JP2001174984A - レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents

レジスト材料及びパターン形成方法

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勝也 竹村
Yoichi Osawa
洋一 大澤
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淳 渡辺
Shigehiro Nagura
茂広 名倉
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 光酸発生剤として下記一般式(1)で示
されるスルホニルジアゾメタン化合物を含むことを特徴
とするレジスト材料。 【化1】 (R1は炭素数1〜10のアルキル基、あるいは炭素数
6〜14のアリール基を示す。R2は炭素数1〜6のア
ルキル基を示す。GはSO2又はCOを示し、R3は炭素
数1〜10のアルキル基、あるいは炭素数6〜14のア
リール基を示す。pは0〜4の整数、qは1〜5の整数
であり、1≦p+q≦5である。nは1又は2であり、
mは0又は1である。また、n+m=2である。) 【効果】 本発明のスルホニルジアゾメタンを用いた化
学増幅型レジスト材料は、分子内にカルボン酸エステル
基を含有することより、解像性、焦点余裕度に優れ、P
EDが長時間にわたる場合にも線幅変動、形状劣化が少
なく、塗布後、現像後、剥離後の異物が少なく、現像後
のパターンプロファイル形状に優れ、微細加工に適した
高解像性を有し、特に遠紫外線リソグラフィーにおいて
大いに威力を発揮する。

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、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロ
トロン放射線などの放射線に感応する集積回路を作成す
るための化学増幅型レジスト材料等のレジスト材料及び
これを用いたパターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの高集積化と高速度化に伴い、パ
ターンルールの微細化が求められている中、次世代の微
細加工技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視され
ている。
【0003】近年、遠紫外線の光源として高輝度なKr
Fエキシマレーザー、更に波長の短いArFエキシマレ
ーザーを利用する技術が注目されており、露光光の短波
長化とレジスト材料の高解像度化で、より微細な加工技
術が要望されている。
【0004】このような観点から、近年開発された酸を
触媒とした化学増幅型レジスト材料は、感度、解像度、
ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有するもの
で、遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト材料
である。この化学増幅型レジスト材料には、露光部が除
去され未露光部が残るポジ型と露光部が残り未露光部が
除去されるネガ型がある。
【0005】アルカリ現像液を用いる化学増幅ポジ型レ
ジスト材料では、アルカリ可溶性のフェノールあるいは
カルボン酸の一部もしくは全部を酸に不安定な保護基
(酸不安定基)で保護した樹脂及び/又は化合物を露光
により生じた酸で触媒的に分解し、露光部にフェノール
あるいはカルボン酸を生じさせて露光部をアルカリ現像
液で除去する。また、同ネガ型レジスト材料では、アル
カリ可溶性のフェノールあるいはカルボン酸を有する樹
脂及び/又は化合物と酸で上記樹脂あるいは化合物を結
合(架橋)することのできる化合物(酸架橋剤)を露光
により生じた酸で架橋させて露光部をアルカリ現像液に
不溶化し、未露光部をアルカリ現像液で除去するもので
ある。
【0006】上記化学増幅ポジ型レジスト材料は、バイ
ンダーである酸不安定基を有する樹脂と放射線照射によ
り酸を発生する化合物(以下、光酸発生剤と略する)を
溶剤に溶解したレジスト溶液を調製し、基板上に種々の
方法で塗布し、必要により加熱し、溶媒を除去してレジ
スト膜を形成する。次いで、放射線照射、例えば遠紫外
線を光源としてこのレジスト膜に所定のマスクパターン
を通じて露光を行う。更に必要に応じて酸による触媒反
応を進めるために露光後の焼成(PEB:post e
xposure bake)を行い、アルカリ水溶液に
よる現像を行い、露光部のレジスト膜を除去することで
ポジ型のパターンプロファイルを得る。種々の方法で基
板をエッチングした後、残存するレジスト膜を剥離液に
よる溶解やアッシングにより除去して基板上にパターン
プロファイルを作成する。
【0007】KrFエキシマーレザー用の化学増幅ポジ
型レジスト材料には、フェノール系の樹脂、例えばポリ
ヒドロキシスチレンのフェノール性水酸基の水素原子の
一部あるいは全部を酸に不安定な保護基で保護した樹脂
が用いられており、光酸発生剤にはヨードニウム塩やス
ルホニウム塩、ビススルホニルジアゾメタン等が用いら
れてきた。更に、必要に応じて分子量3,000以下の
カルボン酸及び/又はフェノール誘導体等のカルボン酸
及び/又はフェノール性水酸基の水素原子の一部あるい
は全部を酸不安定基で保護した溶解阻止/促進化合物、
溶解特性向上のためのカルボン酸化合物、コントラスト
向上のための塩基性化合物、塗布性向上のための界面活
性剤等が添加される。
【0008】ここで、下記に示したような光酸発生剤の
ビススルホニルジアゾメタンは、感度、解像度に優れ、
スルホニウム塩やヨードニウム塩系の光酸発生剤に見ら
れるような樹脂への相溶性の悪さやレジスト溶剤への溶
解性の低さもなく、化学増幅型レジスト、特にKrFエ
キシマレーザーを用いた化学増幅ポジ型レジスト材料の
光酸発生剤として好適に用いられる。
【0009】
【化7】 しかしながら、これらの光酸発生剤は親油性が高く、レ
ジスト溶剤への溶解性には優れるものの、現像液への親
和性(溶解性)に劣り、現像時及び/又はレジスト除去
時に不溶物として(光酸発生剤単独もしくは樹脂との混
合物の形で)基板上に残る場合がある。
【0010】例えば、現像時には現像液への溶解性/親
和性の低いレジスト材料が露光部の現像されたスペース
部や、未露光部のライン上に異物として付着する。
【0011】また、親油性を下げるため置換基のないビ
ス(フェニルスルホニル)ジアゾメタンやアリール基の
代わりにアルキル基を有するビス(シクロヘキシルスル
ホニル)ジアゾメタンをレジスト材料の光酸発生剤とし
て用いた場合には、解像性が劣り、現像時及び/又はレ
ジスト膜除去時の不溶物の問題が解決されない。また、
露光から露光後の焼成(PEB:post expos
ure bake)が長引く場合(PED:post
exposure delay)には、パターンプロフ
ァイルが変動する場合が多く、アセタールを中心とした
酸不安定基を有する化学増幅ポジ型レジスト材料の場合
には未露光部の線幅が細くなる場合が多い。露光からP
EBの間は工程上長引く場合があり、変動のない安定し
たレジスト材料、即ちPED安定性のよいレジスト材料
が望まれる。
【0012】なお、異物対策としてではないが、ポジ型
レジスト材料のコントラスト向上の目的でジスルホンジ
アゾメタンに酸不安定基であるt−ブトキシカルボニル
オキシ基、エトキシエチル基やテトラヒドロピラニル基
を導入しているものもある(特開平10−90884号
公報)。しかしながら、本発明者らの検討では化合物の
安定性に欠き、また現像/レジスト除去時の異物に対す
る効果も十分ではない。
【0013】また、レジスト材料において2種以上の光
酸発生剤の使用(併用)は公知の技術であるが(特開平
8−123032号公報)、放射線の照射により3つ以
上のフッ素原子を有するスルホン酸を発生する化合物
と、放射線の照射によりフッ素原子を全くもたないスル
ホン酸を発生する化合物との組合わせからなる感放射線
性光酸発生剤を含有することにより、ナノエッジラフネ
スあるいは膜面荒れを生じることがなく、解像度が優れ
るとの報告や(特開平11−72921号公報)、アル
キルスルホニル基及びアリールスルホニル基を有するビ
ススルホニルジアゾメタンあるいはアリールスルホニル
基及びアルコキシ置換アリールスルホニル基を有するビ
ススルホニルジアゾメタンのような非対称ビススルホニ
ルジアゾメタンと酸不安定基を有するポリヒドロキシス
チレン誘導体を重合体として用いたレジスト材料が、従
来品と同等以上の解像力、十分な感度及び耐熱性に著し
く優れるとの報告がある(特開平11−38604号公
報)。しかしながら、本発明者らの検討では、解像性及
び現像時のパターン上の異物に対する効果において満足
できず、更に左右非対称のビススルホニルジアゾメタン
は、合成的、工業的に困難である。
【0014】一方、微細化に伴う解像性の向上を目的と
して多価エノールエーテル化合物とポリヒドロキシスチ
レンに代表されるアルカリ可溶性樹脂を基板上で熱架橋
させ、放射線照射、PEB等の工程を経てパターンを得
るポジ型感光性組成物(特開平6−148889号公
報)、感光性酸発生体と重合体であってヒドロキシスチ
レンとアクリレート、メタクリレート又はアクリルレー
トとメタクリレートの混合物とを含む感光性レジスト組
成物(特開平6−266112号公報)が報告されてい
るが、解像性パターンプロファイル形状が満足ではな
く、また上記既存のビススルホニルジアゾメタンを用い
た場合には現像/レジスト除去時の異物の問題がある。
【0015】感光剤あるいは光酸発生剤の溶解性は、非
化学増幅型レジスト材料のキノンジアジド感光剤を用い
たころから問題となっており、具体的には光酸発生剤の
レジスト溶剤への溶解性や光酸発生剤と樹脂との相溶
性、露光、PEB後の光分解物と非分解物(光酸発生
剤)の現像液との溶解性(親和性)、更にはレジスト除
去(剥離)時の除去溶剤との溶解性の問題である。これ
らが悪い場合には、保存中に光酸発生剤の析出、濾過困
難、塗布むら、ストリエーション、レジスト感度異常、
現像後のパターン上/スペース部の異物、溶け残り、染
み等の問題を生じる可能性がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】レジスト材料の光酸発
生剤としては、レジスト溶剤及び樹脂に対する溶解性
(相溶性)が十分高いこと、保存安定性が良好であるこ
と、毒性がないこと、塗布性が良好であること、現像後
のパターン形成時、更にはレジスト剥離時に異物を生じ
ないこと、パターンプロファイル形状、PED安定性が
良好であることが求められるが、従来の光酸発生剤、特
にジアゾジスルホン系光酸発生剤はこれらをすべて満た
していない。
【0017】最近において、集積回路のパターンの微細
化に伴い、解像性はもちろんのこと、現像後、剥離後の
異物の問題はより厳しくなってきた。
【0018】本発明の目的は、上記の種々問題を解決し
つつ、特に塗布後、現像後、剥離後の異物が少なく、現
像後のパターンプロファイル形状に優れたレジスト材
料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料等の化学増幅型レ
ジスト材料及びパターン形成方法を提供するものであ
る。
【0019】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、光酸発生剤として下記一般式(1)、特に一般式
(1a)で示されるスルホニルジアゾメタン化合物を含
むことにより、溶解性、保存安定性、塗布性に優れ、P
EDが長時間にわたる場合にも線幅変動、形状劣化が少
なく、塗布後、現像後、剥離後の異物が少なく、現像後
のパターンプロファイル形状に優れ、微細加工に適した
高解像性を有し、特に遠紫外線リソグラフィーにおいて
大いに威力を発揮することを見出した。特に酸の作用で
C−O−C結合が切断し、アルカリ現像液に対する溶解
性が変化する樹脂を用いた化学増幅ポジ型レジスト材料
等の化学増幅型レジスト材料の光酸発生剤に上記一般式
(1)、特に一般式(1a)で示されるスルホニルジア
ゾメタン化合物を含むことにより、上記効果に優れ、特
に遠紫外線リソグラフィーにおいて大いに威力を発揮す
ることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【0020】即ち、本発明は、下記レジスト材料及びパ
ターン形成方法を提供する。 請求項1:光酸発生剤として下記一般式(1)で示され
るスルホニルジアゾメタン化合物を含むことを特徴とす
るレジスト材料。
【0021】
【化8】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。R2
は同一でも異なってもよく、炭素数1〜6の直鎖状、分
岐状又は環状のアルキル基を示す。GはSO2又はCO
を示し、R3は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環
状の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数
6〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。p
は0〜4の整数、qは1〜5の整数であり、1≦p+q
≦5である。nは1又は2であり、mは0又は1であ
る。また、n+m=2である。)
【0022】請求項2:光酸発生剤として下記一般式
(1a)で示されるビススルホニルジアゾメタン化合物
を含むことを特徴とするレジスト材料。
【0023】
【化9】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。)
【0024】請求項3:(A)酸の作用でアルカリ現像
液に対する溶解性が変化する樹脂、(B)放射線照射に
より酸を発生する上記一般式(1)又は(1a)で示さ
れるスルホニルジアゾメタン化合物を含むことを特徴と
する化学増幅型レジスト材料。
【0025】請求項4:更に、(C)上記(B)成分以
外の放射線照射により酸を発生する化合物を含む請求項
3記載のレジスト材料。
【0026】請求項5:(A)成分の樹脂が、酸の作用
でC−O−C結合が切断することによりアルカリ現像液
に対する溶解性が変化する置換基を有する樹脂である請
求項3又は4記載のレジスト材料。
【0027】請求項6:(A)成分の樹脂が、フェノー
ル性水酸基の水素原子が1種又は2種以上の酸不安定基
によってフェノール性水酸基の水素原子全体の平均0モ
ル%を超え80モル%以下の割合で置換されている重量
平均分子量3,000〜100,000の高分子化合物
である請求項5記載のレジスト材料。
【0028】請求項7:(A)成分の樹脂が、下記一般
式(2)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物
のフェノール性水酸基の水素原子が1種又は2種以上の
酸不安定基によってフェノール性水酸基の水素原子全体
の平均0モル%を超え80モル%以下の割合で置換され
ている重量平均分子量3,000〜100,000の高
分子化合物である請求項6記載のレジスト材料。
【0029】
【化10】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y
≦5を満足する数である。)
【0030】請求項8:(A)成分の樹脂が、フェノー
ル性水酸基の水素原子の一部が1種又は2種以上の酸不
安定基により部分置換され、かつ残りのフェノール性水
酸基の水素原子が式(2)で示される高分子化合物のフ
ェノール性水酸基全体の平均0モル%を超え50モル%
以下の割合で下記一般式(3a)又は(3b)で示され
るC−O−C基を有する架橋基により分子内及び/又は
分子間で架橋されている高分子化合物である請求項7記
載のレジスト材料。
【0031】
【化11】 (式中、R7、R8は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。また、R7
8は環を形成してもよく、環を形成する場合にはR 7
8はそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアル
キレン基を示す。R9は炭素数1〜10の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキレン基を示し、aは1〜7の整数、
bは0又は1〜10の整数である。Aは、a+1価の炭
素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、
芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基は
ヘテロ原子を介在していてもよく、また、その炭素原子
に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、
カルボニル基又はハロゲン原子によって置換されていて
もよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−N
HCONH−を示す。)
【0032】請求項9:(A)成分の樹脂が、下記一般
式(2a’)の繰り返し単位を有する高分子化合物のp
−ヒドロキシスチレン及び/又はα−メチル−p−ヒド
ロキシスチレンと、そのフェノール性水酸基の水素原子
の一部が1種又は2種以上の酸不安定基により部分置換
された単位と、かつアクリル酸エステル及び/又はメタ
クリル酸エステルとを含むコポリマーであり、アクリル
酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルが酸不安定
基で保護されたエステルで、高分子化合物中におけるア
クリル酸エステル及びメタクリル酸エステルに基づく単
位が平均0モル%を超え50モル%以下の割合で含有さ
れており、(A)成分の樹脂全体に対し酸不安定基が平
均0モル%を超え80モル%以下の割合で置換されてい
る重量平均分子量3,000〜100,000の高分子
化合物である請求項5記載のレジスト材料。
【0033】
【化12】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
し、R6は酸不安定基を示す。R6aは水素原子又は酸不
安定基であるが、少なくとも一部が酸不安定基である。
xは0又は正の整数、yは正の整数である。x+y≦5
を満足する数であり、M、Nは正の整数で、Lは0又は
正の整数であり、0<N/(M+N)≦0.5、及び0
<(N+L)/(M+N+L)≦0.8を満足する数で
ある。)
【0034】請求項10:酸不安定基が下記一般式
(4)〜(7)で示される基、炭素数4〜20、好まし
くは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞ
れ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜2
0のオキソアルキル基、炭素数7〜20のアリール基置
換アルキル基である請求項6乃至9のいずれか1項記載
のレジスト材料。
【0035】
【化13】 (式中、R10、R11は水素原子又は炭素数1〜18、好
ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル
基を示し、R12は炭素数1〜18、好ましくは1〜10
の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水
素基を示し、R10とR11、R10とR12、R11とR12とは
環を形成してもよく、環を形成する場合にはR10
11、R12はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜
10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R13
炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル
基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキ
ルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上
記一般式(4)で示される基である。zは0〜6の整数
である。R14は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状
のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよ
いアリール基を示し、h’は0又は1、iは0、1、
2、3のいずれかであり、2h’+i=2又は3を満足
する数である。R15は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されてい
てもよいアリール基を示し、R16〜R25はそれぞれ独立
に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでも
よい1価の炭化水素基を示し、R16〜R25は互いに環を
形成していてもよく(例えば、R16とR17、R16
18、R17とR19、R18とR19、R20とR21、R22とR
23等)、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含
んでもよい2価の炭化水素基を示し、上記1価の炭化水
素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を
例示できる。また、R 16〜R25は隣接する炭素に結合す
るもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成して
もよい(例えば、R16とR18、R18とR24、R22とR24
等)。)
【0036】請求項11:更に、(D)塩基性化合物を
配合することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか
1項記載のレジスト材料。
【0037】請求項12:更に、(E)有機酸誘導体を
配合することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか
1項記載のレジスト材料。
【0038】請求項13:溶剤の成分としてプロピレン
グリコールアルキルエーテルアセテート及び/又は乳酸
アルキルエステルを含む請求項1乃至12のいずれか1
項記載のレジスト材料。
【0039】請求項14:(i)請求項1乃至13のい
ずれか1項に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工
程と、(ii)次いで加熱処理後、フォトマスクを介し
て波長300nm以下の高エネルギー線又は電子線で露
光する工程と、(iii)必要に応じて加熱処理した
後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴と
するパターン形成方法。
【0040】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のレジスト材料は、下記一般式(1)で示される
新規なスルホニルジアゾメタン化合物を光酸発生剤とし
て含有する。
【0041】
【化14】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。R2
は同一でも異なってもよく、炭素数1〜6の直鎖状、分
岐状又は環状のアルキル基を示す。GはSO2又はCO
を示し、R3は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環
状の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数
6〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。p
は0〜4の整数、qは1〜5の整数であり、1≦p+q
≦5である。nは1又は2であり、mは0又は1であ
る。また、n+m=2である。)
【0042】この場合、式(1)のスルホニルジアゾメ
タンとしては、特に下記一般式(1a)で示されるアル
キル又はアリールカルボニルオキシフェニル基を有する
ビススルホニルジアゾメタンが好ましい。
【0043】
【化15】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。)
【0044】上記式(1)及び(1a)において、R1
は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の置換もし
くは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6〜14の置
換もしくは非置換のアリール基を示し、具体的にはメチ
ル基、エチル基、n−プロピル基、sec−プロピル
基、n−ブチル基、sec−ブチル基、iso−ブチル
基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、sec−ペ
ンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基等の直鎖状、分岐状又は環状の置換もしくは
非置換のアルキル基、あるいはフェニル基、4−メチル
フェニル基、4−エチルフェニル基、4−メトキシフェ
ニル基、4−tert−ブチルフェニル基、2,4−ジ
メチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル
基、2,4,6−トリイソプロピルフェニル基、1−ナ
フチル基、2−ナフチル基等のアルコキシ置換又は非置
換のアリール基が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。
【0045】また、上記式(1)において、R2は同一
でも異なってもよく、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、sec−プロピル基、n−ブチ
ル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert
−ブチル基、n−ペンチル基、sec−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
の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。GはSO 2又は
COを示し、R3は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭
素数6〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示
す。具体的に、R3はメチル基、エチル基、n−プロピ
ル基、sec−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブ
チル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−
ペンチル基、sec−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の直鎖状、分岐状
又は環状のアルキル基、あるいはフェニル基、4−メチ
ルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−メトキシフ
ェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−te
rt−ブトキシフェニル基、4−シクロヘキシルフェニ
ル基、4−シクロヘキシロキシフェニル基、2,4−ジ
メチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル
基、2,4,6−トリイソプロピルフェニル基、1−ナ
フチル基、2−ナフチル基等のアルコキシ置換又は非置
換のアリール基が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。pは0〜4の整数、qは1〜5の整数であ
り、1≦p+q≦5である。nは1又は2であり、mは
0又は1である。また、n+m=2である。
【0046】なお、上記スルホニルジアゾメタンの合成
方法は、下記の通りであるが、これに限定されるもので
はない。
【0047】まず、n=2の場合、即ち対称型のビスス
ルホニルジアゾメタンの場合には、特開平3−1038
54号公報のように、置換チオフェノールをジクロロメ
タンと塩基性条件下で縮合することが望ましい。より好
ましくは、p−ヒドロキシチオフェノール等の水酸基含
有のチオフェノールをメタノール、エタノール等のアル
コール溶媒中で塩基として水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムを用いてジクロロメタンと縮合させ、ホルムアル
デヒド(ヒドロキシフェニルチオ)アセタールを得る方
法がある。
【0048】
【化16】 (p、q、R2は上記と同じ) あるいは置換チオフェノールをホルムアルデヒド(パラ
ホルムアルデヒド)と硫酸、トリフルオロメタンスルホ
ン酸のような酸性条件下で縮合することもできる。
【0049】また、n=1の場合、即ち非対称のスルホ
ニルジアゾメタンの場合には、ハロメチルチオエーテル
とヒドロキシチオフェノールあるいはα−ハロメチルケ
トンとヒドロキシチオフェノールを反応させる。ハロメ
チルチオエーテルは対応するチオールとホルムアルデヒ
ド、塩化水素から調製することができる(J.Am.C
hem.Soc.,86.4383(1964),J.
Am.Chem.Soc.,67.655(194
5),米国特許第2,354,229号公報)。
【0050】
【化17】 (p、q、R2、R3は上記と同じ。Xはハロゲン原子を
示す。)
【0051】次いで、R1COX(Xはハロゲン原子を
示す)あるいは(R1CO)2O、即ち対応するカルボン
酸ハライドあるいはカルボン酸無水物と反応させる。
【0052】
【化18】 (p、q、n、m、R1、R2、R3、Xは上記と同じ。
G’’はSあるいはCOを示す。)
【0053】更に、特開平4−211258号公報のよ
うに、タングステン酸ナトリウム等の存在下、過酸化水
素水等の酸化剤で酸化し、対応するスルホニルメタンを
得る。
【0054】
【化19】 (p、q、n、m、R1、R2、R3、X、G’’、Gは
上記と同じ。)
【0055】これを塩基性条件下、p−トルエンスルホ
ニルアジド、p−ドデシルベンゼンスルホニルアジド、
p−アセトアミドベンゼンスルホニルアジド等でジアゾ
化することで目的のビススルホニルジアゾメタンを得
る。
【0056】
【化20】 (p、q、n、m、R1、R2、R3、Gは上記と同
じ。)
【0057】また、上記のホルムアルデヒド(ヒドロキ
シフェニルチオ)アセタールと対応するスルホニルハラ
イドあるいはスルホン酸無水物とを反応させてスルホン
酸エステルを導入する代わりに、ホルムアルデヒド(ヒ
ドロキシフェニルチオ)アセタールを過酸化水素水等の
酸化剤で酸化し、(ヒドロキシフェニルスルホニル)メ
タンを得た後、R1COX(Xはハロゲン原子を示す)
あるいは(R1CO)2O、即ち対応するカルボン酸ハラ
イドあるいはカルボン酸無水物を反応させて(アルキル
又はアリールカルボニルオキシフェニルスルホニル)メ
タンを合成し、次いで上記方法でジアゾ化させてもよ
い。
【0058】
【化21】 (p、q、n、m、R1、R2、R3、X、G’’、Gは
上記と同じ。)
【0059】更には、ビス(ヒドロキシフェニルスルホ
ニル)メタンをジアゾ化した後に対応するスルホニルハ
ライドあるいはスルホン酸無水物とを反応させ、スルホ
ン酸エステルを導入する方法もある。
【0060】
【化22】 (p、q、n、m、R1、R2、R3、X、Gは上記と同
じ。)
【0061】しかしながら、上記方法では(ヒドロキシ
フェニルスルホニル)メタンの水溶性が高く、単離、精
製に困難な場合が多く、フェノール性水酸基を持つビス
スルホニルメタンのジアゾ化は困難を伴う場合が多い。
【0062】本発明の式(1)及び(1a)で示される
スルホニルジアゾメタンの例として、ビス(4−アセチ
ルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4
−ピバロイルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(4−(n−ブチリルオキシ)
フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−(is
o−ブチリルオキシ)フェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(4−(シクロヘキシルカルボニルオキシフェ
ニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−ベンゾイル
オキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−
(4’−トルエンカルボニルオキシ)フェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスル
ホニル)(メチルスルホニル)ジアゾメタン、(4−ア
セチルオキシフェニルスルホニル)(tert−ブチル
スルホニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェ
ニルスルホニル)(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾ
メタン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)
(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、(4−アセチル
オキシフェニルスルホニル)(p−トルエンスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスル
ホニル)(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジア
ゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)
(4−tert−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメ
タン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)(4
−tert−ブトキシフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、(4−プロピオニルカルボニルオキシフェニルスル
ホニル)(メチルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プ
ロピオニルオキシフェニルスルホニル)(tert−ブ
チルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオ
キシフェニルスルホニル)(シクロヘキシルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシフェニル
スルホニル)(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、
(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(p−
トルエンスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニ
ルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチルフェ
ニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオ
キシフェニルスルホニル)(4−tert−ブチルフェ
ニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオ
キシフェニルスルホニル)(4−tert−ブトキシフ
ェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブ
チリルオキシフェニルスルホニル)(メチルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフ
ェニルスルホニル)(tert−ブチルスルホニル)ジ
アゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニル
スルホニル)(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタ
ン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニ
ル)(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、(4−(i
so−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(p−トル
エンスルホニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチ
リルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチルフ
ェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブ
チリルオキシフェニルスルホニル)(4−tert−ブ
チルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−(is
o−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(4−ter
t−ブトキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4
−アセチルオキシフェニルスルホニル)(メチルカルボ
ニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルス
ルホニル)(tert−ブチルカルボニル)ジアゾメタ
ン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)(シク
ロヘキシルカルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチル
オキシフェニルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾメタ
ン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)(p−
トルエンカルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオ
キシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチルフェニル
カルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェ
ニルスルホニル)(4−tert−ブチルフェニルカル
ボニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニル
スルホニル)(4−tert−ブトキシフェニルカルボ
ニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシフェニ
ルスルホニル)(メチルカルボニル)ジアゾメタン、
(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(te
rt−ブチルカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピ
オニルオキシフェニルスルホニル)(シクロヘキシルカ
ルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシフ
ェニルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾメタン、(4
−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(p−トル
エンカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオ
キシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチルフェニル
カルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシ
フェニルスルホニル)(4−tert−ブチルフェニル
カルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシ
フェニルスルホニル)(4−tert−ブトキシフェニ
ルカルボニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリ
ルオキシフェニルスルホニル)(メチルカルボニル)ジ
アゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニル
スルホニル)(tert−ブチルカルボニル)ジアゾメ
タン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニルスルホ
ニル)(シクロヘキシルカルボニル)ジアゾメタン、
(4−(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)
(ベンゾイル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリ
ルオキシフェニルスルホニル)(p−トルエンカルボニ
ル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフ
ェニルスルホニル)(2,4−ジメチルフェニルカルボ
ニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシ
フェニルスルホニル)(4−tert−ブチルフェニル
カルボニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリル
オキシフェニルスルホニル)(4−tert−ブトキシ
フェニルカルボニル)ジアゾメタン等が挙げられるが、
これに限定されるものではない。
【0063】上記一般式(1)又は(1a)で示される
スルホニルジアゾメタン化合物は、紫外線、遠紫外線、
電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロ
ン放射線などの放射線に感応する集積回路を作成するた
めのレジスト材料として、特に化学増幅型レジスト材料
の光酸発生剤として好適に用いられる。
【0064】本発明の一般式(1)又は(1a)で示さ
れるスルホニルジアゾメタンを含むレジスト材料はポジ
型及びネガ型として用いることができる。具体的態様は
下記の通りである。 <1>(A)酸の作用でアルカリ現像液に対する溶解性
が変化する樹脂 (B)上記一般式(1)又は(1a)で示される放射線
照射により酸を発生するスルホニルジアゾメタン化合物 (F)有機溶剤 を含むことを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料 <2>更に(C)放射線照射により酸を発生する(B)
成分以外の光酸発生剤を含むことを特徴とする<1>記
載の化学増幅ポジ型レジスト材料 <3>更に(G)酸の作用でアルカリ現像液に対する溶
解性が変化する分子量3,000以下の化合物を含むこ
とを特徴とする<1>、<2>記載の化学増幅ポジ型レ
ジスト材料 <4>更に(D)塩基性添加物を含むことを特徴とする
<1>〜<3>記載の化学増幅ポジ型レジスト材料 <5>更に (E)有機酸誘導体 を含むことを特徴とする<1>〜<4>記載の化学増幅
ポジ型レジスト材料 <6>(B)上記一般式(1)又は(1a)で示される
放射線照射により酸を発生するスルホニルジアゾメタン
化合物 (F)有機溶剤 (H)アルカリ可溶性樹脂 (I)酸の作用により架橋構造を形成する酸架橋剤 を含むことを特徴とする化学増幅ネガ型レジスト材料 <7>更に(C)を含むことを特徴とする<6>記載の
化学増幅ネガ型レジスト材料 <8>更に(D)を含むことを特徴とする<6>、<7
>記載の化学増幅ネガ型レジスト材料が挙げられるが、
これに限定されるものではない。以下、詳細に各成分に
つき記載する。
【0065】(F)成分の有機溶剤としては、酢酸ブチ
ル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、酢酸3−メトキ
シブチル、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、
シクロヘキサノン、シクロペンタノン、3−エトキシエ
チルプロピオネート、3−エトキシメチルプロピオネー
ト、3−メトキシメチルプロピオネート、アセト酢酸メ
チル、アセト酢酸エチル、ジアセトンアルコール、ピル
ビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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エチ
ルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル
プロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエー
テルプロピオネート、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、ジエ
チレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノエチルエーテル、3−メチル−3−メトキシ
ブタノール、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキ
シド、γブチロラクトン、プロピレングリコールメチル
エーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエー
テルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテ
ルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピ
ル、テトラメチレンスルホン等が挙げられるが、これに
限定されるものではない。特に好ましいものは、プロピ
レングリコールアルキルエーテルアセテート、乳酸アル
キルエステルである。これらの溶剤は単独でも2種以上
混合してもよい。好ましい混合溶剤の例はプロピレング
リコールアルキルエーテルアセテートと乳酸アルキルエ
ステルである。なお、本発明におけるプロピレングリコ
ールアルキルエーテルアセテートのアルキル基は炭素数
1〜4のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基
等が挙げられるが、中でもメチル基、エチル基が好適で
ある。また、このプロピレングリコールアルキルエーテ
ルアセテートには1,2置換体と1,3置換体があり、
置換位置の組合せで3種の異性体があるが、単独あるい
は混合いずれの場合でもよい。
【0066】また、上記の乳酸アルキルエステルのアル
キル基は炭素数1〜4のもの、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基等が挙げられるが、中でもメチル基、エ
チル基が好適である。
【0067】溶剤としてプロピレングリコールアルキル
エーテルアセテートを添加する際には全溶剤に対して5
0重量%以上とすることが好ましく、乳酸アルキルエス
テルを添加する際には全溶剤に対して50重量%以上と
することが好ましい。また、プロピレングリコールアル
キルエーテルアセテートと乳酸アルキルエステルの混合
溶剤を溶剤として用いる際には、その合計量が全溶剤に
対して50重量%以上であることが好ましい。この場
合、更に好ましくは、プロピレングリコールアルキルエ
ーテルアセテートを60〜95重量%、乳酸アルキルエ
ステルを5〜40重量%の割合とすることが好ましい。
プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートが少
ないと、塗布性劣化等の問題があり、多すぎると溶解性
不十分、パーティクル、異物の発生の問題がある。
【0068】乳酸アルキルエステルが少ないと溶解性不
十分、パーティクル、異物の増加等の問題があり、多す
ぎると粘度が高くなり塗布性が悪くなる上、保存安定性
の劣化等の問題がある。
【0069】(A)成分の酸の作用でアルカリ現像液に
対する溶解性が変化する樹脂としては、特に制限されな
いが、アルカリ可溶性樹脂のフェノール性水酸基及び/
又はカルボキシル基の一部あるいは全部をC−O−Cを
有する酸に不安定な保護基で保護したものが好ましい。
【0070】上記のフェノール性水酸基及び/又はカル
ボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、p−
ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、α−メ
チル−p−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシ2−メ
チルスチレン、4−ヒドロキシ3−メチルスチレン、メ
タクリル酸、アクリル酸のホモあるいはコポリマーや、
これらのポリマーの末端にカルボン酸誘導体、ジフェニ
ルエチレン等を導入したコポリマーが挙げられる。
【0071】更にアルカリ現像液への溶解性を極端に低
下させないような割合で、上記のユニットの他に、スチ
レン、α−メチルスチレン、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、ヒドロキシスチレンの水素添加物、
無水マレイン酸、マレイミド等のアルカリ溶解性部位を
もたないユニットを導入したコポリマーでもよい。ここ
で、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの置換
基としては、酸により分解が起こらないものであればい
ずれのものでもよい。具体的には、炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基等の芳香
族基などが挙げられるが、これに限定されるものではな
い。
【0072】アルカリ可溶性樹脂の例を以下に示すが、
これは(A)成分の酸の作用でアルカリ現像液に対する
溶解性が変化する樹脂の原料及び(H)成分のアルカリ
可溶性樹脂としても用いることができる。例としては、
ポリp−ヒドロキシスチレン、ポリm−ヒドロキシスチ
レン、ポリ4−ヒドロキシ2−メチルスチレン、ポリ4
−ヒドロキシ−3−メチルスチレン、ポリα−メチルp
−ヒドロキシスチレン、部分水素添加ポリp−ヒドロキ
シスチレンコポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン
−α−メチルp−ヒドロキシスチレン)コポリマー、ポ
リ(p−ヒドロキシスチレン−α−メチルスチレン)コ
ポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン)
コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−m−ヒド
ロキシスチレン)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシス
チレン−スチレン)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシ
スチレン−アクリル酸)コポリマー、ポリ(p−ヒドロ
キシスチレン−メタクリル酸)コポリマー、ポリ(p−
ヒドロキシスチレン−メチルアクリレート)コポリマ
ー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−アクリル酸−メチ
ルメタクリレート)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシ
スチレン−メチルアクリレート)コポリマー、ポリ(p
−ヒドロキシスチレン−メタクリル酸−メチルメタクリ
レート)コポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル
酸、ポリ(アクリル酸−メチルアクリレート)コポリマ
ー、ポリ(メタクリル酸−メチルメタクリレート)コポ
リマー、ポリ(アクリル酸−マレイミド)コポリマー、
ポリ(メタクリル酸−マレイミド)コポリマー、ポリ
(p−ヒドロキシスチレン−アクリル酸−マレイミド)
コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−メタクリ
ル酸−マレイミド)コポリマー等が挙げられるが、これ
らの組合わせに限定されるものではない。
【0073】好ましくは、ポリp−ヒドロキシスチレ
ン、部分水素添加ポリp−ヒドロキシスチレンコポリマ
ー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン)コポリ
マー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−アクリル酸)コ
ポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−メタクリル
酸)コポリマーが挙げられる。
【0074】特に、下記の単位(2)又は(2’)を有
するアルカリ可溶性樹脂が好ましい。
【0075】
【化23】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y
≦5を満足する数である。M、Nは正の整数で、0<N
/(M+N)≦0.5を満足する数である。)
【0076】分子量は重量平均分子量で3,000〜1
00,000が好ましく、3,000未満ではポリマー
としての能力として劣り、耐熱性が低く、成膜性が十分
でない場合が多く、100,000を超えると分子量が
大きすぎるため、現像液への溶解性、レジスト溶剤への
溶解性等に問題を生じる。また、分散度は3.5以下、
好ましくは1.5以下が好ましい。分散度が3.5より
大きいと解像性が劣化する場合が多い。製造方法には特
に限定されないが、ポリ−p−ヒドロキシスチレン等に
はリビングアニオン重合を用いることで分散度の低い
(狭分散性の)ポリマーを合成することができる。
【0077】本発明の上記一般式(1)で示されるスル
ホニルジアゾメタンを用いたレジスト材料は、(A)成
分として、C−O−C結合(酸不安定基)を有し、酸の
作用でC−O−C結合が切断することによりアルカリ現
像液に対する溶解性が変化する樹脂(特に上記アルカリ
可溶性樹脂)を用いることが有効であり、特に上記式
(2)の繰り返し単位を有し、そのフェノール性水酸基
の水素原子が1種又は2種以上の酸不安定基によってフ
ェノール性水酸基の水素原子全体の平均0モル%を超え
80モル%以下の割合で置換されている重量平均分子量
3,000〜100,000の高分子化合物が好まし
い。
【0078】あるいは、上記式(2’)の繰り返し単位
を有する高分子化合物(p−ヒドロキシスチレン及び/
又はα−メチル−p−ヒドロキシスチレンと、アクリル
酸及び/又はメタクリル酸とを含むコポリマー)におい
て、フェノール性水酸基の水素原子の一部が1種又は2
種以上の酸不安定基により部分置換されたもの、かつア
クリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルとを
含むコポリマーであり、アクリル酸エステル及び/又は
メタクリル酸エステルが酸不安定基で保護されたエステ
ルで、高分子化合物中におけるアクリル酸エステル及び
メタクリル酸エステルに基づく単位が平均0モル%を超
え50モル%以下の割合で含有されている高分子化合物
が好ましく、更にp−ヒドロキシスチレン及び/又はα
−メチル−p−ヒドロキシスレンのフェノール性水酸基
の水素原子の一部が1種又は2種以上の酸不安定基によ
り置換されていてもよい。この場合、高分子化合物中の
アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルと
酸不安定基により置換されたp−ヒドロキシスチレン及
び/又はα−メチル−p−ヒドロキシスレンに基づく単
位は平均0モル%を超え80モル%以下の割合で含有し
ている高分子化合物が好ましい。
【0079】このような高分子化合物としては、下記一
般式(2a)又は式(2a’)で示される繰り返し単位
を有する重量平均分子量3,000〜100,000の
高分子化合物が挙げられる。
【0080】
【化24】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
し、R6は酸不安定基を示す。R6aは水素原子又は酸不
安定基であるが、少なくとも一部、好ましくは全部が酸
不安定基である。xは0又は正の整数、yは正の整数で
あり、x+y≦5を満足する数であり、yが2以上の場
合、R6は互いに同一であっても異なっていてもよい。
S、Tは正の整数で、0<S/(S+T)≦0.8であ
り、M、Nは正の整数で、Lは0又は正の整数であり、
0<N/(M+N)≦0.5、及び0<(N+L)/
(M+N+L)≦0.8を満足する数である。)
【0081】なお、R5は炭素数1〜8の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキル基を示し、直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、
tert−ブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチ
ル基等を例示できる。
【0082】ここで、酸不安定基としてアルカリ可溶性
樹脂のフェノール性水酸基の一部、カルボキシル基の一
部あるいは全部をC−O−C結合を有する酸に不安定な
置換基で保護する場合、酸不安定基としては、種々選定
されるが、特に下記一般式(4)〜(7)で示される
基、炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキ
ル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアル
キルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基、炭
素数7〜20のアリール基置換アルキル基等であること
が好ましい。
【0083】
【化25】
【0084】式中、R10、R11は水素原子又は炭素数1
〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−
ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル
基等を例示できる。R12は炭素数1〜18、好ましくは
1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価
の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキ
ル基が挙げられ、更にこれらの水素原子の一部が水酸
基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミ
ノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的に
は下記の置換アルキル基等が例示できる。
【0085】
【化26】
【0086】R10とR11、R10とR12、R11とR12とは
環を形成してもよく、環を形成する場合にはR10
11、R12はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜
10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。
【0087】R13は炭素数4〜20、好ましくは4〜1
5の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1
〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソ
アルキル基又は上記一般式(4)で示される基を示し、
三級アルキル基として具体的には、tert−ブチル
基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル
基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペ
ンチル基、1−イソプロピルシクロペンチル基、1−ブ
チルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、
1−エチルシクロヘキシル基、1−イソプロピルシクロ
ヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル
−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘ
キセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が挙げ
られ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメ
チルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−ter
t−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基と
して具体的には、3−オキソシクロヘキシル基、4−メ
チル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−
2−オキソオキソラン−5−イル基等が挙げられる。z
は0〜6の整数である。
【0088】R14は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は
環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていて
もよいアリール基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のア
ルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチ
ル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−
ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シク
ロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチ
ルエチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシル
エチル基等を例示でき、置換されていてもよいアリール
基として具体的にはフェニル基、メチルフェニル基、ナ
フチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル
基等を例示できる。h’は0又は1、iは0、1、2、
3のいずれかであり、2h’+i=2又は3を満足する
数である。
【0089】R15は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は
環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていて
もよいアリール基を示し、具体的にはR14と同様のもの
が例示できる。R16〜R25はそれぞれ独立に水素原子又
は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭
化水素基を示し、メチル基、エチル基、プロピル基、イ
ソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、te
rt−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、
n−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、
シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シ
クロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シク
ロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基等の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の
一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキ
シカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ
基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ
基等に置換されたものを例示できる。R16〜R25は互い
に環を形成していてもよく(例えば、R16とR17、R 16
とR18、R17とR19、R18とR19、R20とR21、R22
23等)、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を
含んでもよい2価の炭化水素基を示し、上記1価の炭化
水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等
を例示できる。また、R16〜R25は隣接する炭素に結合
するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成し
てもよい(例えば、R16とR18、R18とR24、R22とR
24等)。
【0090】上記式(4)で示される酸不安定基のうち
直鎖状又は分岐状のものとしては、具体的には下記の基
が例示できる。
【0091】
【化27】
【0092】上記式(4)で示される酸不安定基のうち
環状のものとしては、具体的にはテトラヒドロフラン−
2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル
基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテト
ラヒドロピラン−2−イル基等が例示できる。
【0093】上記式(5)の酸不安定基としては、具体
的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブ
トキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカル
ボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、
1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1
−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エ
チルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシ
クロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−
2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル
−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1
−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒ
ドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒ
ドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示でき
る。
【0094】上記式(6)の酸不安定基としては、具体
的には1−メチルシクロペンチル、1−エチルシクロペ
ンチル、1−n−プロピルシクロペンチル、1−イソプ
ロピルシクロペンチル、1−n−ブチルシクロペンチ
ル、1−sec−ブチルシクロペンチル、1−メチルシ
クロヘキシル、1−エチルシクロヘキシル、3−メチル
−1−シクロペンテン−3−イル、3−エチル−1−シ
クロペンテン−3−イル、3−メチル−1−シクロヘキ
セン−3−イル、3−エチル−1−シクロヘキセン−3
−イル等が例示できる。上記式(7)の酸不安定基とし
ては、具体的には下記の基が例示できる。
【0095】
【化28】
【0096】炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三
級アルキル基としては、tert−ブチル基、tert
−アミル基、3−エチル−3−ペンチル基、ジメチルベ
ンジル基等が挙げられる。各アルキル基がそれぞれ炭素
数1〜6のトリアルキルシリル基としてはトリメチルシ
リル基、トリエチルシリル基、tert−ブチルジメチ
ルシリル基等が挙げられる。炭素数4〜20のオキソア
ルキル基としては、3−オキソシクロヘキシル基、下記
式で示される基が挙げられる。
【0097】
【化29】
【0098】炭素数7〜20のアリール基置換アルキル
基としては、ベンジル基、メチルベンジル基、ジメチル
ベンジル基、ジフェニルメチル基、1,1−ジフェニル
エチル基等が挙げられる。
【0099】本発明の上記一般式(1)で示されるスル
ホニルジアゾメタンを用いたレジスト材料において、
(A)成分の樹脂は、上記フェノール性水酸基の水素原
子の一部が1種又は2種以上の酸不安定基により部分置
換され、かつ残りのフェノール性水酸基の水素原子が式
(2)又は式(2’)で示される高分子化合物のフェノ
ール性水酸基全体の平均0モル%を超え50モル%以下
の割合で下記一般式(3a)又は(3b)で示されるC
−O−C基を有する架橋基により分子内及び/又は分子
間で架橋されている高分子化合物とすることもできる。
【0100】上記C−O−C基を有する架橋基として
は、下記一般式(3a)又は(3b)で示される基を挙
げることができる。
【0101】
【化30】 (式中、R7、R8は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。また、R7
8は環を形成してもよく、環を形成する場合にはR 7
8はそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアル
キレン基を示す。R9は炭素数1〜10の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキレン基を示し、aは1〜7の整数、
好ましくは1〜3の整数、bは0又は1〜10の整数で
ある。Aは、a+1価の炭素数1〜50の脂肪族もしく
は脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ
環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在していても
よく、また、その炭素原子に結合する水素原子の一部が
水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はハロゲン原
子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、
−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。)
【0102】ここで、R4、R8の炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基としてはR5と同様の
ものを例示することができる。
【0103】R9の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン
基、プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン
基、イソブチレン基、シクロへキシレン基、シクロペン
チレン基等が挙げられる。
【0104】また、ハロゲン原子としては、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0105】なお、Aの具体例は後述する。この架橋基
(3a)、(3b)は、後述するアルケニルエーテル化
合物、ハロゲン化アルキルエーテル化合物に由来する。
【0106】架橋基は、上記式(3a)、(3b)のa
の値から明らかなように、2価に限られず、3価〜8価
の基でもよい。例えば、2価の架橋基としては、下記式
(3a’)、(3b’)、3価の架橋基としては、下記
式(3a’’)、(3b’’)で示されるものが挙げら
れる。
【0107】
【化31】
【0108】本発明の一般式(1)で示されるスルホニ
ルジアゾメタンを用いたレジスト材料の高分子化合物と
しては、具体的な例として、下記一般式(2b)又は
(2b’)で示される繰り返し単位を有するものが好ま
しく、更にはこの高分子化合物のRで示されるフェノー
ル性水酸基の水素原子がとれてその酸素原子が上記一般
式(3a)又は(3b)で示されるC−O−C基を有す
る架橋基により分子内及び/又は分子間で架橋されてい
る高分子化合物を挙げることができる。
【0109】
【化32】 (式中、Rは酸素原子に結合した上記一般式(3a)又
は(3b)で示されるC−O−C基を有する架橋基を示
す。R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素数1
〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R
10、R11は水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキル基を示し、R12は炭素数1〜18
のヘテロ原子を有していてもよい1価の炭化水素基を示
し、R10とR11、R10とR12、R11とR12とは環を形成
してもよく、環を形成する場合にはR10、R11、R12
それぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数4〜20の三級アルキル基、
炭素数7〜20のアリール基置換アルキル基、炭素数4
〜20のオキソアルキル基又は−CR1011OR12で示
される基を示す。zは0〜6の整数である。また、S2
は正数、S1、T1、T2は0又は正数であり、0≦S
1/(S1+T1+T2+S2)≦0.8、0≦T1/
(S1+T1+T2+S2)≦0.8、0≦T2/(S
1+T1+T2+S2)≦0.8、S1+T1+T2+
S2=1を満足する数であるが、T1とT2が同時に0
となることはない。u、wは0又は正の整数、vは正の
整数、u+v+w≦5を満足する数である。x、yはそ
れぞれ上記と同様の意味を示す。)より好ましくは、S
1、S2、T1、T2の値は下記の通りである。
【0110】
【数1】 また、T1/(T1+T2)は0〜1、より好ましくは
0.5〜1、更に好ましくは0.7〜1であることが望
ましい。
【0111】
【化33】 (式中、Rは酸素原子に結合した上記一般式(3a)又
は(3b)で示されるC−O−C基を有する架橋基であ
る。R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素数1
〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R
6aは水素原子又は上記で示した酸不安定基であるが、少
なくとも一部、好ましくは全部が酸不安定基である。R
10、R11は水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキル基を示し、R12は炭素数1〜18
のヘテロ原子を有していてもよい1価の炭化水素基を示
し、R10とR11、R10とR12、R11とR12とは環を形成
してもよく、環を形成する場合にはR10、R11、R12
それぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数4〜20の三級アルキル基、
炭素数7〜20のアリール基置換アルキル基、炭素数4
〜20のオキソアルキル基又は−CR1011OR12で示
される基を示す。zは0〜6の整数である。また、M2
は正数、M1、L1、L2、Nは0又は正数であり、0
≦M1/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.8、0
≦L1/(M1+L1十L2+N+M2)≦0.8、0
≦L2/(M1+L1十L2+N+M2)≦0.8、0
≦N/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.8、M1
十L1+L2+N+M2=1を満足する数であるが、L
1、L2、Nが三つ同時に0となることはない。u、w
は0又は正の整数、vは正の整数、u+v+w≦5を満
足する数である。x、yはそれぞれ上記と同様の意味を
示す。)
【0112】より好ましくは、M1、L1、L2、N、
M2の値は下記の通りである。0≦M1/(M1+L1
+L2+N+M2)≦0.5、特に0.002≦M1/
(M1+L1+L2+N+M2)≦0.2、0≦L1/
(M1+L1+L2+N+M2)≦0.5、特に0≦L
1/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.4、0≦L
2/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.5、特に0
≦L2/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.4、0
≦N/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.5、特に
0≦N/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.4、
0.4≦M2/(M1+L1+L2+N+M2)<1、
特に0.5≦M2/(M1+L1+L2+N+M2)≦
0.9、0<(L1+L2+N)/(M1+L1+L2
+N+M2)≦0.5、特に0.1≦(L1+L2+
N)/(M1+L1+L2+N+M2)≦0.4であ
る。また、N/(L1+L2+N)は0〜1、より好ま
しくは0.5〜1、更に好ましくは0.7〜1であるこ
とが望ましい。
【0113】この高分子化合物においても、上記酸不安
定基と架橋基との合計量は、式(2b)のフェノール性
水酸基全体あるいは式(2b’)のフェノール性水酸基
及びカルボキシル基全体の平均0モル%を超え80モル
%以下の割合である。
【0114】この高分子化合物の例としては、下記式
(2b’−1)〜(2b’−7)で示される繰り返し単
位を有するものを挙げることができる。
【0115】
【化34】
【0116】
【化35】
【0117】
【化36】
【0118】
【化37】
【0119】
【化38】
【0120】但し、上記式において、hは0又は1、y
は1〜3の整数であり、U1、U2、U3はそれぞれ下
記単位を表す。
【0121】
【化39】
【0122】なお、u+w=xである。また、QはC−
O−C基を有する架橋基、典型的には上記式(3a)又
は(3b)で示される架橋基、特に式(3a’)、(3
b’)や(3a’’)、(3b’’)で示される架橋基
である。なお、架橋基が3価以上の場合、上記式(2
b)又は(2b’)において、下記の単位の3個以上に
Qが結合したものとなる。
【0123】
【化40】
【0124】なお、上記式(2b’−2)、(2b’−
5)は分子内結合している状態、他は分子間結合してい
る状態を示し、これらはそれぞれ単独で又は混在してい
てもよい。
【0125】本発明の上記一般式(1)で示されるスル
ホニルジアゾメタンを光酸発生剤として用いるレジスト
材料中の樹脂が酸に不安定な置換基で架橋されている場
合、その高分子化合物はフェノール性水酸基とアルケニ
ルエーテル化合物もしくはハロゲン化アルキルエーテル
との反応により得られる分子内及び/又は分子間でC−
O−C基を有する架橋基により架橋されているものであ
るが、この場合上述したように、酸不安定基と架橋基と
の合計量が式(2)のフェノール性水酸基全体あるいは
式(2’)のフェノール性水酸基及びカルボキシル基全
体の平均0モル%を超え80モル%以下、特に2〜50
モル%であることが好ましい。
【0126】またこの場合、C−O−C基を有する架橋
基の割合は平均0モル%を超え、50モル%以下、特に
0.2〜20モル%が好ましい。0モル%となると、架
橋基の長所を引き出すことができなくなり、アルカリ溶
解速度のコントラストが小さくなり、解像度が悪くなる
場合がある。一方、50モル%を超えると、架橋しすぎ
てゲル化し、アルカリに対して溶解性がなくなったり、
アルカリ現像の際に膜厚変化や膜内応力又は気泡の発生
を引き起こしたり、親水基が少なくなるために基板との
密着性に劣る場合がある。
【0127】また、酸不安定基の割合は、平均0モル%
を超え、80モル%以下、特に10〜50モル%が好ま
しい。0モル%になるとアルカリ溶解速度のコントラス
トが小さくなり、解像度が悪くなる。一方、80モル%
を超えるとアルカリに対する溶解性がなくなったり、ア
ルカリ現像の際に現像液との親和性が低くなり、解像性
が劣る場合がある。
【0128】なお、C−O−C基を有する架橋基及び酸
不安定基はその値を上記範囲内で適宜選定することによ
りパターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを
任意に行うことができる。本発明のスルホニルジアゾメ
タンを用いたレジスト材料中の高分子化合物において、
C−O−C基を有する架橋基及び酸不安定基の含有量
は、レジスト膜の溶解速度のコントラストに影響し、パ
ターン寸法制御、パターン形状等のレジスト材料の特性
にかかわるものである。
【0129】ここで、上記架橋基中のAについて説明す
ると、Aのa+1価の有機基は、具体的には、炭化水素
基として好ましくは炭素数1〜50、特に1〜40の
O、NH、N(CH3)、S、SO2等のヘテロ原子が介
在してもよい非置換又は水酸基、カルボキシル基、アシ
ル基又はフッ素原子置換のアルキレン基、好ましくは炭
素数6〜50、特に6〜40のアリーレン基、これらア
ルキレン基とアリーレン基とが結合した基、更にa’+
1価のヘテロ環基、このヘテロ環基と上記炭化水素基と
が結合した基などが挙げられる。具体的に例示すると、
Aとして下記のものが挙げられる。
【0130】
【化41】
【0131】
【化42】
【0132】
【化43】
【0133】
【化44】
【0134】
【化45】
【0135】好ましくは、式(3a)においてR7がメ
チル基、R8が水素原子、bが0、Aがエチレン、1,
4−ブチレン又は1,4−シクロヘキシレンである。
【0136】なお、これらC−O−C基を有する架橋基
により分子間及び/又は分子内で架橋されている高分子
化合物を得る際は、対応する非架橋の高分子化合物とア
ルケニルエーテルを酸触媒条件下常法により反応させる
ことで合成できる。
【0137】また、酸触媒条件下で他の酸不安定基の分
解が進行する場合には上記のアルケニルエーテルを塩酸
等と反応させハロゲン化アルキルエーテルとした後、常
法により塩基性条件下高分子化合物と反応させ、目的物
を得ることができる。
【0138】ここで、アルケニルエーテルの具体例とし
ては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチ
レングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジ
オールジビニルエーテル、1,3−プロパンジオールジ
ビニルエーテル、1,3−ブタンジオールジビニルエー
テル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、ネオ
ペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロール
プロパントリビニルエーテル、トリメチロールエタント
リビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテ
ル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテ
ル、1,4−ジビニロキシメチルシクロヘキサン、ペン
タエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリト
ールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラ
ビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、
ソルビトールペンタビニルエーテル、エチレングリコー
ルジエチレンビニルエーテル、トリエチレングリコール
ジエチレンビニルエーテル、エチレングリコールジプロ
ピレンビニルエーテル、トリエチレングリコールジエチ
レンビニルエーテル、トリメチロールプロパントリエチ
レンビニルエーテル、トリメチロールプロパンジエチレ
ンビニルエーテル、ペンタエリスリトールジエチレンビ
ニルエーテル、ペンタエリスリトールトリエチレンビニ
ルエーテル、ペンタエリスリトールテトラエチレンビニ
ルエーテル並びに以下の式(I−1)〜(I−31)で
示される化合物を挙げることができる。
【0139】
【化46】
【0140】
【化47】
【0141】
【化48】
【0142】
【化49】
【0143】
【化50】
【0144】
【化51】
【0145】
【化52】
【0146】また、テレフタル酸ジエチレンビニルエー
テル、フタル酸ジエチレンビニルエーテル、イソフタル
酸ジエチレンビニルエーテル、フタル酸ジプロピレンビ
ニルエーテル、テレフタル酸ジプロピレンビニルエーテ
ル、イソフタル酸ジプロピレンビニルエーテル、マレイ
ン酸ジエチレンビニルエーテル、フマル酸ジエチレンビ
ニルエーテル、イタコン酸ジエチレンビニルエーテル等
を挙げることができ、更に以下の式(II−1)〜(I
I−11)で示されるものを挙げることができるが、上
に例示した化合物に限定されるものではない。
【0147】
【化53】
【0148】
【化54】
【0149】本発明のスルホニルジアゾメタンを用いた
レジスト材料において、(A)成分の樹脂としては、上
記した通りであるが、これらの中で特に好ましい酸不安
定基としては、1−エチルシクロヘキシル基、1−エチ
ルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシルオキシ
カルボニルメチル基、tert−アミル基、1−エトキ
シエチル基、1−エトキシプロピル基、テトラヒドロフ
ラニル基、テトラヒドロピラニル基、tert−ブチル
基、1−エチルシクロヘキシル基、tert−ブトキシ
カルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル
基、更に式(3a)のR7がメチル基、R8が水素原子、
bが0、Aがエチレン、1,4−ブチレン、1,4−シ
クロヘキシレンで示される置換基が挙げられる。これら
置換基は同一ポリマー内に単独でも、2種以上存在して
いてもよい。なお、違う種類の置換基を有するポリマー
のブレンドでもよい。
【0150】2種以上の置換基の好ましい組合わせは、
アセタールとアセタールの同種の組合わせ、アセタール
とtert−ブトキシ基等の酸に対する切れ易さの異な
る置換基の組合わせ、架橋系の酸不安定基とアセタール
の組合わせ、架橋系の酸不安定基とtert−ブトキシ
基等の酸に対する切れ易さの異なる置換基の組合わせ等
が挙げられる。
【0151】これら置換基のポリマー中のフェノール及
びカルボキシル基に対する置換基率は任意であるが、レ
ジスト組成物として基板上に塗布したときの未露光部の
溶解速度が0.01〜10Å/秒(オングストローム/
秒)とすることが望ましい(2.38%のTMAH(テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド)現像液を用いる
場合)。
【0152】カルボキシル基の割合が多いポリマーを用
いた場合にはアルカリ溶解速度を下げるため置換率を高
くする、あるいは後述する非酸分解性の置換基を導入す
ることが必要である。
【0153】分子内及び/又は分子間架橋の酸不安定基
を導入する際には架橋による置換基率を20%以下、好
ましくは10%以下にすることが好ましい。置換基率が
高すぎる場合には架橋による高分子量化で溶解性、安定
性、解像性に劣る場合がある。更に好ましくは10%以
下の置換率で、他の非架橋性の酸不安定基を架橋ポリマ
ーに導入して溶解速度を上記範囲に調整することが好ま
しい。
【0154】ポリp−ヒドロキシスチレンを用いる場合
には、tert−ブトキシカルボニル基のような溶解阻
止性の強い置換基とアセタール系のような溶解阻止性の
弱い置換基では最適な置換基率は異なるが、総置換率を
10〜40%、好ましくは20〜30%とすることが好
ましい。
【0155】これらの酸不安定基を導入したポリマーの
好ましい分子量は重量平均分子量で3,000〜10
0,000が好ましく、3,000未満ではポリマーと
しての能力として劣り耐熱性が低く、成膜性が十分でな
い場合が多く、100,000より大きいと分子量が大
きすぎるため、現像液への溶解性、レジスト溶剤への溶
解性等に問題を生じる。
【0156】非架橋系の酸不安定基を用いた場合には分
散度は3.5以下、好ましくは1.5以下が好ましい。
分散度が3.5より大きいと解像性が劣化する場合が多
い。架橋系の酸不安定基を用いる場合には原料のアルカ
リ可溶性樹脂の分散度が1.5以下であることが好まし
く、架橋系の酸不安定基による保護化の後でも分散度が
3以下であることが好ましい。分散度が3より高い場合
には溶解性、塗布性、保存安定性、解像性に劣る場合が
多い。
【0157】また、種々の機能をもたせるため、上記酸
不安定基保護化ポリマーのフェノール性水酸基、カルボ
キシル基の一部に置換基を導入してもよい。例えば、基
板との密着性を向上するための置換基や、アルカリ現像
液への溶解性を調整する非酸分解性基、エッチング耐性
向上のための置換基が挙げられ、例えば2−ヒドロキシ
エチル基、2−ヒドロキシプロピル基、メトキシメチル
基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、メ
トキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル
基、4−メチル−2−オキソ−4−オキソラニル基、4
−メチル−2−オキソ−4−オキサニル基、メチル基、
エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、アセチル基、ピバロイル基、アダマンチル基、イソ
ボロニル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
【0158】本発明の上記一般式(1)あるいは(1
a)で示されるスルホニルジアゾメタンを光酸発生剤の
具体例は上述の通りであるが、再び列記するとビス(4
−アセチルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、
ビス(4−ピバロイルオキシフェニルスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(4−プロピオニルオキシフェニルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(4−(n−ブチリルオキ
シ)フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−
(iso−ブチリルオキシ)フェニルスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(4−(シクロヘキシルカルボニルオキ
シフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−ベン
ゾイルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(4−(4’−トルエンカルボニルオキシ)フェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニ
ルスルホニル)(メチルスルホニル)ジアゾメタン、
(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)(tert
−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオ
キシフェニルスルホニル)(シクロヘキシルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスル
ホニル)(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、(4−
アセチルオキシフェニルスルホニル)(p−トルエンス
ルホニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニ
ルスルホニル)(2,4−ジメチルフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスル
ホニル)(4−tert−ブチルフェニルスルホニル)
ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)(4−tert−ブトキシフェニルスルホニル)ジ
アゾメタン、(4−プロピオニルカルボニルオキシフェ
ニルスルホニル)(メチルスルホニル)ジアゾメタン、
(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(te
rt−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピ
オニルオキシフェニルスルホニル)(シクロヘキシルス
ルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオキシフ
ェニルスルホニル)(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタ
ン、(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)
(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロ
ピオニルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチ
ルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオ
ニルオキシフェニルスルホニル)(4−tert−ブチ
ルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−プロピオ
ニルオキシフェニルスルホニル)(4−tert−ブト
キシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−(is
o−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(メチルスル
ホニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキ
シフェニルスルホニル)(tert−ブチルスルホニ
ル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフ
ェニルスルホニル)(シクロヘキシルスルホニル)ジア
ゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニルス
ルホニル)(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、(4
−(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(p
−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、(4−(iso
−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメ
チルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−(is
o−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(4−ter
t−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、(4−
(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(4−
tert−ブトキシフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)(メチ
ルカルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフ
ェニルスルホニル)(tert−ブチルカルボニル)ジ
アゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)(シクロヘキシルカルボニル)ジアゾメタン、(4
−アセチルオキシフェニルスルホニル)(ベンゾイル)
ジアゾメタン、(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)(p−トルエンカルボニル)ジアゾメタン、(4−
アセチルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチ
ルフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチル
オキシフェニルスルホニル)(4−tert−ブチルフ
ェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−アセチルオキ
シフェニルスルホニル)(4−tert−ブトキシフェ
ニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオニルオ
キシフェニルスルホニル)(メチルカルボニル)ジアゾ
メタン、(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニ
ル)(tert−ブチルカルボニル)ジアゾメタン、
(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(シク
ロヘキシルカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロピオ
ニルオキシフェニルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾ
メタン、(4−プロピオニルオキシフェニルスルホニ
ル)(p−トルエンカルボニル)ジアゾメタン、(4−
プロピオニルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジ
メチルフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロ
ピオニルオキシフェニルスルホニル)(4−tert−
ブチルフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−プロ
ピオニルオキシフェニルスルホニル)(4−tert−
ブトキシフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−
(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(メチ
ルカルボニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリ
ルオキシフェニルスルホニル)(tert−ブチルカル
ボニル)ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキ
シフェニルスルホニル)(シクロヘキシルカルボニル)
ジアゾメタン、(4−(iso−ブチリルオキシフェニ
ルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾメタン、(4−
(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(p−
トルエンカルボニル)ジアゾメタン、(4−(iso−
ブチリルオキシフェニルスルホニル)(2,4−ジメチ
ルフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−(iso
−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(4−tert
−ブチルフェニルカルボニル)ジアゾメタン、(4−
(iso−ブチリルオキシフェニルスルホニル)(4−
tert−ブトキシフェニルカルボニル)ジアゾメタン
等であり、より好ましくは上記一般式(1a)で示され
るものであり、具体的にはビス(4−アセチルオキシフ
ェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−ピバロイ
ルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4
−プロピオニルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(4−(iso−ブチリルオキシ)フェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−ベンゾイルオキシ
フェニルスルホニル)ジアゾメタン等を用いることがよ
り好ましい。
【0159】化学増幅ポジ型レジスト材料における上記
一般式(1)で示されるスルホニルジアゾメタンの添加
量としては、レジスト材料中の固形分100重量部に対
して0重量部を超え20重量部以下、好ましくは1〜1
0重量部である。上記光酸発生剤は単独でも2種以上混
合して用いることもできる。更に露光波長における透過
率が低い光酸発生剤を用い、その添加量でレジスト膜中
の透過率を制御することもできる。
【0160】次に、(C)成分の本発明のスルホニルジ
アゾメタン以外の高エネルギー線照射により酸を発生す
る光酸発生剤としては以下のものが挙げられる。これら
は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
【0161】スルホニウム塩はスルホニウムカチオンと
スルホネートの塩であり、スルホニウムカチオンとして
トリフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシ
フェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(4−ter
t−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス
(4−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、
(3−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホ
ニウム、ビス(3−tert−ブトキシフェニル)フェ
ニルスルホニウム、トリス(3−tert−ブトキシフ
ェニル)スルホニウム、(3,4−ジtert−ブトキ
シフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3,4−
ジtert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウ
ム、トリス(3,4−ジtert−ブトキシフェニル)
スルホニウム、ジフェニル(4−チオフェノキシフェニ
ル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシカルボニ
ルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ト
リス(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ
フェニル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシフ
ェニル)ビス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニ
ウム、トリス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニ
ウム、2−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル
−2−ナフチルスルホニウム、4−ヒドロキシフェニル
ジメチルスルホニウム、4−メトキシフェニルジメチル
スルホニウム、トリメチルスルホニウム、ジメチルフェ
ニルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウム、メ
チル−2−オキソプロピルフェニルスルホニウム、2−
オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウ
ム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニ
ウム等が挙げられ、スルホネートとしては、トリフルオ
ロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネー
ト、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,
2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフル
オロベンゼンスルホネート、4−トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネー
ト、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナ
フタレンスルホネート、カンファースルホネート、オク
タンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブ
タンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、
これらの組合せのスルホニウム塩が挙げられる。
【0162】ヨードニウム塩はヨードニウムカチオンと
スルホネートの塩であり、ジフェニルヨードニウム、ビ
ス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、4
−tert−ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、
4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム等のアリー
ルヨードニウムカチオンとスルホネートとしてトリフル
オロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネ
ート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,
2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフル
オロベンゼンスルホネート、4−トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネー
ト、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナ
フタレンスルホネート、カンファースルホネート、オク
タンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブ
タンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、
これらの組合せのヨードニウム塩が挙げられる。
【0163】スルホニルジアゾメタンとしては、ビス
(エチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1−メチル
プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2−メチル
プロピルスルホニル)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(シクロ
ヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(パーフルオ
ロイソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェ
ニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−メチルフェ
ニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチ
ルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2−ナフ
チルスルホニル)ジアゾメタン、4−メチルフェニルス
ルホニルベンゾイルジアゾメタン、tert−ブチルカ
ルボニル−4−メチルフェニルスルホニルジアゾメタ
ン、2−ナフチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、
4−メチルフェニルスルホニル−2−ナフトイルジアゾ
メタン、メチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、t
ertブトキシカルボニル−4−メチルフェニルスルホ
ニルジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタンとス
ルホニルカルボニルジアゾメタンが挙げられる。
【0164】N−スルホニルオキシイミド型光酸発生剤
としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボン酸イ
ミド、フタル酸イミド、シクロヘキシルジカルボン酸イ
ミド、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸イミ
ド、7−オキサビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン
−2,3−ジカルボン酸イミド等のイミド骨格とトリフ
ルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホ
ネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、
2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタ
フルオロベンゼンスルホネート、4−トリフルオロメチ
ルベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホ
ネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネー
ト、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネー
ト、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネ
ート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等の組
合せの化合物が挙げられる。
【0165】ベンゾインスルホネート型光酸発生剤とし
ては、ベンゾイントシレート、ベンゾインメシレート、
ベンゾインブタンスルホネート等が挙げられる。
【0166】ピロガロールトリスルホネート型光酸発生
剤としては、ピロガロール、フロログリシン、カテコー
ル、レゾルシノール、ヒドロキノンのヒドロキシル基の
すべてをトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオ
ロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンス
ルホネート、2,2,2−トリフルオロエタンスルホネ
ート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4−トリ
フルオロメチルベンゼンスルホネート、4−フルオロベ
ンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼン
スルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファース
ルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼン
スルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネー
ト等で置換した化合物が挙げられる。
【0167】ニトロベンジルスルホネート型光酸発生剤
としては、2,4−ジニトロベンジルスルホネート、2
−ニトロベンジルスルホネート、2,6−ジニトロベン
ジルスルホネートが挙げられ、スルホネートとしては、
具体的にトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオ
ロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンス
ルホネート、2,2,2−トリフルオロエタンスルホネ
ート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4−トリ
フルオロメチルベンゼンスルホネート、4−フルオロベ
ンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼン
スルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファース
ルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼン
スルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネー
ト等が挙げられる。またベンジル側のニトロ基をトリフ
ルオロメチル基で置き換えた化合物も同様に用いること
ができる。
【0168】スルホン型光酸発生剤の例としては、ビス
(フェニルスルホニル)メタン、ビス(4−メチルフェ
ニルスルホニル)メタン、ビス(2−ナフチルスルホニ
ル)メタン、2,2−ビス(フェニルスルホニル)プロ
パン、2,2−ビス(4−メチルフェニルスルホニル)
プロパン、2,2−ビス(2−ナフチルスルホニル)プ
ロパン、2−メチル−2−(p−トルエンスルホニル)
プロピオフェノン、2−(シクロヘキシルカルボニル)
−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2,4−
ジメチル−2−(p−トルエンスルホニル)ペンタン−
3−オン等が挙げられる。
【0169】グリオキシム誘導体型の光酸発生剤の例と
しては、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−
ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスル
ホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−o−
(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグ
リオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−
2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(p
−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタ
ンジオングリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホ
ニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(n−
ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビ
ス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキ
シルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニ
ル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o
−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペ
ンタンジオングリオキシム、ビス−o−(メタンスルホ
ニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(トリ
フルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−o−(1,1,1−トリフルオロエタンスル
ホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(t
ert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−o−(パーフルオロオクタンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(シクロヘキシ
ルスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o
−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−o−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−tert
−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキ
シム、ビス−o−(キシレンスルホニル)−α−ジメチ
ルグリオキシム、ビス−o−(カンファースルホニル)
−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【0170】なかでも好ましく用いられる光酸発生剤と
しては、スルホニウム塩、ビススルホニルジアゾメタ
ン、N−スルホニルオキシイミドである。ポリマーに用
いられる酸不安定基の切れ易さ等により最適な発生酸の
アニオンは異なるが、一般的には揮発性がないもの、極
端に拡散性の高くないものが選ばれる。この場合好適で
あるアニオンは、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエ
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、2,2,2−トリフルオロエタンスルホ
ン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオ
ン、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸アニオン、
カンファースルホン酸アニオンである。本発明のスルホ
ニルジアゾメタンを光酸発生剤として用いるレジスト材
料におけるスルホニルジアゾメタン以外の光酸発生剤の
添加量としては、レジスト材料中の固形分100重量部
に対して0〜20重量部、好ましくは1〜10重量部で
ある。上記光酸発生剤は単独でも2種以上混合して用い
ることもできる。更に露光波長における透過率が低い光
酸発生剤を用い、その添加量でレジスト膜中の透過率を
制御することもできる。
【0171】また、本発明のスルホニルジアゾメタンを
光酸発生剤として用いるレジスト材料に、酸により分解
し酸を発生する化合物(酸増殖化合物)を添加してもよ
い。これらの化合物についてはJ.Photopoly
m.Sci.and Tech.,8.43−44,4
5−46(1995)、J.Photopolym.S
ci.and Tech.,9.29−30(199
6)において記載されている。
【0172】酸増殖化合物の例としては、tert−ブ
チル−2−メチル−2−トシロキシメチルアセトアセテ
ート、2−フェニル−2−(2−トシロキシエチル)−
1,3−ジオキソラン等が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。公知の光酸発生剤の中で安定性、
特に熱安定性に劣る化合物は酸増殖化合物的な性質を示
す場合が多い。
【0173】本発明のスルホニルジアゾメタンを光酸発
生剤として用いるレジスト材料における酸増殖化合物の
添加量としては、レジスト材料中の固形分100重量部
に対して2重量部以下、好ましくは1重量部以下であ
る。添加量が多すぎる場合は拡散の制御が難しく解像性
の劣化、パターン形状の劣化が起こる。
【0174】(G)成分の酸の作用によりアルカリ現像
液への溶解性が変化する分子量3,000以下の化合物
(溶解阻止剤)としては2,500以下の低分子量のフ
ェノールあるいはカルボン酸誘導体の一部あるいは全部
を酸に不安定な置換基で置換した化合物を添加すること
もできる。
【0175】分子量2,500以下のフェノールあるい
はカルボン酸誘導体としては、ビスフェノールA、ビス
フェノールH、ビスフェノールS、4,4−ビス(4’
−ヒドロキシフェニル)吉草酸、トリス(4−ヒドロキ
シフェニル)メタン、1,1,1−トリス(4’−ヒド
ロキシフェニル)エタン、1,1,2−トリス(4’−
ヒドロキシフェニル)エタン、フェノールフタレイン、
チモールフタレイン等が挙げられ、酸に不安定な置換基
としては上記ポリマーの酸不安定基として例示したもの
を再び挙げることができる。
【0176】好適に用いられる溶解阻止剤の例として
は、ビス(4−(2’−テトラヒドロピラニルオキシ)
フェニル)メタン、ビス(4−(2’−テトラヒドロフ
ラニルオキシ)フェニル)メタン、ビス(4−tert
−ブトキシフェニル)メタン、ビス(4−tert−ブ
トキシカルボニルオキシフェニル)メタン、ビス(4−
tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)
メタン、ビス(4−(1’−エトキシエトキシ)フェニ
ル)メタン、ビス(4−(1’−エトキシプロピルオキ
シ)フェニル)メタン、2,2−ビス(4’−(2’’
−テトラヒドロピラニルオキシ))プロパン、2,2−
ビス(4’−(2’’−テトラヒドロフラニルオキシ)
フェニル)プロパン、2,2−ビス(4’−tert−
ブトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4’−t
ert−ブトキシカルボニルオキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(4−tert−ブトキシカルボニル
メチルオキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4’
−(1’’−エトキシエトキシ)フェニル)プロパン、
2,2−ビス(4’−(1’’−エトキシプロピルオキ
シ)フェニル)プロパン、4,4−ビス(4’−
(2’’−テトラヒドロピラニルオキシ)フェニル)吉
草酸tertブチル、4,4−ビス(4’−(2’’−
テトラヒドロフラニルオキシ)フェニル)吉草酸ter
tブチル、4,4−ビス(4’−tert−ブトキシフ
ェニル)吉草酸tertブチル、4,4−ビス(4−t
ert−ブトキシカルボニルオキシフェニル)吉草酸t
ertブチル、4,4−ビス(4’−tert−ブトキ
シカルボニルメチルオキシフェニル)吉草酸tertブ
チル、4,4−ビス(4’−(1’’−エトキシエトキ
シ)フェニル)吉草酸tertブチル、4,4−ビス
(4’−(1’’−エトキシプロピルオキシ)フェニ
ル)吉草酸tertブチル、トリス(4−(2’−テト
ラヒドロピラニルオキシ)フェニル)メタン、トリス
(4−(2’−テトラヒドロフラニルオキシ)フェニ
ル)メタン、トリス(4−tert−ブトキシフェニ
ル)メタン、トリス(4−tert−ブトキシカルボニ
ルオキシフェニル)メタン、トリス(4−tert−ブ
トキシカルボニルオキシメチルフェニル)メタン、トリ
ス(4−(1’−エトキシエトキシ)フェニル)メタ
ン、トリス(4−(1’−エトキシプロピルオキシ)フ
ェニル)メタン、1,1,2−トリス(4’−(2’’
−テトラヒドロピラニルオキシ)フェニル)エタン、
1,1,2−トリス(4’−(2’’−テトラヒドロフ
ラニルオキシ)フェニル)エタン、1,1,2−トリス
(4’−tert−ブトキシフェニル)エタン、1,
1,2−トリス(4’−tert−ブトキシカルボニル
オキシフェニル)エタン、1,1,2−トリス(4’−
tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)
エタン、1,1,2−トリス(4’−(1’−エトキシ
エトキシ)フェニル)エタン、1,1,2−トリス
(4’−(1’−エトキシプロピルオキシ)フェニル)
エタン等が挙げられる。
【0177】本発明の一般式(1)で示されるスルホニ
ルジアゾメタンを光酸発生剤として用いるレジスト材料
中の溶解阻止剤の添加量としては、レジスト材料中の固
形分100重量部に対して20重量部以下、好ましくは
15重量部以下である。20重量部より多いとモノマー
成分が増えるためレジスト材料の耐熱性が低下する。
【0178】本発明の一般式(1)で示されるスルホニ
ルジアゾメタンは化学増幅ネガ型レジスト材料の光酸発
生剤として用いることができ、(H)成分のアルカリ可
溶性樹脂の例として限定されるものではないが、上記
(A)成分の中間体を挙げることができる。例えば、ポ
リp−ヒドロキシスチレン、ポリm−ヒドロキシスチレ
ン、ポリ4−ヒドロキシ2−メチルスチレン、ポリ4−
ヒドロキシ−3−メチルスチレン、ポリα−メチルp−
ヒドロキシスチレン、部分水素添加ポリp−ヒドロキシ
スチレンコポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−
α−メチルp−ヒドロキシスチレン)コポリマー、ポリ
(p−ヒドロキシスチレン−α−メチルスチレン)コポ
リマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン)コ
ポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−m−ヒドロ
キシスチレン)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチ
レン−スチレン)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシス
チレン−アクリル酸)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキ
シスチレン−メタクリル酸)コポリマー、ポリ(p−ヒ
ドロキシスチレン−メチルアクリレート)コポリマー、
ポリ(p−ヒドロキシスチレン−アクリル酸−メチルメ
タクリレート)コポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチ
レン−メチルアクリレート)コポリマー、ポリ(p−ヒ
ドロキシスチレン−メタクリル酸−メチルメタクリレー
ト)コポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、
ポリ(アクリル酸−メチルアクリレート)コポリマー、
ポリ(メタクリル酸−メチルメタクリレート)コポリマ
ー、ポリ(アクリル酸−マレイミド)コポリマー、ポリ
(メタクリル酸−マレイミド)コポリマー、ポリ(p−
ヒドロキシスチレン−アクリル酸−マレイミド)コポリ
マー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−メタクリル酸−
マレイミド)コポリマー等が挙げられるが、これらの組
合わせに限定されるものではない。
【0179】好ましくは、ポリp−ヒドロキシスチレ
ン、部分水素添加ポリp−ヒドロキシスチレンコポリマ
ー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン)コポリ
マー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−アクリル酸)コ
ポリマー、ポリ(p−ヒドロキシスチレン−メタクリル
酸)コポリマーが挙げられる。特に、下記の単位(2)
又は(2’)を有するアルカリ可溶性樹脂が好ましい。
【0180】
【化55】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y
≦5を満足する数である。M、Nは正の整数で、0<N
/(M+N)≦0.5を満足する数である。)
【0181】分子量は重量平均分子量で3,000〜1
00,000が好ましく、3,000未満ではポリマー
としての能力として劣り、耐熱性が低く、成膜性が十分
でない場合が多く、100,000を超えると分子量が
大きすぎるため、現像液への溶解性、レジスト溶剤への
溶解性等に問題を生じる。また、分散度は3.5以下、
好ましくは1.5以下が好ましい。分散度が3.5より
大きいと解像性が劣化する場合が多い。製造方法には特
に限定されないが、ポリ−p−ヒドロキシスチレン等に
はリビングアニオン重合を用いることで分散度の低い
(狭分散性の)ポリマーを合成することができる。
【0182】また、種々の機能をもたせるため、上記酸
不安定基保護化ポリマーのフェノール性水酸基、カルボ
キシル基の一部に置換基を導入してもよい。例えば、基
板との密着性を向上するための置換基やエッチング耐性
向上のための置換基、特に未露光部、低露光部のアルカ
リ現像液への溶解速度が高すぎないように制御するた
め、酸やアルカリに比較的安定な置換基を導入すること
が好ましい。置換基の例として例えば2−ヒドロキシエ
チル基、2−ヒドロキシプロピル基、メトキシメチル
基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、メ
トキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル
基、4−メチル−2−オキソ−4−オキソラニル基、4
−メチル−2−オキソ−4−オキサニル基、メチル基、
エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−
ブチル基、sec−ブチル基、アセチル基、ピバロイル
基、アダマンチル基、イソボロニル基、シクロヘキシル
基等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。また、酸分解性の置換基、例えば、t−ブトキシカ
ルボニル基や、t−ブチル基、t−ブトキシカルボニル
メチル基等の比較的酸分解しにくい置換基を導入するこ
ともできる。
【0183】また、(I)成分の酸の作用により架橋構
造を形成する酸架橋剤として、分子内に2個以上のヒド
ロキシメチル基、アルコキシメチル基、エポキシ基又は
ビニルエーテル基を有する化合物が挙げられ、置換グリ
コウリル誘導体、尿素誘導体、ヘキサ(メトキシメチ
ル)メラミン等が本発明のスルホニルジアゾメタンを用
いた化学増幅ネガ型レジスト材料の酸架橋剤として好適
に用いられる。例えば、N,N,N’,N’−テトラメ
トキシメチル尿素とヘキサメトキシメチルメラミン、テ
トラヒドロキシメチル置換グリコールウリル類及びテト
ラメトキシメチルグリコールウリルのようなテトラアル
コキシメチル置換グリコールウリル類、置換及び未置換
ビス〜ヒドロキシメチルフェノール類、ビスフェノール
A等のフェノール性化合物とエピクロロヒドリン等の縮
合物が挙げられる。特に好適な架橋剤は、1,3,5,
7−テトラメトキシメチルグリコールウリルなどの1,
3,5,7−テトラアルコキシメチルグリコールウリル
又は1,3,5,7−テトラヒドロキシメチルグリコー
ルウリル、2,6−ジヒドロキシメチルp−クレゾー
ル、2,6−ジヒドロキシメチルフェノール、2,
2’,6,6’−テトラヒドロキシメチル−ビスフェノ
ールA及び1,4−ビス−[2−(2−ヒドロキシプロ
ピル)]−ベンゼン、N,N,N’,N’−テトラメト
キシメチル尿素とヘキサメトキシメチルメラミン等が挙
げられる。レジスト材料中の添加量としては、レジスト
材料中の固形分100重量部に対して0〜20重量部以
下、好ましくは5〜15重量部以下である。
【0184】本発明のスルホニルジアゾメタンを光酸発
生剤として用いるレジスト材料中には、PED安定性の
ための(D)成分の塩基性化合物、(E)成分の有機酸
誘導体、塗布性を向上させるための界面活性剤、基板か
らの乱反射を少なくするための吸光性材料などの添加剤
を加えることができる。
【0185】この添加剤として配合される塩基性化合物
は、光酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散す
る際の拡散速度を抑制することができる化合物が適して
おり、このような塩基性化合物の配合により、レジスト
膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露
光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少な
くし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上する
ことができる。
【0186】このような(D)成分の塩基性化合物とし
ては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成
アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキ
シ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒
素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロ
キシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含
窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられ
る。
【0187】具体的には、第一級の脂肪族アミン類とし
て、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミ
ン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、ter
t−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミル
アミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シク
ロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、
ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチル
アミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラ
エチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミ
ン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n
−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブ
チルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチル
アミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、
ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチ
ルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシ
ルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N
−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレ
ンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミ
ン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピル
アミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルア
ミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルア
ミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミ
ン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、
トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニル
アミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリ
セチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテト
ラエチレンペンタミン等が例示される。
【0188】また、混成アミン類としては、例えば、ジ
メチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベ
ンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルア
ミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン
類の具体例としては、アニリン誘導体(例えば、アニリ
ン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プ
ロピルアニリン、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、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルア
ニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4
−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6
−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,
N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリ
ル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルア
ミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノ
ナフタレン、ピロール誘導体(例えば、ピロール、2H
−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピ
ロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロー
ル等)、オキサゾール誘導体(例えば、オキサゾール、
イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えば、チ
アゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体
(例えば、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、4
−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール
誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えば、ピ
ロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘
導体(例えば、ピロリジン、N−メチルピロリジン、ピ
ロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン
誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例え
ば、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロ
ピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペン
チル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジ
ン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチ
ル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリ
ジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキ
シピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、
1−メチル−2−ピリジン、4−ピロリジノピリジン、
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、アミノピリジン、ジメチルアミノ
ピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、
ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導
体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン
誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1
H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン
誘導体(例えば、キノリン、3−キノリンカルボニトリ
ル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナ
ゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導
体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘
導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フ
ェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、
アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、
グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等
が例示される。
【0189】更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物
としては、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボ
ン酸、アミノ酸誘導体(例えば、ニコチン酸、アラニ
ン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリ
シン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、
ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニ
ン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メ
トキシアラニン等)等が例示され、スルホニル基を有す
る含窒素化合物として、3−ピリジンスルホン酸、p−
トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロ
キシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を
有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物として
は、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,
4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒド
レート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミ
ン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロ
パノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−
アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、4
−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチ
ル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジ
ン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−
[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジ
ン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチ
ル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−
ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオ
ール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8
−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3
−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノー
ル、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシ
エチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)
イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体とし
ては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルア
セトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオ
ンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体
としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド
等が例示される。
【0190】更に、このヒドロキシ基を有する含窒素化
合物のヒドロキシル基の水素原子の一部あるいは全部を
メチル基、エチル基、メトキシメチル基、メトキシエト
キシメチル基、アセチル基、エトキシエチル基等で置換
した化合物が挙げられ、エタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミンのメチル置換体、アセ
チル置換体、メトキシメチル置換体、メトキシエトキシ
メチル置換体が好ましく用いられる。具体的にはトリス
(2−メトキシエチル)アミン、トリス(2−エトキシ
エチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミ
ン、トリス{2−(メトキシメトキシ)エチル}アミ
ン、トリス{2−(メトキシエトキシ)エチル}アミ
ン、トリス[2−{(2−メトキシエトキシ)メトキ
シ}エチル]アミン、トリス{2−(2−メトキシエト
キシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエ
トキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシ
エトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキ
シプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−
ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミンが挙げ
られる。
【0191】なお、塩基性化合物は、1種を単独で又は
2種以上を組合わせて用いることができ、その配合量
は、レジスト材料中の固形分100重量部に対して0〜
2重量部、特に0.01〜1重量部を混合したものが好
適である。配合量が2重量部を超えると感度が低下しす
ぎる場合がある。
【0192】(E)成分である有機酸誘導体の例として
は、特に限定されるものではないが、具体的にフェノー
ル、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ピロガ
ロール、フロログリシン、ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)メタン、2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホ
ン、1,1,1−トリス(4’−ヒドロキシフェニル)
エタン、1,1,2−トリス(4’−ヒドロキシフェニ
ル)エタン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ヒドロキ
シフェニル酢酸、3−ヒドロキシフェニル酢酸、2−ヒ
ドロキシフェニル酢酸、3−(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロピオン酸、3−(2−ヒドロキシフェニル)プ
ロピオン酸、2,5−ジヒドロキシフェニル酢酸、3,
4−ジヒドロキシフェニル酢酸、1,2−フェニレン二
酢酸、1,3−フェニレン二酢酸、1,4−フェニレン
二酢酸、1,2−フェニレンジオキシ二酢酸、1,4−
フェニレンジプロパン酸、安息香酸、サリチル酸、4,
4−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)吉草酸、4−t
ert−ブトキシフェニル酢酸、4−(4−ヒドロキシ
フェニル)酪酸、3,4−ジヒドロキシマンデル酸、4
−ヒドロキシマンデル酸等が挙げられ、中でもサリチル
酸、4,4−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)吉草酸
が好適である。これらは単独あるいは2種以上の組合せ
で用いることができる。
【0193】本発明のスルホニルジアゾメタンを光酸発
生剤として用いるレジスト材料中の有機酸誘導体の添加
量としては、レジスト材料中の固形分100重量部に対
して5重量部以下、好ましくは1重量部以下である。添
加量が5重量部より多い場合は解像性を劣化させる可能
性がある。なお、レジスト中の組成の組合わせによりこ
の有機酸誘導体は添加されなくてもよい。
【0194】また、本発明のスルホニルジアゾメタンを
光酸発生剤として用いるレジスト材料中には界面活性剤
を添加することもできる。
【0195】界面活性剤の例としては、特に限定される
ものではないが、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リアルエーテル、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
ン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ー
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のノニオン系界面
活性剤、エフトップEF301、EF303,EF35
2(トーケムプロダクツ)、メガファックF171,F
172,F173(大日本インキ化学工業)、フロラー
ドFC430,FC431(住友スリーエム)、アサヒ
ガードAG710、サーフロンS−381、S−38
2,SC101,SC102,SC103,SC10
4,SC105,SC106、サーフィノールE100
4、KH−10、KH−20、KH−30、KH−40
(旭硝子)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサ
ンポリマーKP341,X−70−092,X−70−
093(信越化学工業)、アクリル酸系、又はメタクリ
ル酸系ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂
化学工業)が挙げられ、中でもFC430、サーフロン
S−381、サーフィノールE1004、KH−20、
KH−30が好適である。これらは単独あるいは2種以
上の組合せで用いることができる。
【0196】本発明のスルホニルジアゾメタンを光酸発
生剤として用いるレジスト材料中の界面活性剤の添加量
としては、レジスト材料組成物中の固形分100重量部
に対して2重量部以下、好ましくは1重量部以下であ
る。
【0197】更に、本発明のスルホニルジアゾメタンを
光酸発生剤として用いるレジスト材料には紫外線吸収剤
を配合することができる。
【0198】具体的には、ペンタレン、インデン、ナフ
タレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、インダ
セン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アン
トラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ア
セアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、
プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペン
タセン、ベンゾフェナントレン、アントラキノン、アン
トロン、ベンズアントロン、2,7−ジメトキシナフタ
レン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントセラ
ン、9,10−ジメチルアントラセン、9−エトキシア
ントラセン、1,2−ナフトキノン、9−フルオレン、
下記一般式(D1)、(D2)等の縮合多環炭化水素誘
導体、チオキサンテン−9−オン、チアントレン、ジベ
ンゾチオフェン等の縮合複素環誘導体、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、2,4−ジヒドロキシベ
ンゾフェノン、3,5−ジヒドロキシベンゾフェノン、
4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ビ
ス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノ
ン誘導体、スクエアル酸、ジメチルスクエアレート等の
スクエアル酸誘導体、ビス(4−ヒドロキシフェニル)
スルホキシド、ビス(4−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホキシド、ビス(4−tert−ブトキシカル
ボニルオキシフェニル)スルホキシド、ビス[4−(1
−エトキシエトキシ)フェニル]スルホキシド等のジア
リールスルホキシド誘導体、ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)スルホン、ビス(4−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホン、ビス(4−tert−ブトキシカルボニ
ルオキシフェニル)スルホン、ビス[4−(1−エトキ
シエトキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(1−エ
トキシプロポキシ)フェニル]スルホン等のジアリール
スルホン誘導体、ベンゾキノンジアジド、ナフトキノン
ジアジド、アントラキノンジアジド、ジアゾフルオレ
ン、ジアゾテトラロン、ジアゾフェナントロン等のジア
ゾ化合物、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スル
ホン酸クロリドと2,3,4−トリヒドロキシベンゾフ
ェノンとの完全もしくは部分エステル化合物、ナフトキ
ノン−1,2−ジアジド−4−スルホン酸クロリドと
2,4,4’−トリヒドロキシベンゾフェノンとの完全
もしくは部分エステル化合物等のキノンジアジド基含有
化合物等、9−アントラセンカルボン酸tert−ブチ
ル、9−アントラセンカルボン酸tert−アミル、9
−アントラセンカルボン酸tert−メトキシメチル、
9−アントラセンカルボン酸tert−エトキシエチ
ル、9−アントラセンカルボン酸2−tert−テトラ
ヒドロピラニル、9−アントラセンカルボン酸2−te
rt−テトラヒドロフラニル等を挙げることができる。
【0199】
【化56】 (式中、R61〜R63はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状
もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の
アルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
ール基である。R 64は酸素原子を含んでいてもよい置換
もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基、酸素原子を
含んでいてもよい置換もしくは非置換の2価の脂環式炭
化水素基、酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは非
置換の2価の芳香族炭化水素基又は酸素原子であり、R
65は上記と同様の酸不安定基である。Jは0又は1であ
る。E、F、Gはそれぞれ0又は1〜9の整数、Hは1
〜10の正の整数で、かつE+F+G+H≦10を満足
する。)
【0200】上記紫外線吸収剤の配合量は、ベース樹脂
100重量部に対して0〜10重量部、より好ましくは
0.5〜10重量部、更に好ましくは1〜5重量部であ
る。
【0201】本発明のスルホニルジアゾメタンを光酸発
生剤として用いる化学増幅ポジ型レジスト材料を種々の
集積回路製造に用いる場合は特に限定されないが公知の
リソグラフィー技術を用いることができる。
【0202】集積回路製造用の基板(Si,SiO2
SiN,SiON,TiN,WSi,BPSG,SO
G,有機反射防止膜等)上にスピンコート、ロールコー
ト、フローコート、ディップコート、スプレーコート、
ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が
0.1〜2.0μmとなるように塗布し、ホットプレー
ト上で60〜150℃、1〜10分間、好ましくは80
〜120℃、1〜5分間プリベークする。次いで、紫外
線、遠紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ
線、シンクロトロン放射線などから選ばれる光源好まし
くは300nm以下の露光波長で目的とするパターンを
所定のマスクを通じて露光を行う。露光量は1〜200
mJ/cm2程度、好ましくは10〜100mJ/cm2
程度となるように露光することが好ましい。ホットプレ
ート上で60〜150℃、1〜5分間、好ましくは80
〜120℃、1〜3分間ポストエクスポージャベーク
(PEB)する。
【0203】更に、0.1〜5%、好ましくは2〜3%
のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)
等のアルカリ水溶液の現像液を用い、0.1〜3分間、
好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル
(puddle)法、スプレー(spray)法等の常
法により現像することにより基板上に目的のパターンが
形成される。なお、本発明材料は、特に高エネルギー線
の中でも254〜193nmの遠紫外線、157nmの
真空紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、
シンクロトロン放射線による微細パターンニングに最適
である。また、上記範囲を上限及び下限から外れる場合
は、目的のパターンを得ることができない場合がある。
【0204】
【実施例】以下、合成例及び実施例と比較例を示し、本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限
定されるものではない。
【0205】[合成例1]ビス(4−ヒドロキシフェニ
ルチオ)メタンの合成 4−ヒドロキシチオフェノール126g(1.0モル)
と水酸化ナトリウム40g(1.0モル)をエタノール
500gに溶解させ、60℃に加温した。水酸化ナトリ
ウムの溶解を確認した後、ジクロロメタン60g(0.
7モル)を滴下した。オイルバスで60〜70℃に加温
し、3時間熟成を行い、冷却後、水500gを加え、ジ
クロロメタン300gで抽出操作を二回繰り返した。得
られた有機層を濃縮し、油状残渣として140gを得
た。これ以上の精製はせず、このまま次の反応に用い
た。
【0206】[合成例2]ビス(4−アセチルオキシフ
ェニルチオ)メタンの合成 合成例1のビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)メタン
粗精製物8.8g(0.038モル)をTHF100g
に溶解し、トリエチルアミン11.5g(0.11モ
ル)を加え、氷冷下撹拌した。アセチルクロリド8.9
g(0.11モル)を滴下し、更に70℃のオイルバス
上で1時間の熟成を行った。冷却後、水26gを加え、
分液した。有機層にジクロロメタン100gを加え、水
100gを用いて洗浄を行った後に減圧濃縮を行った。
油状の濃縮残渣13gはこれ以上の精製を行わず、次の
反応に用いた。なお、この油状物は室温放置により結晶
化した。
【0207】[合成例3]ビス(4−アセチルオキシフ
ェニルスルホニル)メタンの合成 合成例2のビス(4−アセチルオキシフェニルチオ)メ
タンの粗精製物13gをエタノール100gに溶解(分
散)させ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和
物1.4g(0.004モル)を加えてオイルバスで6
0℃に加温した。35%過酸化水素水30g(0.31
モル)を70℃を超えないような速度で滴下した。更に
熟成を2時間行った。冷却することで結晶が析出した。
冷時濾過を行い、結晶を水50gで洗浄し、目的物を得
た。収量5.2g(収率33%)
【0208】[合成例4]ビス(4−アセチルオキシフ
ェニルスルホニル)ジアゾメタンの合成 合成例3のビス(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)メタン4.5g(0.011モル)をジクロロメタ
ン49gに分散させた。別途調製したp−トルエンスル
ホニルアジド2.5g(0.016モル)を加えた。室
温で撹拌しながら、DBU3.0g(0.015モル)
を加え、5分後に0.2N塩酸水溶液50gを加えて反
応を停止した。有機層を分液後、更に有機層を水50g
を用いて洗浄した。有機層を濃縮し、得られた残渣8g
をシリカゲルカラムクロマト(溶出液:ジクロロメタ
ン)にて精製を行い、得られた油状物にヘキサン10g
を入れて結晶化を行い、濾過及び減圧乾燥を行った。微
黄色結晶:収量1.5g(収率31%) 得られたビス(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタンの核磁気共鳴スペクトル(NMR)、
赤外吸収スペクトル(IR)、元素分析の結果を以下に
示す。 (H−NMR:CDCl3
【化57】 (1)Ha 2.35 一重項 6H (2)Hb 7.30〜7.34 二重項 4H (3)Hc 7.99〜8.03 二重項 4H (IR:cm-1) 2110、1770、1587、1490、1407、
1357、1297、1203、1151、1081、
1043、1014、987、910、854 (元素分析値C1714282:%) 理論値 C46.6 H3.2 N6.4 実測値 C46.2 H3.3 N6.2
【0209】[合成例5]ビス(4−ベンゾイルフェニ
ルチオ)メタンの合成 合成例1のビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)メタン
粗精製物12g(0.05モル)をTHF100gに溶
解し、トリエチルアミン15g(0.15モル)を加
え、氷浴上で冷却した。安息香酸クロリド21g(0.
15モル)を滴下し、70℃のオイルバスで1時間の熟
成を行った。冷却後水30gを加え、反応を停止した。
分液した有機層にジクロロメタン100gを加え、この
有機層を水100gで洗浄した。有機層を減圧濃縮し
て、油状残渣を25g得た。これ以上の精製はせず、次
の反応に用いた。
【0210】[合成例6]ビス(4−ベンゾイルオキシ
フェニルスルホニル)メタンの合成 合成例5のビス(4−ベンゾイルフェニルチオ)メタン
25gとタングステン酸ナトリウム2水和物2.0g
(0.0061モル)をエタノール200gと酢酸10
gに分散させ、オイルバスで60℃に加温した。35%
過酸化水素水38g(0.4モル)を70℃を超えない
温度で滴下し、更に60℃で3時間熟成を行った。熟成
後冷却することで結晶化が進行し、結晶を濾過及び水2
0gで洗浄することにより目的物を得た。収量20g
(収率74%)
【0211】[合成例7]ビス(4−ベンゾイルオキシ
フェニルスルホニル)ジアゾメタンの合成 合成例6のビス(4−ベンゾイルオキシフェニルスルホ
ニル)メタン10g(0.019モル)をジクロロメタ
ン200gに分散させた。別途調製したp−トルエンス
ルホニルアジド5.6g(0.029モル)を加えた。
氷冷下で撹拌しながら、DBU4.0g(0.026モ
ル)を加え、5分後に0.2N塩酸水溶液100gを加
えて反応を停止した。有機層を分液後、更に有機層を水
100gを用いて洗浄した。有機層を濃縮し、得られた
残渣15gをシリカゲルカラムクロマト(溶出液:ジク
ロロメタン)にて精製を行い、得られた油状物にヘキサ
ン40gを入れて結晶化を行い、濾過及び減圧乾燥を行
った。微黄色結晶:収量4.0g(収率37%) 得られたビス(4−ベンゾイルオキシフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタンの核磁気共鳴スペクトル(NMR)、
赤外吸収スペクトル(IR)、元素分析の結果を以下に
示す。 (H−NMR:CDCl3
【化58】 (1)Ha 7.66〜7.73 三重項 2H (2)Hb、Hd 7.48〜7.58 多重項 8H (3)Hc 8.19〜8.23 二重項 4H (4)He 8.03〜8.06 二重項 4H (IR:cm-1) 2130、1747、1587、1490、1452、1407、1371、1 305、1261、1207、1162、1087、1058、1024、88 9、836 (元素分析値C2718282:%) 理論値 C57.6 H3.2 N5.0 実測値 C57.5 H3.5 N4.7
【0212】[合成例8]ビス(4−プロピオニルオキ
シフェニルスルホニル)ジアゾメタンの合成 合成例1のビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)メタン
粗精製物を用い、アセチルクロリドの代わりにプロピオ
ニルクロリドを用いる以外は合成例2、3、4と同様に
合成を行った。
【0213】[合成例9]ビス(4−(ピバロイルオキ
シ)フェニルスルホニル)ジアゾメタンの合成 合成例1のビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)メタン
粗精製物を用い、アセチルクロリドの代わりにピバロイ
ルクロリドを用いる以外は合成例2、3、4と同様に合
成を行った。
【0214】[合成例10]シクロヘキシルチオ(4−
ヒドロキシフェニルチオ)メタンの合成 4−ヒドロキシチオフェノール12.6g(0.1モ
ル)と水酸化ナトリウム4.0g(0.1モル)をエタ
ノール100gに分散させ、70℃に加温して溶解させ
た。この溶液に先に記載の方法(米国特許第2,35
4,230号)でシクロヘキサンチオールとホルムアル
デヒド、塩酸から別途調製したクロロメチル−シクロヘ
キシルスルフィド16.5g(0.1モル)を滴下し、
更に70℃で4時間熟成を行った。熟成終了後冷却し、
水50gを加え、この溶液にジクロロメタン100gを
用いて抽出操作を二回行った。有機層を減圧濃縮して目
的の粗精製物26gを得た。これ以上の精製をせず、次
の反応を行った。
【0215】[合成例11]シクロヘキシルチオ(4−
アセチルオキシフェニルチオ)メタンの合成 合成例10のシクロヘキシルチオ(4−ヒドロキシフェ
ニルチオ)メタン粗精製物26gをアセトン300gに
溶解し、炭酸カリウム21g(0.15モル)とアセチ
ルクロリド8.7g(0.11モル)を加えてオイルバ
スで70℃に加熱し、更に熟成を4時間行った。熟成終
了後無機塩を濾過し、更にこの無機塩をアセトン50g
で洗浄した。洗液と濾液を減圧濃縮し、残渣をジクロロ
メタン300gで溶解し、水50gで洗浄した。再度有
機層を減圧濃縮し、目的の油状物を30g得た。これ以
上の精製をせず、次の反応を行った。
【0216】[合成例12]シクロヘキシルスルホニル
(4−メタンスルホニルアセチルオキシフェニルスルホ
ニル)メタンの合成 合成例11のシクロヘキシルチオ(4−アセチルオキシ
フェニルチオ)メタンの粗精製物30gをエタノール2
00gと酢酸20gに分散させ、タングステン酸ナトリ
ウム2水和物3.5g(0.01モル)を加えた。この
溶液を70℃に加温し、35%過酸化水素水68g
(0.7モル)を75℃を超えないように滴下した。滴
下終了後このまま70℃で5時間熟成を行った。熟成終
了後、室温まで放冷することで結晶が析出した。収量2
5g(収率69%)
【0217】[合成例13]シクロヘキシルスルホニル
(4−アセチルオキシフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ンの合成 合成例12のシクロヘキシルスルホニル(4−アセチル
オキシフェニルスルホニル)メタン5g(0.014モ
ル)をジクロロメタン100gに分散させ、p−トルエ
ンスルホニルアジド2.3g(0.015モル)を加え
た。氷冷下撹拌しながらDBU2.9g(0.015モ
ル)を加え、10分後に0.2規定塩酸水溶液55gに
より反応停止を行った。有機層を分液後、更に有機層を
水50gを用いて洗浄した。有機層を濃縮し、得られた
残渣6gをシリカゲルカラムクロマト(溶出液:ジクロ
ロメタン)にて精製を行い、得られた油状物にヘキサン
20gを入れて結晶化を行い、濾過及び減圧乾燥を行っ
た。微黄色結晶:収量2g(収率34%)
【0218】[合成例14](4−アセチルオキシフェ
ニルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾメタンの合成 合成例10のクロロメチルシクロヘキシルスルフィドの
代わりにα−ブロモアセトフェノンを用い、酸化剤の量
を半量に減らす以外は合成例10、11、12、13と
同様に反応を行い、目的の(4−アセチルオキシフェニ
ルスルホニル)(ベンゾイル)ジアゾメタンを合成し
た。
【0219】[実施例、比較例]表1〜3に示すレジス
ト材料を調製した。ここで、表1〜3に挙げるレジスト
組成物の成分は次の通りである。
【0220】重合体A:ポリp−ヒドロキシスチレンの
水酸基を1−エトキシエチル基15モル%、tert−
ブトキシカルボニル基15モル%づつ保護した、重量平
均分子量12,000の重合体。 重合体B:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基10モル%、tert−ブトキシカル
ボニル基15モル%づつ保護した、重量平均分子量1
1,000の重合体。 重合体C:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基15モル%、tert−ブトキシカル
ボニル基10モル%づつ保護した、重量平均分子量1
1,000の重合体。 重合体D:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基25モル%保護し、更に1,2−プロ
パンジオールジビニルエーテルで3モル%架橋した、重
量平均分子量13,000の重合体。 重合体E:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基30モル%保護した、重量平均分子量
12,000の重合体。 重合体F:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基10モル%、tert−ブトキシカル
ボニル基10モル%づつ保護し、更に1,2−プロパン
ジオールジビニルエーテルで3モル%架橋した、重量平
均分子量15,000の重合体。 重合体G:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基を1−
エトキシエチル基15モル%、tert−ブトキシカル
ボニル基10モル%づつ保護し、更に1,2−プロパン
ジオールジビニルエーテルで3モル%架橋した、重量平
均分子量13,000の重合体。 重合体H:p−ヒドロキシスチレンと1−エチルシクロ
ペンチルメタクリレートのコポリマーで、その組成比
(モル比)が70:30、更に重量平均分子量11,0
00の重合体。 重合体I:p−ヒドロキシスチレンと1−エチルシクロ
ペンチルアクリレートのコポリマーで、その組成比(モ
ル比)が65:35、更に重量平均分子量14,000
の重合体。 重合体J:上記重合体Iの組成中に更にスチレンを5重
量%含む重量平均分子量12,000の重合体。 重合体K:p−ヒドロキシスチレンと1−エチルシクロ
ペンチルメタクリレートのコポリマーで、その組成比
(モル比)が70:30、更にp−ヒドロキシスチレン
のフェノール性水酸基を1,2−プロパンジオールジビ
ニルエーテルで2モル%架橋した、重量平均分子量1
3,000の重合体。 重合体L:p−ヒドロキシスチレン、1−エチルシクロ
ペンチルメタクリレート、p−tert−ブトキシスチ
レンのコポリマーで、その組成比(モル比)が60:3
0:10、更に重量平均分子量12,000の重合体。 重合体M:p−ヒドロキシスチレン、1−エチルシクロ
ペンチルメタクリレート、p−tert−ブトキシカル
ボニルオキシスチレンのコポリマーで、その組成比(モ
ル比)が70:20:10、更にp−ヒドロキシスチレ
ンのフェノール性水酸基を1,2−プロパンジオールジ
ビニルエーテルで1モル%架橋した、重量平均分子量1
2,000の重合体。 重合体N:ポリp−ヒドロキシスチレンの水酸基をアセ
チル基8モル%で保護した、重量平均分子量8,000
の重合体。 PAG1:ビス(4−アセチルオキシフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン PAG2:ビス(4−(n−ブチルカルボニルオキシ)
フェニルスルホニル)ジアゾメタン PAG3:ビス(4−ピバロイルオキシフェニルスルホ
ニル)ジアゾメタン PAG4:p−トルエンスルホネート(4−tertブ
トキシフェニル)ジフェニルスルホニウム PAG5:ビス(p−トルエンスルホン酸ビス(4−t
ertブトキシフェニル)フェニルスルホニウム PAG6:ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾ
メタン PAG7:ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメ
タン PAG8:ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン PAG9:N−10−カンファースルホニルオキシコハ
ク酸 架橋剤A:1,3,5,7−テトラメトキシメチルグリ
コールウリル 溶解阻止剤A:ビス(4−(2’−テトラヒドロピラニ
ルオキシ)フェニル)メタン 塩基性化合物A:トリn−ブチルアミン 塩基性化合物B:トリス(2−メトキシエチル)アミン 有機酸誘導体A:4,4−ビス(4’−ヒドロキシフェ
ニル)吉草酸 有機酸誘導体B:サリチル酸 界面活性剤A:FC−430(住友3M社製) 界面活性剤B:サーフロンS−381(旭硝子社製) 紫外線吸収剤A:9,10−ジメチルアントラセン 溶剤A:プロピレングリコールメチルエーテルアセテー
ト 溶剤B:乳酸エチル
【0221】得られたレジスト材料を0.2μmのテフ
ロン(登録商標)製フィルターで濾過した後、このレジ
スト液をシリコンウエハー上へスピンコーティングし、
0.6μmに塗布した。次いで、このシリコンウエハー
を100℃のホットプレート上で90秒間ベークした。
更に、エキシマレーザーステッパー(ニコン社、NSR
2005EXNA=0.5)を用いて露光し、110℃
で90秒間ベーク(PEB:postexposure
bake)を施し、2.38%のテトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシドの水溶液で現像を行うと、ポジ型の
パターン(実施例1〜23、比較例1〜3)もしくはネ
ガ型のパターン(実施例24)を得ることができた。
【0222】得られたレジストパターンを次のように評
価した。 レジストパターン評価方法:0.24μmのラインアン
ドスペースのトップとボトムを1:1で解像する露光量
を最適露光量(感度:Eop)として、この露光量にお
ける分離しているラインアンドスペースの最小線幅を評
価レジストの解像度とした。また、解像したレジストパ
ターンの形状は、走査型電子顕微鏡を用いてレジスト断
面を観察した。なお、レジストのPED安定性は、最適
露光量で露光後、24時間の放置後PEB(post
exposure bake)を行い、線幅(ネガ型は
溝の幅)の変動値で評価した。この変動値が少ないほど
PED安定性に富む。レジストパターン評価結果を表4
に示す。
【0223】パターン評価以外の評価方法:レジスト材
料の混合溶剤への溶解性は目視、及び濾過時の詰まりの
有無で判断した。塗布性に関しては目視で塗りむらの有
無及び膜厚計(東京エレクトロン社製、クリーントラッ
ク マーク8)を用いて同一ウエハ上での膜厚のばらつ
きが塗布膜厚(0.6μm)に対して0.5%以内
(0.003μm以内)であるとき良好、1%以内であ
るときやや悪、それ以上であるとき悪と表記した。保存
安定性は経時変化における異物の析出あるいは感度変化
で判断した。異物は最長100日間、パーティクルカウ
ンター(リオン社製、KL−20A)でレジスト溶液1
ml中に含まれる0.3μm以上の粒子の数が5個以下
であること、あるいは製造直後からの感度(上述のEo
p)の経時変化の変動が5%以内のものを良好、それ以
上のものを悪と表記した。現像後のパターン上に現われ
る異物は走査型電子顕微鏡(TDSEM:日立製作所社
製、S−7280H)を用いて判断し、100平方μm
内に目視される異物の数が10個以下のとき良好、11
個以上15個以下のときやや悪、16個以上のとき悪と
表記した。レジスト剥離後の異物はサーフスキャン(テ
ンコールインストルメンツ社製、サーフスキャン622
0)を用いて判断した。パターン露光せずに全面露光し
たレジストウエハを通常のプロセスで処理し、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現
像を行い、レジストの剥離を行った(露光部分のみレジ
ストが剥離)。レジスト剥離後の8インチウエハ上に、
0.20μm以上の異物が100個以下のとき良好、1
01個以上150個以下のときやや悪、151個以上の
とき悪と表記した。以上の結果を表5に示す。
【0224】
【表1】
【0225】
【表2】
【0226】
【表3】
【0227】
【表4】
【0228】
【表5】
【0229】
【発明の効果】本発明のスルホニルジアゾメタンを用い
た化学増幅型レジスト材料は、分子内にカルボン酸エス
テル基を含有することより、解像性、焦点余裕度に優
れ、PEDが長時間にわたる場合にも線幅変動、形状劣
化が少なく、塗布後、現像後、剥離後の異物が少なく、
現像後のパターンプロファイル形状に優れ、微細加工に
適した高解像性を有し、特に遠紫外線リソグラフィーに
おいて大いに威力を発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C08K 5/41 C08K 5/41 5/43 5/43 C08L 25/02 C08L 25/02 25/18 25/18 33/02 33/02 33/04 33/04 35/00 35/00 G03F 7/039 601 G03F 7/039 601 7/26 7/26 (72)発明者 大澤 洋一 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 渡辺 淳 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光酸発生剤として下記一般式(1)で示
    されるスルホニルジアゾメタン化合物を含むことを特徴
    とするレジスト材料。 【化1】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
    の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
    〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。R2
    は同一でも異なってもよく、炭素数1〜6の直鎖状、分
    岐状又は環状のアルキル基を示す。GはSO2又はCO
    を示し、R3は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環
    状の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数
    6〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。p
    は0〜4の整数、qは1〜5の整数であり、1≦p+q
    ≦5である。nは1又は2であり、mは0又は1であ
    る。また、n+m=2である。)
  2. 【請求項2】 光酸発生剤として下記一般式(1a)で
    示されるビススルホニルジアゾメタン化合物を含むこと
    を特徴とするレジスト材料。 【化2】 (式中R1は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状
    の置換もしくは非置換のアルキル基、あるいは炭素数6
    〜14の置換もしくは非置換のアリール基を示す。)
  3. 【請求項3】 (A)酸の作用でアルカリ現像液に対す
    る溶解性が変化する樹脂、(B)放射線照射により酸を
    発生する上記一般式(1)又は(1a)で示されるスル
    ホニルジアゾメタン化合物を含むことを特徴とする化学
    増幅型レジスト材料。
  4. 【請求項4】 更に、(C)上記(B)成分以外の放射
    線照射により酸を発生する化合物を含む請求項3記載の
    レジスト材料。
  5. 【請求項5】 (A)成分の樹脂が、酸の作用でC−O
    −C結合が切断することによりアルカリ現像液に対する
    溶解性が変化する置換基を有する樹脂である請求項3又
    は4記載のレジスト材料。
  6. 【請求項6】 (A)成分の樹脂が、フェノール性水酸
    基の水素原子が1種又は2種以上の酸不安定基によって
    フェノール性水酸基の水素原子全体の平均0モル%を超
    え80モル%以下の割合で置換されている重量平均分子
    量3,000〜100,000の高分子化合物である請
    求項5記載のレジスト材料。
  7. 【請求項7】 (A)成分の樹脂が、下記一般式(2)
    で示される繰り返し単位を有する高分子化合物のフェノ
    ール性水酸基の水素原子が1種又は2種以上の酸不安定
    基によってフェノール性水酸基の水素原子全体の平均0
    モル%を超え80モル%以下の割合で置換されている重
    量平均分子量3,000〜100,000の高分子化合
    物である請求項6記載のレジスト材料。 【化3】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
    数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
    す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y
    ≦5を満足する数である。)
  8. 【請求項8】 (A)成分の樹脂が、フェノール性水酸
    基の水素原子の一部が1種又は2種以上の酸不安定基に
    より部分置換され、かつ残りのフェノール性水酸基の水
    素原子が式(2)で示される高分子化合物のフェノール
    性水酸基全体の平均0モル%を超え50モル%以下の割
    合で下記一般式(3a)又は(3b)で示されるC−O
    −C基を有する架橋基により分子内及び/又は分子間で
    架橋されている高分子化合物である請求項7記載のレジ
    スト材料。 【化4】 (式中、R7、R8は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
    状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。また、R7
    8は環を形成してもよく、環を形成する場合にはR 7
    8はそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアル
    キレン基を示す。R9は炭素数1〜10の直鎖状、分岐
    状又は環状のアルキレン基を示し、aは1〜7の整数、
    bは0又は1〜10の整数である。Aは、a+1価の炭
    素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、
    芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基は
    ヘテロ原子を介在していてもよく、また、その炭素原子
    に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、
    カルボニル基又はハロゲン原子によって置換されていて
    もよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−N
    HCONH−を示す。)
  9. 【請求項9】 (A)成分の樹脂が、下記一般式(2
    a’)の繰り返し単位を有する高分子化合物のp−ヒド
    ロキシスチレン及び/又はα−メチル−p−ヒドロキシ
    スチレンと、そのフェノール性水酸基の水素原子の一部
    が1種又は2種以上の酸不安定基により部分置換された
    単位と、かつアクリル酸エステル及び/又はメタクリル
    酸エステルとを含むコポリマーであり、アクリル酸エス
    テル及び/又はメタクリル酸エステルが酸不安定基で保
    護されたエステルで、高分子化合物中におけるアクリル
    酸エステル及びメタクリル酸エステルに基づく単位が平
    均0モル%を超え50モル%以下の割合で含有されてお
    り、(A)成分の樹脂全体に対し酸不安定基が平均0モ
    ル%を超え80モル%以下の割合で置換されている重量
    平均分子量3,000〜100,000の高分子化合物
    である請求項5記載のレジスト材料。 【化5】 (式中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5は炭素
    数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
    し、R6は酸不安定基を示す。R6aは水素原子又は酸不
    安定基であるが、少なくとも一部が酸不安定基である。
    xは0又は正の整数、yは正の整数である。x+y≦5
    を満足する数であり、M、Nは正の整数で、Lは0又は
    正の整数であり、0<N/(M+N)≦0.5、及び0
    <(N+L)/(M+N+L)≦0.8を満足する数で
    ある。)
  10. 【請求項10】 酸不安定基が下記一般式(4)〜
    (7)で示される基、炭素数4〜20の三級アルキル
    基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキ
    ルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基、炭素
    数7〜20のアリール基置換アルキル基である請求項6
    乃至9のいずれか1項記載のレジスト材料。 【化6】 (式中、R10、R11は水素原子又は炭素数1〜18の直
    鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R12は炭素
    数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素
    基を示し、R10とR11、R10とR12、R11とR12とは環
    を形成してもよく、環を形成する場合にはR10、R11
    12はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のア
    ルキレン基を示す。R13は炭素数4〜20の三級アルキ
    ル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアル
    キルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は
    上記一般式(4)で示される基である。zは0〜6の整
    数である。R14は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環
    状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていても
    よいアリール基を示し、h’は0又は1、iは0、1、
    2、3のいずれかであり、2h’+i=2又は3を満足
    する数である。R15は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又
    は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されてい
    てもよいアリール基を示し、R16〜R25はそれぞれ独立
    に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでも
    よい1価の炭化水素基を示し、R16〜R25は互いに環を
    形成していてもよく、その場合には炭素数1〜15のヘ
    テロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示す。ま
    た、R16〜R25は隣接する炭素に結合するもの同士で何
    も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい。)
  11. 【請求項11】 更に、(D)塩基性化合物を配合する
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載
    のレジスト材料。
  12. 【請求項12】 更に、(E)有機酸誘導体を配合する
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載
    のレジスト材料。
  13. 【請求項13】 溶剤の成分としてプロピレングリコー
    ルアルキルエーテルアセテート及び/又は乳酸アルキル
    エステルを含む請求項1乃至12のいずれか1項記載の
    レジスト材料。
  14. 【請求項14】 (i)請求項1乃至13のいずれか1
    項に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、
    (ii)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長
    300nm以下の高エネルギー線又は電子線で露光する
    工程と、(iii)必要に応じて加熱処理した後、現像
    液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパタ
    ーン形成方法。
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