ましくは40%以上60%以下
とすることが望ましい。中でも、パターン形成後の基板
上に残査が残り難く、且つArFエキシマレーザー光に
対する透過率の高いポリマーが得られ易い、下記一般式
[17]で示されるものが好ましく挙げられる。このよ
うな目的で用いる場合の、一般式[17]で示されるポ
リマー中の一般式[4]で示されるモノマー単位の構成
比としては30%以上70%以下、好ましくは40%以
上60%以下である。
【0024】
【化26】
【0025】(式中、R4'はメチル基又はエチル基を表
し、R5'は水素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ
基を表し、R1'は水素原子又はメチル基を表し、R7'
メトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシルオキシ
カルボニル基又はイソボニルオキシカルボニル基を表
す。k、l、m及びnは前記と同じ。)
【0026】
【化27】
【0027】(式中、m'は正の整数を表す。R1
2、R3、R4,R5、R6、R7、k及びlは前記と同
じ。)
【0028】
【化28】
【0029】(式中、l'は正の整数を表す。R1
2、R3、R4,R5、k及びnは前記と同じ。)
【0030】
【化29】
【0031】(式中、m'は正の整数を表す。R1
2、R3、R4、R6、R7、k及びnは前記と同じ。)
【0032】
【化30】
【0033】(式中、R4'はメチル基又はエチル基を表
し、R5'は水素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ
基を表す。k、l'及びnは前記と同じ。)
【0034】
【化31】
【0035】(式中、R4'はメチル基又はエチル基を表
し、R5'は水素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ
基を表し、R1'は水素原子又はメチル基を表し、R7'
メトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシルオキシ
カルボニル基又はイソボニルオキシカルボニル基を表
す。k及びm'は前記と同じ。)
【0036】
【化32】
【0037】[式中、R1、R2、R3、R4,R5、k及
びl'は前記と同じ。但し0.1≦k/(k+l')≦
0.9である。]
【0038】
【化33】
【0039】[式中、R1、R2、R3、R4、R6、R7
k及びm'は前記と同じ。(但し、0.2≦k/(k+
m')≦0.9、0.1≦m'/(k+m')≦0.8で
ある)である。]
【0040】
【化34】
【0041】(式中、R4'はメチル基又はエチル基を表
し、R5'は水素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ
基を表す。k及びl'は前記と同じ。)
【0042】
【化35】
【0043】(式中、R4'はメチル基又はエチル基を表
し、R1'は水素原子又はメチル基を表し、R7'はメトキ
シカルボニル基、シクロヘキシルオキシルオキシカルボ
ニル基又はイソボニルオキシカルボニル基を表す。k及
びm'は前記と同じ。)
【0044】一般式[1]、[2]、[3]、[4]、
[6]、[6']、[6'']、[7]及び[17]に於
いて、R2、R3、R4、R5、R7が−COOR8である場
合のR8、R7が一般式[8]で示される基である場合の
9またはR6とR7とで形成される−CO−NR10−C
O−におけるR10で示される炭素数1〜6の直鎖状、分
岐状または環状のアルキル基としては、例えばメチル
基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロ
プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル
基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、
シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等
が挙げられる。一般式[1]、[3]、[4]、
[6]、[6’]、[6'']、[7]及び[17]に於
いて、R5、R7が一般式[8]で示される基である場合
のR9またはR6とR7とで形成される−CO−NR10
CO−におけるR10で示される炭素数1〜6の直鎖状、
分岐状または環状のアルコキシ基としては、例えばメト
キシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ
基、シクロプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ
基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオ
キシ基、イソペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ
基、n-ヘキシルオキシ基またはシクロヘキシルオキシ基
等が挙げられる。一般式[1]、[4]、[6]、
[6'']及び[17]に於いて、R7が−COOR8であ
る場合のR8で示される有橋脂環式炭化水素基として
は、好ましくは炭素数7〜12の、例えば1-アダマンチ
ル基、2-アダマンチル基、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカ
ニル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、ビシクロ
[3,3,1]ノニル基、ビシクロ[3,2,1]オクチル基等が挙げ
られる。一般式[1]、[2]、[6]、[6’]、
[6'']、[7]及び[17]において、R4で示され
るアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチ
ル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基、メチル
フェネチル基、エチルベンジル基等が挙げられる。ま
た、R2とR3とで形成された環としては、例えばシクロ
ヘプタン環、シクロヘキサン環等のシクロアルカン環が
挙げられ、R2とR4、又はR3とR4とで形成された環と
しては、例えばテトラヒドロフラン環、テトラヒドロピ
ラン環等の含酸素飽和複素環等が挙げられる。
【0045】本発明に係る一般式[1]で示されるポリ
マーの具体例としては、例えばポリ(p-1-エトキシエト
キシスチレン/p-tertブトキシスチレン)、ポリ(p-1-
メトキシエトキシスチレン/p-tert-ブトキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-イソプ
ロポキシスチレン)、ポリ(p-1-エトキシプロポキシス
チレン/p-tert-ブトキシスチレン)、ポリ(p-1-エト
キシエトキシスチレン/p-テトラヒドロピラニルオキシ
スチレン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-
tert-ブトキシカルボニルオキシスチレン)、ポリ(p-1
-シクロヘキシルオキシエトキシスチレン/p-tert-ブト
キシスチレン)、ポリ(p-1-フェニルオキシエトキシス
チレン/スチレン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチ
レン/p-tert-ブトキシスチレン/メタクリル酸メチ
ル)、ポリ(p-1-ベンジルオキシエトキシスチレン/p-
メトキシスチレン/フマロニトリル)、ポリ(p-1-エト
キシエトキシスチレン/スチレン/メタクリル酸シクロ
ヘキシル)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-
tertブトキシスチレン/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ
(p-1-エトキシエトキシスチレン/メタクリル酸 1-アダ
マンチル)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/ス
チレン/アクリル酸 イソボルニル)、ポリ(p-1-エトキ
シエトキシスチレン/アクリル酸 2-アダマンチル)、
ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリル酸 イソ
ボルニル)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/ア
クリル酸 2-アダマンチル/p-ヒドロキシスチレン)、
ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリル酸 イソ
ボルニル/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-シクロ
ヘキシルオキシエトキシスチレン/アクリル酸 シクロ
ヘキシル/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-メトキ
シ-1-メチルエトキシスチレン/フマロニトリル/p-ヒ
ドロキシスチレン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチ
レン/メタクリル酸シクロヘキシル/p-ヒドロキシスチ
レン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリ
ル酸 トリシクロ[5,2,1,02,6]デカニル/p-ヒドロキシ
スチレン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/ア
クリル酸ビシクロ[3,3,1]ノニル/p-ヒドロキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-アセチ
ルオキシスチレン/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-
1-メトキシ-1-メチルエトキシスチレン/メタクリル酸
ビシクロ[3,2,1]オクチル/p-ヒドロキシスチレン)、
ポリ(m-1-エトキシエトキシスチレン/m-ヒドロキシス
チレン/メタクリル酸 イソボルニル)、ポリ(p-1-イ
ソブトキシエトキシスチレン/p-アセチルオキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチレ
ン/p-テトラヒドロピラニルオキシスチレン)、ポリ
(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチレン/p-tert
-ブトキシカルボニルオキシスチレン)、ポリ(p-1-エ
トキシエトキシスチレン/p-tert-ブトキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/無水マレ
イン酸)、ポリ(p-1-メトキシ-1-メチルエトキシスチレ
ン/アクリル酸 イソボルニル)、ポリ(p-1-シクロヘキ
シルオキシエトキシスチレン/無水マレイン酸)、ポリ
(p-1-イソブトキシエトキシスチレン/メタクリル酸 ノ
ルボルニル)、ポリ(p-1-エトキシプロポキシスチレン
/アクリル酸 シクロヘキシル)、ポリ(p-1-エトキシ
エトキシスチレン/アクリル酸 ビシクロ[3,3,1]ノニ
ル)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-tert-
ブトキシスチレン/アクリル酸 シクロヘキシル)、ポ
リ(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチレン/p-ア
セチルオキシスチレン/アクリル酸 イソボルニル)、
ポリ(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチレン/p-
tert-ブトキシスチレン/アクリル酸 イソボルニル)、
ポリ(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチレン/p-
tert-ブトキシカルボニルオキシスチレン/アクリル酸
イソボルニル)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン
/p-tert-ブトキシスチレン/アクリル酸 イソボルニ
ル)、ポリ(p-1-エトキシプロポキシスチレン/p-tert
-ブチルスチレン/アクリル酸 イソボルニル)、ポリ
(p-1-メトキシエトキシスチレン/p-tert-ブトキシス
チレン/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-エトキシ
エトキシスチレン/p-イソプロポキシスチレン/p-ヒド
ロキシスチレン)、ポリ(p-1-エトキシプロポキシスチ
レン/p-tert-ブトキシスチレン/p-ヒドロキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-テトラ
ヒドロピラニルオキシスチレン/p-ヒドロキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-tert-
ブトキシカルボニルオキシスチレン/p-ヒドロキシスチ
レン)、ポリ(p-1-シクロヘキシルオキシエトキシスチ
レン/p-tert-ブトキシスチレン/p-ヒドロキシスチレ
ン)、ポリ(p-1-フェニルオキシエトキシスチレン/ス
チレン/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-エトキシ
エトキシスチレン/p-tert-ブトキシスチレン/メタク
リル酸メチル/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-ベ
ンジルオキシエトキシスチレン/p-メトキシスチレン/
フマロニトリル/p-ヒドロキシスチレン)、ポリ(p-1-
エトキシエトキシスチレン/スチレン/メタクリル酸シ
クロヘキシル/p-ヒドロキシスチレン)等が挙げられる
が、勿論これらに限定されるものではない。
【0046】本発明に係る一般式[1]で示されるポリ
マーは、例えば特開平4-211258号公報、特開平5-249682
号公報、特開平10-53621号公報等に記載の方法に準じ
た、例えば下記の4方法により容易に得ることができ
る。
【0047】[A法]下記一般式[2’]、[3’]及
び[4’]で示されるモノマーを原料として、有機過酸
化物またはアゾ化合物を重合開始剤とする、自体公知の
ラジカル重合、n-ブチルリチウムやナフタレンカリウム
等を使用する自体公知のアニオンリビング重合、又はジ
クロル酢酸 2-ヒドロキシエチル、α,α-ジクロルアセ
トフェノン等のハロゲン化物又は有機過酸化物、アゾ化
合物等を開始剤としてルテニウム錯体、鉄錯体、銅錯体
等の遷移金属錯体を触媒とするリビングラジカル重合を
行い、常法に従って後処理すれば目的のポリマーが得ら
れる。
【0048】[B法]市販のp-tert-ブトキシスチレン
と一般式[3’]及び[4’]で示されるモノマーを原
料として前記A法と同様にして重合し、得られたポリマ
ーを酸触媒下、常法に従ってtert-ブチル基を任意の割
合で脱離させた後、得られたポリマーのフェノール性水
酸基に任意の量のエテニル化合物又はその誘導体を常法
に従って反応させることにより目的のポリマーが得られ
る。
【0049】[C法]市販のp-アセトキシスチレンと一
般式[3’]及び[4’]で示されるモノマーを原料と
して前記A法と同様にして重合し、得られたポリマーを
塩基触媒下、常法に従ってアセチル基を任意の割合で脱
離させた後、得られたポリマーのフェノール性水酸基に
任意の量のエテニル化合物又はその誘導体を常法に従っ
て反応させることにより目的のポリマーが得られる。
【0050】[D法]市販のp-tert-ブトキシスチレ
ン、要すれば一般式[4’]で示されるモノマーとを原
料として前記A法と同様にして重合し、得られたポリマ
ーを酸触媒下、常法に従ってtert-ブチル基を脱離させ
て、ポリ(p-ヒドロキシスチレン)、若しくはp-ヒドロ
キシスチレンに由来するモノマー単位と一般式[4’]
で示されるモノマーに由来するモノマー単位とから構成
されるポリマーを得る。得られたポリマーのフェノール
性水酸基に任意の量のエテニル化合物又はその誘導体を
常法に従って反応させた後、tert-ブトキシカルボニル
化、テトラヒドロフラニル化等を行えば目的のポリマー
が得られる。尚、ポリ(p-ヒドロキシスチレン)、若し
くはp-ヒドロキシスチレンに由来するモノマー単位と一
般式[4’]で示されるモノマーに由来するモノマー単
位とから構成されるポリマーは、市販のp-アセトキシス
チレン、要すれば一般式[4’]で示されるモノマーと
を原料として前記A法と同様にして重合し、得られたポ
リマーを塩基触媒下、常法に従ってアセチル基を脱離さ
せることによっても得られる。
【0051】
【化36】
【0052】(式中、R1、R2、R3及びR4は前記と同
じ。)
【0053】
【化37】
【0054】(式中、R1及びR5は前記と同じ。)
【0055】
【化38】
【0056】(式中、R1、R6及びR7は前記と同
じ。)
【0057】上記した如き方法に於いて用いられるエテ
ニル化合物又はその誘導体としては、下記一般式[1
8]で示されるものが挙げられる。
【0058】
【化39】
【0059】(式中、R2'=は、アルキリデン基を表
し、R3及びR4は前記と同じ。)
【0060】一般式[18]に於いて、R2'=で示され
るアルキリデン基としては、例えば直鎖状又は分枝状の
何れにてもよく、好ましくは炭素数1〜6である、例え
ばメチリデン基、エチリデン基、n-プロピリデン基、イ
ソプロピリデン基、n-ブチリデン基、イソブチリデン
基、sec-ブチリデン基、tert-ブチリデン基、n-ペンチ
リデン基、イソペンチリデン基、n-ヘキシリデン基等が
挙げられる。
【0061】上記した如きエテニル化合物又はその誘導
体のなかでも、下記一般式[18']で示されるものが
好ましい。
【0062】
【化40】
【0063】(式中、R4'は前記と同じ。)
【0064】上記一般式[18]で示されるエテニル化
合物又はその誘導体の具体例としては、例えばエチルビ
ニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等が挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。
【0065】上記した如き方法に於いて、エテニル化合
物又はその誘導体として一般式[18']で示される化
合物と、市販のp-tert-ブトキシスチレン又はp-アセト
キシスチレンと一般式[3']及び[4']で示されるモ
ノマーを原料として重合して得られたポリマーとの反応
を、下記[式1]に模式的に示す。
【0066】
【化41】
【0067】本発明に係る一般式[1]で示されるポリ
マーの分子量及び分散度(重量平均分子量と数平均分子
量の比率)についてはポリスチレンを標準としたGPC
測定から得られた重量平均分子量が通常3,000〜500,00
0、好ましくは5,000〜200,000のものが、また、分散度
は通常1.00〜3.00、好ましくは1.02〜2.00のものが挙げ
られる。
【0068】本発明に係る、感放射線照射により酸を発
生する感光性化合物としては、例えばKrFエキシマレ
ーザー等の遠紫外線照射等による露光、或はX線、電子
線等の照射により酸を発生する感光性化合物でレジスト
パターン形成に悪影響を及ぼさないものであれば何れに
てもよいが、本発明に於いて特に好ましい物としては、
例えば下記一般式[9]、一般式[10]、一般式[1
2]、一般式[13]、一般式[14]、一般式[1
6]等で示される化合物が挙げられる。
【0069】
【化42】
【0070】(式中、R11及びR12は夫々独立してアル
キル基又はハロアルキル基を表し、A'はスルホニル基
又はカルボニル基を表す。)
【0071】
【化43】
【0072】[式中、R13は水素原子、ハロゲン原子、
アルキル基、アルコキシ基又はハロアルキル基を表し、
14はアルキル基、ハロアルキル基、又は下記一般式
[11]
【0073】
【化44】
【0074】{式中、R15は水素原子、ハロゲン原子、
アルキル基、アルコキシ基、又はハロアルキル基を表
し、qは0又は1〜3の整数を表す。}を表す。]
【0075】
【化45】
【0076】(式中、R16は水素原子、ハロゲン原子、
アルキル基又はトリフルオロメチル基を表し、R17はア
ルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、フェニル基又
はトリル基を表す。)
【0077】
【化46】
【0078】(式中、R18はアルキル基、フェニル基、
置換フェニル基又はアラルキル基を表し、R19及びR20
は夫々独立して水素原子、アルキル基、フェニル基、置
換フェニル基、又はアラルキル基を表し、R21はフルオ
ロアルキル基、トリフルオロメチルフェニル基、メチル
基、ナフチル基又はトリル基を表す。)
【0079】
【化47】
【0080】(式中、R22はアルキル基、フルオロアル
キル基、フェニル基、置換フェニル基又はアラルキル基
を表し、Q'はスルホニル基又はカルボニル基を表わ
し、R23及びR24は夫々独立して水素原子、メチル基、
メトキシ基、ニトロ基、シアノ基、水酸基又は下記一般
式[15]
【0081】
【化48】
【0082】(式中、R26はアルキル基、フルオロアル
キル基、フェニル基、置換フェニル基又はアラルキル基
を表し、Q'はスルホニル基又はカルボニル基を表
す。)を表し、R25は水素原子、メチル基又はエチル基
を表す。]
【0083】
【化49】
【0084】(式中、R27はアルキル基、フルオロアル
キル基、フェニル基、置換フェニル基又はアラルキル基
を表し、R28は水素原子、メチル基、フルオロアルキル
基、メトキシ基、ニトロ基、シアノ基、水酸基又は上記
一般式[15]を表す。)
【0085】一般式[9]に於て、R11及びR12で示さ
れるアルキル基及びハロアルキル基のアルキル基として
は、直鎖状、分枝状又は環状の何れにてもよく、好まし
くは炭素数が1〜10である、例えばメチル基、エチル
基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル
基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-
ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペン
チル基、1-メチルペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘ
キシル基、イソヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられ
る。また、ハロアルキル基のハロゲンとしては、塩素、
臭素、フッ素、ヨウ素等が挙げられる。
【0086】一般式[10]に於て、R13で示されるア
ルキル基及びハロアルキル基のアルキル基としては、直
鎖状又は分枝状の何れにてもよく、好ましくは炭素数が
1〜5である、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル
基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert
-ブチル基、sec-ブチル基、nーペンチル基、イソペンチ
ル基、tert-ペンチル基、1-メチルペンチル基等が挙げ
られ。R13で示される ハロゲン原子若しくはハロアル
キル基のハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素、ヨウ
素等が挙げられる。また、R13で示されるアルコキシ基
としては、直鎖状又は分枝状の何れにてもよく、好まし
くは炭素数1〜5である、例えばメトキシ基、エトキシ
基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ
基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、sec-ブトキシ
基、nーペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基等が
挙げられる。R14で示されるアルキル基及びハロアルキ
ル基のアルキル基としては、直鎖状、分枝状又は環状の
何れにてもよく、好ましくは炭素数が1〜10である、例
えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピ
ル基、シ クロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル
基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、nーペンチル基、イ
ソペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルペンチル
基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル
基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニ
ル基、デシル基等が挙げられる。また、ハロアルキル基
のハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素等が
挙げられる。
【0087】一般式[11]に於て、R15で示されるア
ルキル基及びハロアルキル基のアルキル基としては、直
鎖状又は分枝状の何れにてもよく、好ましくは炭素数が
1〜6である、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル
基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert
-ブチル基、sec-ブチル基、nーペンチル基、イソペンチ
ル基、tert-ペンチル基、1-メチルペンチル基、n-ヘキ
シル基、イソヘキシル基等が挙げられる。R15で示され
る炭素数1〜6のアルコキシ基としては、直鎖状又は分
枝状の何れにてもよく、好ましくは炭素数1〜5であ
る、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、
イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、te
rt-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、nーペンチルオキシ
基、イソペン チルオキシ基、nーヘキシルオキシ基、イ
ソヘキシルオキシ基が挙げられる。また、R15で示され
るハロゲン原子若しくはハロアルキル基のハロゲンとし
ては、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素等が挙げられる。
【0088】一般式[12]に於て、R16で示されるア
ルキル基としては、直鎖状又は分枝状の何れにてもよ
く、好ましくは炭素数が1〜5である、例えばメチル
基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチ
ル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、n
ーペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、1-メ
チルペンチル基等が挙げられる。R16で示されるハロゲ
ン原子としては塩素、臭素、フッ素、ヨウ素等が挙げら
れる。R17で示されるアルキル基としては、直鎖状、分
枝状又は環状の何れにてもよく、好ましくは炭素数が1
〜10である、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル
基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、
イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、nーペン
チル基、イソ ペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチル
ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘ キシル基、イソ
ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル
基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。R17で示され
るアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチ
ル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基、メチル
フェネチル基、エチルベンジル基等が挙げられる。ま
た、R17で示されるアルコキシ基としては、直鎖状又は
分枝状の何れにてもよく、例えば炭素数1〜6のメトキ
シ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ
基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ
基、sec-ブトキシ基、nーペンチルオキシ基、イソペンチ
ルオキシ基、nーヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ
等が挙げられる。
【0089】一般式[13]に於て、R18、R19及びR
20で示されるアルキル基としては、直鎖状、分枝状又は
環状の何れにてもよく、好ましくは炭素数が1〜8であ
る、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプ
ロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル
基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イ
ソペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルペンチル
基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル
基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙
げられる。置換フェニル基としては、例えばトリル基、
エチルフェニル基、tertーブチルフェニル基、クロルフ
ェニル基等が挙げられる。また、アラルキル基として
は、例えばベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピ
ル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、エチル
ベンジル基等が挙げられる。R21で示されるフルオロア
ルキル基のアルキル基としては、直鎖状又は分枝状の何
れにてもよく、好ましくは炭素数が1〜8である、例え
ばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル
基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-
ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペン
チル基、1-メチルペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキ
シル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。ま
た、置換されているフッ素原子の合計数としては、1〜
17のものが好ましい。
【0090】一般式[14]に於て、R22で示されるア
ルキル基としては、直鎖状、分枝状又は環状の何れにて
もよく、好ましくは炭素数が1〜6である、例えばメチ
ル基、エチル基、n-プロピル基、イソプルピル基、n-ブ
チル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル
基、n-ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル
基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
置換フェニル基としては、例えばトリル基、エチルフェ
ニル基、tert-ブチルフェニル基、クロルフェニル基等
が挙げられる。また、アラルキル基としては、例えばベ
ンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、メチル
ベンジル基、メチルフェネチル基、エチルベンジル基等
が挙げられる。フルオロアルキル基のアルキル基として
は、直鎖状又は分枝状の何れにてもよく、好ましくは炭
素数が1〜8である、例えばメチル基、エチル基、n-プ
ロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル
基、tert-ブ チル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イ
ソペンチル基、n-ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基
等が挙げられる。また、置換されているフッ素原子の合
計数は1〜17のものが好ましい。
【0091】一般式[15]に於て、R26で示されるア
ルキル基としては、直鎖状、分枝状又は環状の何れにて
もよく、好ましくは炭素数が1〜6である、例えばメチ
ル基、エチル基、n-プロピル基、イソプルピル基、n-ブ
チル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル
基、n-ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル
基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
置換フェニル基としては、例えばトリル基、エチルフェ
ニル基、tert-ブチルフェニル基、クロルフェニル基等
が挙げられる。また、アラルキル基としては、例えばベ
ンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、メチル
ベンジル基、メチルフェネチル基、エチルベンジル基等
が挙げられる。フルオロアルキル基のアルキル基として
は、直鎖状又は分枝状の何れにてもよく、好ましくは炭
素数が1〜8である、例えばメチル基、エチル基、n-プ
ロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル
基、tert-ブ チル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、イ
ソペンチル基、n-ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基
等が挙げられる。また、置換されているフッ素原子の合
計数は1〜17のものが好ましい。
【0092】一般式[16]に於て、R27で示されるア
ルキル基としては、直鎖状、分枝状又は環状の何れにて
もよく、好ましくは炭素数が1〜6である、例えばメチ
ル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブ
チル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル
基、n-ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル
基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
置換フェニル基としては、例えばトリル基、エチルフェ
ニル基、tert-ブチルフェニル基、クロルフェニル基等
が挙げられる。また、アラルキル基としては、例えばベ
ンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、メチル
ベンジル基、メチルフェネチル基、エチルベンジル基等
が挙げられる。R27及びR28で示されるフルオロアルキ
ル基のアルキル基としては、直鎖状又は分枝状の何れに
てもよく、好ましくは炭素数が1〜8である、例えばメ
チル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-
ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル
基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、ヘ
プチル基、オクチル基等が挙げられる。また、置換され
ているフッ素原子の合計数は1〜17のものが好ましい。
【0093】本発明に於て用いられる好ましい酸発生剤
の具体例を挙げると、一般式[9]で示される酸発生剤
としては、例えば1-シクロヘキシルスルホニル−1-(1,
1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,
1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1-
メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロ
ヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、1-シクロヘキシル
スルホニル−1-シクロヘキシルカルボニルジアゾメタ
ン、1-ジアゾ−1-シクロヘキシルスルホニル−3,3-ジメ
チルブタン−2-オン、1-ジアゾ−1-メチルスルホニル−
4-フェニルブタン−2-オン、1-ジアゾ−1-(1,1-ジメチ
ルエチルスルホニル)−3,3-ジメチル−2-ブタノン、1-
アセチル−1-(1-メチルエチルスルホニル)ジアゾメタ
ン等が挙げられる。
【0094】一般式[10]で示される酸発生剤として
は、例えばビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(2,4-ジメチルベンゼンスルホニル)ジアゾメ
タン、メチルスルホニル−p-トルエンスルホニルジアゾ
メタン、ビス(p-tert−ブチルフェニルスルホニル)ジ
アゾメタン、ビス(p-クロルベンゼンスルホニル)ジア
ゾメタン、シクロヘキシルスルホニル−p-トルエンスル
ホニルジアゾメタン等が挙げられる。
【0095】一般式[12]で示される酸発生剤として
は、例えば1-p-トルエンスルホニル−1-シクロヘキシル
カルボニルジアゾメタン、1-ジアゾ−1-(p-トルエンス
ルホニル)−3,3-ジメチルブタン−2-オン、1-ジアゾ−
1-ベンゼンスルホニル−3,3-ジメチルブタン−2-オン、
1-ジアゾ−1-(p-トルエンスルホニル)−3-メチルブタ
ン−2-オン等が挙げられる。
【0096】一般式[13]で示される酸発生剤として
は、例えばトリフェニルスルホニウム・トリフルオロメ
タンスルホネート、トリフェニルスルホニウム・パーフ
ルオロオクタンスルホネート、ジフェニル−p-トリルス
ルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネート、トリ
ス(p-トリル)スルホニウム・パーフルオロオクタンス
ルホネート、トリス(p-クロルベンゼン)スルホニウム
・トリフルオロメタンスルホネート、トリス(p-トリ
ル)スルホニウム・トリフルオロメタンスルホネート、
トリメチルスルホニウム・トリフルオロメタンスルホネ
ート、ジメチルフェニルスルホニウム・トリフルオロメ
タンスルホネート、ジメチル−p-トリルスルホニウム・
トリフルオロメタンスルホネート、ジメチル−p-トリル
スルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネート、ト
リフェニルスルホニウム・p-トルエンスルホネート、ト
リフェニルスルホニウム・メタンスルホネート、トリフ
ェニルスルホニウム・10-カンファースルホネート、ジ
フェニル-p-トリルスルホニウム・トリフルオロメタン
スルホネート、ジフェニル-p-トリルスルホニウム・メ
タンスルホネート、ジフェニル-p-トリルスルホニウム
・p-トルエンスルホネート、ジフェニル-p-トリルスル
ホニウム・p-トリフルオロメチルフェニルスルホネー
ト、ジフェニル-p-トリルスルホニウム・2-ナフタレン
スルホネート、ジフェニル-p-トリルスルホニウム・10-
カンファースルホネート、ジフェニル-p-tert-ブチルフ
ェニルスルホニウム・トリフルオロメタンスルホネー
ト、ジフェニル-p-tert-ブチルスルホニウム・p-トルエ
ンスルホネート、ジフェニル-p-tert-ブチルフェニルス
ルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネート、ジフ
ェニル-p-tert-ブチルフェニルスルホニウム・10-カン
ファースルホネート、ジフェニル-p-tert-ブトキシフェ
ニルスルホニウム・トリフルオロメタンスルホネート、
ジフェニル-p-tert-ブトキシフェニルスルホニウム・p-
トルエンスルホネート、ジフェニル-p-tert-ブトキシフ
ェニルスルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネー
ト、ジフェニル-p-tert-ブチルフェニルスルホニウム・
10-カンファースルホネート、ジフェニル-p-tert-ブト
キシカルボニルオキシフェニルスルホニウム・10-カン
ファースルホネート、ジフェニル-p-tert-ブトキシカル
ボニルオキシフェニルスルホニウム・トリフルオロメタ
ンスルホネート、ジフェニル-p-tert-ブトキシカルボニ
ルオキシフェニルスルホニル・p-トルエンスルホネー
ト、ジフェニル-p-tert-ブトキシカルオニルオキシフェ
ニルスルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネー
ト、ジフェニル-p-シクロヘキシルフェニルスルホニウ
ム・トリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル-p-
シクロヘキシルフェニルスルホニウム・p-トルエンスル
ホネート、ジフェニル-p-シクロヘキシルフェニルスル
ホニウム・パーフルオロオクタンスルネート、ジフェニ
ル-p-シクロヘキシルフェニルスルホニウム・10-カンフ
ァースルホネート等が挙げられる。
【0097】一般式[14]で示される酸発生剤として
は、例えば2,6-ジ−トリフルオロメタンスルホニルオキ
シアセトフェノン、2,6-ジ−トリフルオロメタンスルホ
ニルオキシプロピオフェノン、2,3,4-トリス−トリフル
オロメタンスルホニルオキシアセトフェノン、2,6-ジ−
メタンスルホニルオキシアセトフェノン、2,6-ジ−メタ
ンスルホニルオキシプロピオフェノン、2,3,4-トリス−
メタンスルホニルオキシアセトフェノン、2-トリフルオ
ロメタンスルホニルオキシアセトフェノン、2-メタンス
ルホニルオキシアセトフェノン、2-n-ブタンスルホニル
オキシアセトフェノン、2,6-ジ−n-ブタンスルホニルオ
キシアセトフェノン、2,3,4-トリス−n-ブタンスルホニ
ルオキシアセトフェノン、2,6-ジ−パーフルオロプロパ
ンカルボキシアセトフェノン、2,3,4-トリス−パーフル
オロプロパンカルボキシアセトフェノン、2,6-ジ−p-ト
ルエンスルホニルアセトフェノン、2,6-ジ−p-トルエン
スルホニルプロピオフェノン、2,6-ジ−トリフルオロア
セチルオキシアセトフェノン、2-トリフルオロアセチル
オキシ−6-メトキシアセトフェノン、6-ヒドロキシ−2-
パーフルオロブタンスルホニルオキシアセトフェノン、
2-トリフルオロアセチルオキシ−6-ニトロアセトフェノ
ン、2,3,4-トリス−トリフルオロアセチルオキシアセト
フェノン、2,6-ジ−パーフルオロプロパノイルオキシア
セトフェノン等が挙げられる。
【0098】一般式[16]で示される酸発生剤として
は、例えば1,2,3-トリス−メタンスルホニルオキシベン
ゼン、1,2,3-トリス−p-トルエンスルホニルオキシベン
ゼン、1,2,3-トリス−トリフルオロメタンスルホニルオ
キシベンゼン、1,2,3-トリス−パーフルオロブタンスル
ホニルオキシベンゼン、1,2,3-トリス−シクロヘキシル
スルホニルオキシベンゼン、1.2-ジ−メタンスルホニル
オキシ−3-ニトロベンゼン、2,3-ジ−メタンスルホニル
オキシフェノール、1,2,4-トリス−p-トルエンスルホニ
ルオキシベンゼン、1,2,4-トリス−メタンスルホニルオ
キシベンゼン、1,2,4-トリス−トリフルオロメタンスル
ホニルオキシベンゼン、1,2,4-トリス−シクロヘキシル
スルホニルオキシベンゼン、1,2-ジ−n-ブタンスルホニ
ルオキシ−3-ニトロベンゼン、1,2,3-トリス−パーフル
オロオクタンスルホニルオキシベンゼン、1,2-ジ−パー
フルオロブタンスルホニルオキシフェノール等が挙げら
れる。
【0099】これらの酸発生剤は、単独で用いても、或
は2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0100】また、本発明に係る酸発生剤は、例えば特
開平4-210960号公報、特開平4-211258号公報、特開平5-
249682号公報等に記載の方法により容易に得ることが出
来る。
【0101】本発明のレジスト組成物に於いて、ポリマ
ー成分と酸発生剤との混合比としては、ポリマー100重
量部に対して酸発生剤は通常1〜30重量部、好ましくは1
〜20重量部である。
【0102】本発明に係る溶剤としては、本発明のポリ
マー、酸発生剤、或は必要に応じて使用される塩基性化
合物、界面活性剤、紫外線吸収剤、溶解補助剤などを溶
解可能なものであれば何れにても良いが、通常、成膜性
が良好なものが使用され、例えばメチルセルソルブアセ
テート、エチルセルソルブアセテート、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピ
ルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3ーメトキシプロ
ピオン酸メチル、N−メチルー2ーピロリドン、2ーヘ
プタノン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールモ
ノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエー
テル、等が挙げられるが、勿論これらに限定されるもの
ではない。
【0103】本発明のレジスト組成物に於いて、ポリマ
ー成分と溶剤との混合比としては、ポリマー1重量部に
対して溶剤は通常3〜30重量部、好ましくは5〜20重量部
が挙げられる。また、単独でも2種以上を混合使用して
も良い。
【0104】本発明のレジスト組成物において、必要に
応じて添加される感度調整剤としては、例えばポリビニ
ルピリジン、ポリ(ビニルピリジン/メタクリル酸メチ
ル)、ピリジン、Nーメチルー2ーピロリドン、モノア
ルキルアミン類[アルキル基としては、炭素数1〜12
である直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げら
れ、具体的には2ーメチルシクロヘキシル、4ーt−ブ
チルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。]、ジアル
キルアミン類[アルキル基としては、炭素数1〜12で
ある直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げら
れ、具体的にはジシクロヘキシルアミン、ジーNーオク
チルアミン等が好ましく挙げられる。]、トリアルキル
アミン類[アルキル基としては、炭素数1〜12である
直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げられる、
具体的にはトリーnープロピルアミン、トリーnーブチ
ルアミン、トリヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチ
ルアミン、ジオクチルメチルアミン、ジメチルオクチル
アミン等が好ましく挙げられる。]、モノ、ジまたはト
リアルカノールアミン類[具体的にはトリイソプロパノ
ールアミン等が好ましく挙げられる。]テトラアルキル
アンモニウムヒドロキシド類[アルキル基としては、炭
素数1〜12である直鎖状、分岐状または環状のアルキ
ル基が挙げられ、具体的にはテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド、テトラーnーブチルアンモニウムヒドロ
キシド等が好ましく挙げられる。]が挙げられるが、勿
論これらに限定されるものではない。
【0105】感度調整剤の量は、ポリマー100重量部に
対して0.001〜10重量部が好ましく、0.01〜5重量部がよ
り好ましい。また、感度調整剤は単独でも2種以上を混
合使用しても良い。
【0106】また、界面活性剤としては、例えばポリエ
チレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコ
ールジラウレート、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、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等のノニオン
系界面活性剤、フッ素含有カチオン系界面活性剤、フッ
素含有ノニオン系界面活性剤、フッ素含有アニオン系界
面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性
剤が挙げられる。本発明に於いては、前記の界面活性剤
の内、レジスト膜の成膜性が良好な、例えばフロラード
(住友スリーエム(株)商品名)、サーフロン(旭硝子
(株)商品名)、ユニダイン(ダイキン工業(株)商品
名)、メガファック(大日本インキ(株)商品名)エフ
トップ(トーケムプロダクツ(株)商品名)等のフッ素
含有ノニオン系界面活性剤が特に好ましく挙げられる
が、勿論これらに限定されるものではない。
【0107】界面活性剤の使用量は、ポリマー100重量
部に対して0.001〜10重量部が好ましく、0.005〜5重量
部がより好ましい。
【0108】本発明のレジスト組成物に於て必要に応じ
て使用される紫外線吸収剤としては、例えば9-ジアゾフ
ルオレノン、9-(2-メトキシエトキシメチル)アントラ
セン、9-(2-エトキシエトキシメチル)アントラセン、
9-フルオレノン、2-ヒドロキシカルバゾール、o-ナフト
キノンジアジド誘導体、4-ジアゾ−1,7-ジフェニルペン
タン−3,5-ジオン等が挙げられる。これらは、単独で用
いても、適宜2種以上組合せて用いてもよい。
【0109】本発明に係る紫外線吸収剤の使用量として
は、通常この分野で使用される使用量から適宜選択して
用いればよい。
【0110】本発明のレジスト組成物に於て必要に応じ
て使用される溶解補助剤としては、例えばN,N-ジメチル
ホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、γ−ブチロ
ラクトン等が挙げられる。これらは、単独で用いても、
適宜2種以上組合せて用いてもよい。
【0111】本発明に係る溶解補助剤の使用量として
は、通常この分野で使用される使用量から適宜選択して
用いればよい。
【0112】本発明におけるレジスト組成物は、化学変
化したレジスト表面をシリル化した後、酸素プラズマエ
ッチングによりドライ現像するという表面解像プロセ
ス、即ちシリル化表面解像プロセスにおける単層または
多層の最上層として特に適している。このシリル化表明
解像プロセスによるパターン形成方法としては、例えば
以下のようなものが挙げられる。即ち、半導体基板上に
本発明のレジスト組成物を塗布後、ベークしてレジスト
膜を形成させ、次いでマスクを介して放射線を選択的に
照射し、必要に応じて更にベークした後、適当なシリル
化剤と接触させて露光部をシリル化し、ドライエッチン
グ現像を行うことにより、所望のパターンが形成され
る。更に具体的には、例えば以下のような態様が挙げら
れる。
【0113】本発明の化学増幅型レジスト組成物を単層
で用いて、シリル化表面解像プロセスによりパターン形
成を行うには、例えば以下の通り実施すれば良い。即
ち、SiO2(酸化膜)、ポリシリコン、SiN、SiON、TiNな
どの半導体基板上に本発明のレジスト組成物を回転塗布
し、ホットプレート上、50乃至 120℃で 0.5乃至2分間
ベークして 0.3乃至2μm膜厚のレジスト膜を得る。次
いでマスクを介して放射線(例えば、248.4 nmのKrF
エキシマレーザ光、300 nm以下の遠紫外線光、電子線又
は軟X線などが挙げられる。)を選択的に照射し、次い
で必要に応じてホットプレート上、50乃至 150℃で 0.5
乃至2分間ベーク(ポストベーク)した後、例えばHM
DS(ヘキサメチルジシラザン)、テトラメチルジシラ
ザン、DMSDMA(ジメチルシリルジメチルアミ
ン)、ジメチルシリルジエチルアミン、N,N-ジエチルア
ミノトリメチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリメチル
シラン等のシリル化剤の蒸気に1〜10分間接触させて
露光部をシリル化した後、例えば平行平板型O2プラズ
マ(RIE;反応性イオンエッチング)やECRエッチ
ング等を用いてドライ現像することにより所望のパター
ンが形成される。
【0114】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明
を詳細に説明するが、本発明はこれらにより何等制約を
受けるものではない。尚、実施例及び比較例で使用され
る一部のポリマー、酸発生剤については、例えば特開平
4ー210960号公報(米国特許第5,216,135号);
特開平4ー211258号公報(米国特許第 5,350,660
号;欧州公開特許第0,440,374号);特開平5ー249
682号公報(欧州公開特許第 0,520,642号);特開平
4−251259号公報;Y.Endo等、Chem.Pharm.Bul
l.,29(12)巻,3753頁(1981年);M.Desbois等、Bull.Che
m.Soc.France,1974巻,1956頁またはC.D.Beard等、J.Or
g.Chem.,38巻,3673頁(1973年)等に記載の方法に従って
合成した。
【0115】
【実施例】実施例1 ポリ(p-tert-ブトキシスチレン
/p-1-エトキシエトキシスチレン)の合成 (1)p-tert-ブトキシスチレン100g(0.567モル)に2-2'-ア
ゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)3gを添加して、
1,4-ジオキサン中、窒素気流下、80℃で6時間重合反応
させた。反応液を冷却後、メタノール水溶液5000mlに注
入して、晶析させた。析出晶を濾取、減圧乾燥してポリ
(p-tert-ブトキシスチレン)95.5gを白色粉末晶として得
た。また、ポリスチレンを標準としたGPC測定の結
果、重量平均分子量は約20000であった。
【0116】(2)上記(1)で得られたポリ(p-tert-ブト
キシスチレン)70gを1,4-ジオキサンに溶解し濃塩酸70m
lを加えて70℃で2時間撹拌反応させた。冷却後、反応
液をイオン交換水3000ml中に注入、晶析させた。析出晶
を濾取、水洗、減圧乾燥してポリ(p-tert-ブトキシス
チレン/p-ヒドロキシスチレン)48.7gを白色粉末晶と
して得た。得られたポリマーのp-tert-ブトキシスチレ
ン単位とp-ヒドロキシスチレン単位の構成比率は1HN
MR測定から約35:65であった。
【0117】(3)上記(2)で得られたポリ(p-tert-ブト
キシスチレン/p-ヒドロキシスチレン)15gとエチルビ
ニルエーテル8gを1,4-ジオキサン150mlに溶解し、これ
に触媒量のp-トルエンスルホン酸ピリジニウム塩を添加
し室温で24時間撹拌反応させた。反応後、イオン交換
水2000mlに注入、晶析し、析出晶を濾取、水洗、減圧乾
燥してポリ(p-tert-ブトキシスチレン/p-1-エトキシ
エトキシスチレン)14.7gを白色粉末晶として得た。得
られたポリマーのp-tert-ブトキシスチレン単位とp-1-
エトキシエトキシスチレン単位の構成比率は1HNMR
測定から約35:65であった。また、ポリスチレンを標準
としたGPC測定の結果、重量平均分子量は約20000で
あった。
【0118】実施例2 ポリ(p-tert-ブトキシカルボ
ニルオキシスチレン/p-1-エトキシエトキシスチレン/
アクリル酸シクロヘキシル)の合成 (1)p-tert-ブトキシスチレン50g(0.284モル)とアクリル
酸シクロヘキシル43.8g(0.284モル)に2-2'-アゾビス(2-
メチルプロピオン酸メチル)3gを添加して、1,4-ジオ
キサン中、窒素気流下、80℃で6時間重合反応させた。
反応液を冷却後、メタノール水溶液5000mlに注入して、
晶析させた。析出晶を濾取、減圧乾燥してポリ(p-tert-
ブトキシスチレン/アクリル酸シクロヘキシル)89.2gを
白色粉末晶として得た。また、ポリスチレンを標準とし
たGPC測定の結果、重量平均分子量は約21000であっ
た。
【0119】(2)上記(1)で得られたポリ(p-tert-ブト
キシスチレン/アクリル酸シクロヘキシル)80gを1,4-
ジオキサンに溶解し濃塩酸70mlを加えて70℃で3時間撹
拌反応させた。冷却後、反応液をイオン交換水3000ml中
に注入、晶析させた。析出晶を濾取、水洗、減圧乾燥し
てポリ(p-ヒドロキシスチレン/アクリル酸シクロヘキ
シル)65.4gを白色粉末晶として得た。得られたポリマ
ーのp-ヒドロキシスチレン単位とアクリル酸シクロヘキ
シルの構成比率は1HNMR測定から約50:50であった。
【0120】(3)上記(2)で得られたポリ(p-ヒドロキシ
スチレン/アクリル酸シクロヘキシル)20gとエチルビ
ニルエーテル3.5gを1,4-ジオキサン150mlに溶解し、こ
れに触媒量のp-トルエンスルホン酸ピリジニウム塩を添
加し室温で24時間撹拌反応させた。反応後、イオン交
換水2000mlに注入、晶析し、析出晶を濾取、水洗、減圧
乾燥してポリ(p-ヒドロキシスチレン/p-1-エトキシエ
トキシスチレン/アクリル酸シクロヘキシル)22.7gを
白色粉末晶として得た。得られたポリマーのp-1-エトキ
シエトキシスチレン単位とp-ヒドロキシスチレン単位及
びアクリル酸シクロヘキシルの構成比率は1HNMR測
定から約30:20:50であった。また、ポリスチレンを標準
としたGPC測定の結果、重量平均分子量は約20000で
あった。
【0121】(4)上記(3)で得られたポリ(p-ヒドロキシ
スチレン/p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリル酸
シクロヘキシル)20gを酢酸エチル100mlに溶解し、二炭
酸ジtert-ブチル6.5g及び無水炭酸カリウム4.8gを添加
し、室温で6時間撹拌反応させた。反応後、イオン交換
水1000mlに注入、晶析し、析出晶を濾取、水洗、減圧乾
燥してポリ(p-tert-ブトキシカルボニルオキシスチレ
ン/p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリル酸シクロ
ヘキシル)19.2gを白色粉末晶として得た。得られたポ
リマーのp-tert-ブトキシカルボニルオキシスチレン単
位とp-1-エトキシエトキシスチレン単位及びアクリル酸
シクロヘキシルの構成比率は1HNMR測定から約30:2
0:50であった。また、ポリスチレンを標準としたGPC
測定の結果、重量平均分子量は約21000であった。
【0122】実施例3 ポリ(p-テトラヒドロピラニル
オキシスチレン/p-1-メトキシエトキシスチレン/アク
リル酸イソボルニル)の合成 (1)p-tert-ブトキシスチレン70g(0.397モル)とアクリル
酸イソボルニル35.4g(0.170モル)に2-2'-アゾビス(2-メ
チルプロピオン酸メチル)1.5gを添加して、1,4-ジオ
キサン中、窒素気流下、80℃で6時間重合反応させた。
反応液を冷却後、メタノール水溶液5000mlに注入して、
晶析させた。析出晶を濾取、減圧乾燥してポリ(p-tert-
ブトキシスチレン/アクリル酸イソボルニル)102.2gを
白色粉末晶として得た。また、ポリスチレンを標準とし
たGPC測定の結果、重量平均分子量は約56000であっ
た。
【0123】(2)上記(1)で得られたポリ(p-tert-ブト
キシスチレン/アクリル酸イソボルニル)80gを1,4-ジ
オキサンに溶解し濃塩酸80mlを加えて70℃で3時間撹拌
反応させた。冷却後、反応液をイオン交換水3000ml中に
注入、晶析させた。析出晶を濾取、水洗、減圧乾燥して
ポリ(p-ヒドロキシスチレン/アクリル酸イソボルニ
ル)52.3gを白色粉末晶として得た。得られたポリマー
のp-ヒドロキシスチレン単位とアクリル酸イソボルニル
単位の構成比率は1HNMR測定から約70:30であった。
【0124】(3)上記(2)で得られたポリ(p-ヒドロキシ
スチレン/アクリル酸イソボルニル)15gとメチルビニ
ルエーテル6g及び3,4-ジヒドロ-2H-ピラン3.2gを1,4-ジ
オキサン150mlに溶解し、これに触媒量のp-トルエンス
ルホン酸ピリジニウム塩を添加し室温で24時間撹拌反
応させた。反応後、イオン交換水2000mlに注入、晶析
し、析出晶を濾取、水洗、減圧乾燥してポリ(p-テトラ
ヒドロピラニルオキシスチレン/p-1-メトキシエトキシ
スチレン/アクリル酸イソボルニル)14.7gを白色粉末
晶として得た。得られたポリマーのp-テトラヒドロピラ
ニルオキシスチレン単位とp-1-メトキシエトキシスチレ
ン単位及びアクリル酸イソボルニル単位の構成比率は1
HNMR測定から約20:50:30であった。また、ポリスチ
レンを標準としたGPC測定の結果、重量平均分子量は
約57000であった。
【0125】実施例4 ポリ(p-1-エトキシエトキシス
チレン/アクリル酸イソボルニル)の合成 (1)p-tert-ブトキシスチレン50g(0.284モル)とアクリル
酸イソボルニル58.9g(0.284モル)に2-2'-アゾビス(2-メ
チルプロピオン酸メチル)3gを添加して、1,4-ジオキ
サン中、窒素気流下、80℃で6時間重合反応させた。反
応液を冷却後、メタノール水溶液5000mlに注入して、晶
析させた。析出晶を濾取、減圧乾燥してポリ(p-tert-ブ
トキシスチレン/アクリル酸イソボルニル)105.4gを白
色粉末晶として得た。また、ポリスチレンを標準とした
GPC測定の結果、重量平均分子量は約22000であっ
た。
【0126】(2)上記(1)で得られたポリ(p-tert-ブト
キシスチレン/アクリル酸イソボルニル)80gを1,4-ジ
オキサンに溶解し濃塩酸70mlを加えて70℃で3時間撹拌
反応させた。冷却後、反応液をイオン交換水3000ml中に
注入、晶析させた。析出晶を濾取、水洗、減圧乾燥して
ポリ(p-ヒドロキシスチレン/アクリル酸イソボルニ
ル)58.1gを白色粉末晶として得た。得られたポリマー
のp-ヒドロキシスチレン単位とアクリル酸イソボルニル
の構成比率は1HNMR測定から約50:50であった。
【0127】(3)上記(2)で得られたポリ(p-ヒドロキシ
スチレン/アクリル酸イソボルニル)15gとエチルビニ
ルエーテル3.5gを1,4-ジオキサン150mlに溶解し、これ
に触媒量のp-トルエンスルホン酸ピリジニウム塩を添加
し室温で24時間撹拌反応させた。反応後、イオン交換
水2000mlに注入、晶析し、析出晶を濾取、水洗、減圧乾
燥してポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/アクリル
酸イソボルニル)14.7gを白色粉末晶として得た。得ら
れたポリマーのp-1-エトキシエトキシスチレン単位とp-
ヒドロキシスチレン単位及びアクリル酸イソボルニルの
構成比率は1HNMR測定から約50:50であった。また、
ポリスチレンを標準としたGPC測定の結果、重量平均
分子量は約21000であった。
【0128】実施例5 下記の組成からなるレジスト組成物を調製した。 ポリ〔p-tert-ブトキシスチレン/p-(1-エトキシエトキシ)スチレン〕(35:65) 4.5g ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン 0.3g ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン 0.15g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.003g トリn-プルピルアミン 0.05g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 27g 上記組成を混合、溶解した後、0.2μmのフィルターを
通して得たレジスト組成物を使用して下記に記述する如
き操作を行ってパターン形成を行った。
【0129】即ち、シリコンウエハー上に上記組成から
成るレジスト組成物を回転塗布し、ホットプレート上で
90℃90秒間ベークして0.5μm膜厚のレジスト膜を得
た。次いで、248.2nmのKrFエキシマレーザ光(NA=0.5
5)をマスクを介して選択的に露光した後、ホットプレー
ト上で105℃、90秒間ポストベークした。最後にHMD
S(ヘキサメチルジシラザン)蒸気に3分間接触させ
て、露光部をシリル化した後平行平板型O2プラズマ
(RIE)を用いてエッチングしドライ現像を行った。
その結果、図1に示す様に矩形で垂直な0.12μmL&S
パターンが得られた。この時の露光量は42mJ/cm
2であった。
【0130】実施例6〜8 表1の組成から成るレジスト組成物を調製し、実施例5
と同様にしてパターン形成を行った。結果を表2に示
す。
【0131】
【表1】
【0132】
【表2】
【0133】比較例1 実施例1のレジスト組成物のポリマーをポリ(p-tert-
ブトキシカルボニルオキシスチレン)に代えて下記組成
から成るレジスト組成物を調製し、実施例1と同様にし
てパターン形成を行った。 ポリ(p-tert-ブトキシカルボニルオキシスチレン) 4.5g ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン 0.3g ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン 0.15g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.005g トリn-プルピルアミン 0.05g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 27g その結果、0.18μmL&Sは解像したが、それ以下の微
細パターンは図2に示す様にコントラスト不足から解像
しなかった。
【0134】実施例9 下記の組成からなるレジスト組成物を調製した。 ポリ〔p-tert-ブトキシカルボニルオキシスチレン/p-(1-エトキシエトキシ)ス チレン/アクリル酸イソボルニル〕(20:30:50) 2.2g ジフェニル-p-トリルスルホニウム・パーフルオロオクタンスルホネート 0.11g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.002g トリn-ブチルアミン 0.01g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 53g 上記組成を混合、溶解した後、0.2μmのフィルターを
通して得たレジスト組成物を使用して下記に記述する如
くパターン形成を行った。
【0135】シリコンウエハー上にノボラック樹脂を主
樹脂として用いたレジストを回転塗布し、ホットプレー
ト上で200℃120秒間ハードベークして0.5μm膜厚のレ
ジスト膜を得た。次いでその上層に上記組成から成るレ
ジスト組成物を0.1μm膜厚に成るよう回転塗布し、ホ
ットプレート上で90℃90秒間ベークして0.6μm膜厚の
レジスト膜を得た。次いで、193.0nmのArFエキシマ
レーザ光(NA=0.60)をマスクを介して選択的に露光した
後、ホットプレート上で105℃、90秒間ポストベークし
た。最後にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)蒸気に
3分間接触させて、露光部をシリル化した後平行平板型
RIEを用いてエッチングしドライ現像を行った。その
結果、図3に示す様に矩形で垂直な0.10μmL&Sパタ
ーンが得られた。この時の露光量は13mJ/cm2
あった。
【0136】実施例10〜12 表3及び表4の組成から成るレジスト組成物を調製し、
実施例9と同様にしてパターン形成を行った。結果を表
5に示す。
【0137】
【表3】
【0138】
【表4】
【0139】
【表5】
【0140】比較例2 実施例8のレジスト組成物のポリマーをポリ(p-1-エト
キシエトキシスチレン)に代えて下記組成から成るレジ
スト組成物を調製し、実施例8と同様にしてパターン形
成を行った。 ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン) 2.2g トリフェニルスルホニウム・トリフルオロメタンスルホネート 0.11g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.002g トリn-プルピルアミン 0.01g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 53g その結果、0.15μmL&Sは解像したが、上面から観察
するとパターンのエッジラフネスが大きく、それ以下の
微細パターンは図4に示す様にコントラスト不足から解
像しなかった。
【0141】実施例14 下記の組成からなるレジスト組成物を調製した。 ポリ〔スチレン/p-(1-エトキシエトキシ)スチレン/p-ヒドロキシスチレン〕 (30:65:5) 2.2g トリフェニルスルホニウム・トリフルオロメタンスルホネート 0.11g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.002g トリヘキシルアミン 0.01g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 53g 上記組成を混合、溶解した後、0.2μmのフィルターを
通して得たレジスト組成物を使用して下記に記述する如
くパターン形成を行った。
【0142】シリコンウエハー上にノボラック樹脂を主
樹脂として用いたレジストを回転塗布し、ホットプレー
ト上で200℃120秒間ハードベークして0.5μm膜厚のレ
ジスト膜を得た。次いでその上層に上記組成から成るレ
ジスト組成物を0.1μm膜厚に成るよう回転塗布し、ホ
ットプレート上で90℃90秒間ベークして0.6μm膜厚の
レジスト膜を得た。次いで、EB露光装置を用いて選択
的に露光した後、ホットプレート上で105℃、90秒間ポ
ストベークした。最後にHMDS(ヘキサメチルジシラ
ザン)蒸気に3分間接触させて、露光部をシリル化した
後平行平板型RIEを用いてエッチングしドライ現像を
行った。その結果、図5に示す様に矩形で垂直な0.05μ
mL&Sパターンが得られた。この時の露光量は8μC
/cm2であった。
【0143】実施例15〜16 表6の組成から成るレジスト組成物を調製し、実施例12
と同様にしてパターン形成をおこなった。結果を表7に
示す。
【0144】
【表6】
【0145】
【表7】
【0146】比較例3 実施例12のレジスト組成物のポリマーをポリ(p-1-エ
トキシエトキシスチレン/p-ヒドロキシスチレン)に代
えて下記組成から成るレジスト組成物を調製し、実施例
12と同様にしてパターン形成を行った。 ポリ(p-1-エトキシエトキシスチレン/p-ヒドロキシスチレン)(30:70) 2.2g ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン 0.15g ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン 0.07g フッ素含有ノニオン系界面活性剤(市販品) 0.02g トリn-プルピルアミン 0.01g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 53g その結果、パターンは図6に示す様にコントラスト不足
から解像しなかった。
【0147】実施例17及び比較例4、5 実施例4のレジスト組成物のポリマーを表8のポリマー
に代えてレジスト組成物を調製し実施例4と同様にして
パターン形成を行った。結果を表9に示す。尚、表9に
は実施例4の結果も併せて示す。
【0148】
【表8】
【0149】
【表9】
【0150】表9の結果から明らかなごとく、ポリマー
中のp-ヒドロキシスチレン由来のモノマー単位の比率が
高くなると、パターン形成後の基板上に残査が残りやす
くなり、その比率は10%以下とすることが望ましいこ
とが判る。
【0151】
【発明の効果】本発明は、シリル化表面解像プロセスに
有用なポリマー及びレジスト組成物を提供するものであ
り、本発明のレジスト組成物を用いてシリル化表面解像
プロセスを行えば、シリル化のコントラストが向上し、
露光エネルギーの種類を限らず超微細パターンを得るこ
とが可能となるので、超高密度集積回路の製造に大きく
寄与する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリマーを用いたレジスト組成物を使
用して得た良好な形状のL&Sの形状である。
【図2】本発明のポリマーを用いないレジスト組成物を
使用して得た解像性不良のL&Sの形状である。
【図3】本発明のポリマーを用いたレジスト組成物を使
用して得た良好な形状のL&Sの形状である。
【図4】本発明のポリマーを用いないレジスト組成物を
使用して得た解像性不良のL&Sの形状である。
【図5】本発明のポリマーを用いたレジスト組成物を使
用して得た良好な形状のL&Sの形状である。
【図6】本発明のポリマーを用いないレジスト組成物を
使用して得た解像しない形状である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/039 601 G03F 7/039 601 7/38 512 7/38 512 Fターム(参考) 2H025 AA03 AB16 AC08 AD03 BE00 BG00 CC03 CC20 DA11 FA03 FA12 FA41 2H096 AA25 BA11 BA20 EA05 FA01 FA04 GA37 JA03 KA06 4J002 BC121 BG021 BG071 BG091 BH021 BQ001 EQ016 EV216 EV236 EV296 FD206 GP03 4J100 AB02Q AB02R AB04Q AB04R AB07P AB07Q AB07R AB07S AK32R AL03R AL04R AL08R AM01R AM07R AM42R BA02P BA02Q BA02R BA03S BA04P BA04Q BA15Q BA22Q BC01P BC01R BC04R BC07R BC09R BC43P BC53P BC53Q CA04 CA05 CA06 JA38

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式[1]で示されるポリマー。 【化1】 [式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2及びR
    3は、夫々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状
    若しくは分岐状のアルキル基を表し(但し、R2及びR3
    が共に水素原子である場合を除く。)、R4は、炭素数
    1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、ア
    ラルキル基、又はフェニル基を表す。尚、R2とR3、R
    2とR4、又はR3とR4とで環を形成しても良い。R
    5は、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しく
    は環状のアルキル基、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若
    しくは環状のアルコキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アセチルオ
    キシ基又は−OCH2COOC(CH3)3を表す。R6は水
    素原子またはシアノ基を表し、R7は−COOR8(但
    し、R8は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状
    のアルキル基又は炭素数7〜12の有橋脂環式炭化水素
    基を表す)、シアノ基又は一般式[8] 【化2】 (但し、R9は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐
    状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1〜6の直鎖
    状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表す。)を表
    す。尚、R6とR7とで−CO−O−CO−、−CO−N
    10−CO−(但し、R10は水素原子、炭素数1〜6の
    直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1
    〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表
    す)を形成していてもよい。また、kは正の整数を表
    し、l、m及びnは夫々独立して0または正の整数を表
    す(但し、0.1≦k/(k+l+m+n)≦0.9、
    0≦l/(k+l+m+n)≦0.9、0≦m/(k+
    l+m+n)≦0.8、及び0≦n/(k+l+m+
    n)<0.1であって、lとmとが共に0である場合を
    除く。)。]
  2. 【請求項2】ポリマーが、下記一般式[1']で示され
    るポリマーである、請求項1記載のポリマー。 【化3】 (式中、R4'はメチル基又はエチル基を表し、R5'は水
    素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ基を表し、R
    1'は水素原子又はメチル基を表し、R7'はメトキシカル
    ボニル基、シクロヘキシルオキシルオキシカルボニル基
    又はイソボニルオキシカルボニル基を表す。k、l、m
    及びnは前記と同じ。)
  3. 【請求項3】ポリマーが、下記一般式[6]で示される
    ポリマーである、請求項1記載のポリマー。 【化4】 (式中、m'は正の整数を表す。R1、R2、R3、R4
    5、R6、R7、k及びlは前記と同じ。)
  4. 【請求項4】ポリマーが下記一般式[6']で示される
    ポリマーである請求項1記載のポリマー。 【化5】 (式中、l'は正の整数を表す。R1、R2、R3、R4
    5、k及びnは前記と同じ。)
  5. 【請求項5】ポリマーが下記一般式[6'']で示される
    ポリマーである請求項1記載のポリマー。 【化6】 (式中、m'は正の整数を表す。R1、R2、R3、R4
    6、R7、k及びnは前記と同じ。)
  6. 【請求項6】ポリマーが下記一般式[6''']で示され
    るポリマーである請求項4記載のポリマー。 【化7】 (式中、R4'はメチル基又はエチル基を表し、R5'は水
    素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ基を表す。
    k、l'及びnは前記と同じ。)
  7. 【請求項7】ポリマーが下記一般式[6'''']で示され
    るポリマーである請求項3記載のポリマー。 【化8】 (式中、R4'はメチル基又はエチル基を表し、R5'は水
    素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ基を表し、R
    1'は水素原子又はメチル基を表し、R7'はメトキシカル
    ボニル基、シクロヘキシルオキシルオキシカルボニル基
    又はイソボニルオキシカルボニル基を表す。k及びm'
    は前記と同じ。)
  8. 【請求項8】ポリマーが下記一般式[7]で示されるポ
    リマーである請求項1記載のポリマー。 【化9】 [式中、R1、R2、R3、R4,R5、k及びl'は前記と
    同じ。但し0.1≦k/(k+l')≦0.9であ
    る。]
  9. 【請求項9】ポリマーが下記一般式[17]で示される
    ポリマーである請求項1記載のポリマー。 【化10】 [式中、R1、R2、R3、R4、R6、R7、k及びm'は
    前記と同じ。(但し、0.2≦k/(k+m')≦0.
    9、0.1≦m'/(k+m')≦0.8である)であ
    る。]
  10. 【請求項10】ポリマーが下記一般式[17']で示さ
    れるポリマーである請求項9記載のポリマー。 【化11】 (式中、R4'はメチル基又はエチル基を表し、R1'は水
    素原子又はメチル基を表し、R7'はメトキシカルボニル
    基、シクロヘキシルオキシルオキシカルボニル基又はイ
    ソボニルオキシカルボニル基を表す。k及びm'は前記
    と同じ。)
  11. 【請求項11】ポリマーが下記一般式[7']で示され
    るポリマーである請求項1記載のポリマー。 (式中、R4'はメチル基又はエチル基を表し、R5'は水
    素原子、tert−ブトキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基又はテトラヒドロピラニルオキシ基を表す。k
    及びl'は前記と同じ。)
  12. 【請求項12】請求項1〜11の何れかのポリマーを含
    んでなる、レジスト組成物用ポリマー。
  13. 【請求項13】請求項1〜11の何れかのポリマーを含
    んでなる、レジスト組成物。
  14. 【請求項14】シリル化表面解像プロセス用である、請
    求項13に記載のレジスト組成物。
  15. 【請求項15】下記一般式[1]で示されるポリマー
    と、感放射線照射により酸を発生する化合物及びこれ等
    を溶解可能な溶剤を含んで成るレジスト組成物。 【化12】 [式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2及びR
    3は、夫々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状
    若しくは分岐状のアルキル基を表し(但し、R2及びR3
    が共に水素原子である場合を除く。)、R4は、炭素数
    1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、ア
    ラルキル基、又はフェニル基を表す。尚、R2とR3、R
    2とR4、又はR3とR4とで環を形成しても良い。R
    5は、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しく
    は環状のアルキル基、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若
    しくは環状のアルコキシ基、tert−ブトキシカルボニル
    オキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アセチルオ
    キシ基又は−OCH2COOC(CH3)3を表す。R6は水
    素原子またはシアノ基を表し、R7は−COOR8(但
    し、R8は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状
    のアルキル基又は炭素数7〜12の有橋脂環式炭化水素
    基を表す)、シアノ基又は一般式[8] 【化13】 (但し、R9は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐
    状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1〜6の直鎖
    状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表す。)を表
    す。尚、R6とR7とで−CO−O−CO−、−CO−N
    10−CO−(但し、R10は水素原子、炭素数1〜6の
    直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又は炭素数1
    〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基を表
    す)を形成していてもよい。また、kは正の整数を表
    し、l、m及びnは夫々独立して0または正の整数を表
    す(但し、0.1≦k/(k+l+m+n)≦0.9、
    0≦l/(k+l+m+n)≦0.9、0≦m/(k+
    l+m+n)≦0.8、及び0≦n/(k+l+m+
    n)<0.1であって、lとmとが共に0である場合を
    除く。)。]
  16. 【請求項16】ポリマーが下記一般式[6] 【化14】 (式中、m'は正の整数を表す。R1、R2、R3、R4
    5、R6、R7、k及びlは前記と同じ。)で示される
    ものである請求項15に記載の組成物。
  17. 【請求項17】ポリマーが下記一般式[6'] 【化15】 (式中、l'は正の整数を表す。R1、R2、R3、R4
    5、k及びnは前記と同じ。)で示されるものである
    請求項15に記載の組成物。
  18. 【請求項18】ポリマーが下記一般式[7] 【化16】 [式中、R1、R2、R3、R4,R5、k及びl'は前記と
    同じ。但し0.1≦k/(k+l')≦0.9であ
    る。]で示されるものである請求項15に記載の組成
    物。
  19. 【請求項19】ポリマーが下記一般式[17] 【化17】 [式中、R1、R2、R3、R4、R6、R7、k及びm'は
    前記と同じ。但し、0.2≦k/(k+m')≦0.
    9、0.1≦m'/(k+m')≦0.8である)であ
    る。]で示されるものである請求項15に記載の組成
    物。
  20. 【請求項20】シリル化表面解像プロセス用である、請
    求項15〜19の何れかに記載のレジスト組成物。
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