JP2002014470A - 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物 - Google Patents

電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物

Info

Publication number
JP2002014470A
JP2002014470A JP2000194756A JP2000194756A JP2002014470A JP 2002014470 A JP2002014470 A JP 2002014470A JP 2000194756 A JP2000194756 A JP 2000194756A JP 2000194756 A JP2000194756 A JP 2000194756A JP 2002014470 A JP2002014470 A JP 2002014470A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
compound
resist composition
substituent
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000194756A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Aoso
利明 青合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2000194756A priority Critical patent/JP2002014470A/ja
Publication of JP2002014470A publication Critical patent/JP2002014470A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線又はX線を使用する半導体素子の微細
加工における性能向上技術の課題を解決することであ
り、電子線又はX線の使用に対して感度と解像度、レジ
スト形状、現像欠陥、塗布性及び溶剤溶解性の特性を満
足する電子線又はX線用ネガ型化学増幅系レジスト組成
物を提供すること。 【解決手段】 電子線又はX線の照射により、酸及び/
又はラジカル種を発生する化合物、アルカリ可溶性樹
脂、酸により架橋する架橋剤、溶剤を含有する電子線又
はX線用ネガ型化学増幅系レジスト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超LSIや高容量
マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプ
ロセスやその他のフォトファブリケーションプロセスに
好適に用いられるネガ型レジスト組成物に関するもので
ある。さらに詳しくは、X線、電子線等を使用して高精
細化したパターン形成しうるネガ型フォトレジスト組成
物に関するものであり、特に電子線等の高エネルギー線
を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いることので
きるネガ型レジスト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路はその集積度を益々高めてお
り、超LSIなどの半導体基板の製造に於いてはハーフ
ミクロン以下の線幅から成る超微細パターンの加工が必
要とされるようになってきた。その必要性を満たすため
にフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使用波
長は益々短波化し、今では、遠紫外光やエキシマレーザ
ー光(XeCl、KrF、ArFなど)が検討されるま
でになってきている。更に、電子線あるいはX線により
更に微細なパターン形成が検討されるに至っている。
【0003】特に電子線あるいはX線は次世代もしくは
次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感
度、高解像かつ矩形なプロファイル形状を達成し得るネ
ガ型レジストの開発が望まれている。電子線リソグラフ
ィーは、加速された電子線がレジスト材料を構成する原
子と衝突散乱を起こす過程で化合物にエネルギーを供給
し、レジスト材料の反応を生起し画像を形成させるもの
である。高加速化した電子線を用いることで直進性が増
大し、電子散乱の影響が少なくなり高解像で矩形な形状
のパターン形成が可能となるが、一方では電子線の透過
性が高くなり、感度が低下してしまう。この様に、電子
線リソグラフィーにおいては、感度と解像性・レジスト
形状がトレードオフの関係にあり、これを如何に両立し
得るかが課題であった。これらに対するレジスト材料と
しては、感度を向上させる目的で、主に酸触媒反応を利
用した化学増幅型レジストが用いられ、ネガ型レジスト
に対しては主成分として、アルカリ可溶性樹脂、酸発生
剤、及び酸架橋剤から成る化学増幅型組成物が有効に使
用されている。
【0004】従来よりネガ化学増幅型レジストに対し、
種々のアルカリ可溶性樹脂が提案されてきた。例えば特
許第2505033号、特開平3−170554号、特
開平6−118646にはノボラック型フェノール樹
脂、特開平7−311463号、特開平8−29255
9号には分子量分布を狭めたポリビニルフェノール樹
脂、特開平3−87746号、特開平8−44061号
には水素添加により一部環状アルコール構造に変換した
フェノール樹脂、特開平7−295200号、特開平8
−152717号にはポリビニルフェノールのOH基の
一部をアルキル基で保護した樹脂、特開平8−3390
86号にはアシル基等の酸に不活性な保護基を有するポ
リビニルフェノール樹脂、特開平6−67431号、特
開平10−10733号にはスチレンと共重合したポリ
ビニルフェノール樹脂、特開平9−166870号には
(メタ)アクリレートモノマー類と共重合したポリビニ
ルフェノール樹脂、更に特開平8−240911号には
カルボキシ基を有する樹脂が開示されている。
【0005】また酸発生剤については、特公平8−36
35号には有機ハロゲン化合物、特開平2−52348
号にはBr、Clが置換した芳香族化合物、特開平4−
367864号、特開平4−367865号にはBr、
Clが置換したアルキル基、アルコキシ基を有する芳香
族化合物、特開平2−150848号、特開平6−19
9770号にはヨードニウム、スルホニウム化合物、特
開平3−87746号にはハロアルカンスルホネート化
合物、特開平4−210960号、特開平4−2172
49号にはジアゾジスルホン化合物、又はジアゾスルホ
ン化合物、特開平4−336454号にはBr、I置換
アルキルトリアジン化合物、特開平4−291258号
にはスルホンアミド、スルホンイミド化合物、特開平4
−291259号には多価フェノールのスルホン酸化合
物、特開平4−291260号、特開平4−29126
1号、特開平6−202320号にはナフトキノンジア
ジド−4−スルホネート化合物、特開平5−21023
9号にはジスルホン化合物、特開平6−236024号
にはN−オキシイミドスルホネート化合物、米国特許第
5344742号にはベンジルスルホネート化合物等が
開示されている。
【0006】更に酸架橋剤に対しては、特開平3−75
652号、特開平5−181277号、特開平7−14
6556号にはメトキシメチルメラミン化合物、特開平
4−281455号、特開平5−232702号、特開
平6−83055号にはアルコキシメチルエーテル基を
有する化合物、特開平5−281715号にはオキサジ
ン化合物、特開平5−134412号、特開平6−38
25号にはアルコキシアルキル基を有する芳香族化合
物、特開平6−194838号にはトリオキサン化合物
の他、特開平1−293339号記載のアルコキシメチ
ルウリル化合物等が開示されている。但しこれらの化合
物の何れの組み合わせにおいても、高加速電圧条件下で
の電子線照射下やX線照射下で十分な高感度を得ること
は困難であり、且つ感度と解像度、レジスト形状を満足
し得るレベルで両立させることは課題となっていた。更
に、現像欠陥の抑制、良好な塗布性(塗布面の均一
性)、及び良好な溶剤溶解性(経時保存での析出防止)
も望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、電子線又はX線を使用する半導体素子の微細加工に
おける性能向上技術の課題を解決することであり、電子
線又はX線の使用に対して感度と解像度、レジスト形
状、現像欠陥、塗布性及び溶剤溶解性の特性を満足する
電子線又はX線用ネガ型化学増幅系レジスト組成物を提
供することである。更に半導体素子の量産性に適合した
次世代EB照射装置(スループットの向上を目指した、
EBブロック照射機又はEBステッパー(逐次縮小投映
照射機))に対応できる、高感度を示す電子線又はX線
用ネガ型化学増幅系レジスト組成物を提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記諸特
性に留意し鋭意検討した結果、本発明の目的が以下の特
定の組成物を使用することで見事に達成されることを見
出し、本発明に到達した。即ち、本発明は下記構成であ
る。
【0009】(1)(A)電子線又はX線の照射によ
り、酸及び/又はラジカル種を発生する化合物、(B)
酸及び/又はラジカルにより重合可能な不飽和結合を少
なくとも1個有する水不溶でアルカリ水溶液に可溶な樹
脂、(C)酸の作用により(B)の樹脂と架橋を生じる
架橋剤、(D)下記(a)の溶剤を全溶剤に対して40
〜90重量%含有し、(b)の溶剤を全溶剤に対し10
〜60重量%含有する溶剤 (a)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メチルエーテルプロピ
オネート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メト
キシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メ
チル、3−エトキシプロピオン酸エチルから選択される
少なくとも1種の溶媒 (b)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、乳酸メチル、乳
酸エチル、ジアセトンアルコールから選択される少なく
とも1種の溶剤 を含有することを特徴とする電子線又はX線用ネガ型レ
ジスト組成物。
【0010】(2)(B)成分の樹脂が、一般式(a)
の繰り返し単位を含有する樹脂であることを特徴とする
前記(1)に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組
成物。
【0011】
【化3】
【0012】式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基、置換基を有していても良い、アルキル基又はハ
ロアルキル基を表す。R2〜R4は水素原子、一般式
(b)、(c)、又は(d)の何れかの基、置換基を有
していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アリ
ール基、アラルキル基、あるいはアシル基を表す。
5、R6は同じでも異なっていても良く、水素原子、ヒ
ドロキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は置換基を
有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、ア
ルケニル基、アラルキル基、もしくはアリール基を表
す。
【0013】
【化4】
【0014】式中、R7〜R12、R16、R17は水素原
子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していても良
い、アルキル基又はハロアルキル基を表す。R13
14、は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置
換基を有していても良い、アルキル基、アルコキシ基、
アシロキシ基を表す。R15は水素原子、置換基を有して
いても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキ
ル基、又はアリール基を表す。A1は単結合、置換基を
有しても良い、2価のアルキレン基、アルケニレン基、
シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基、又は−O
−、−SO2−、−O−CO−R20−、−CO−O−R
21−、−CO−N(R22)−R23−を表す。R20
21、R23は同じでも異なっていても良く、単結合、又
はエーテル構造、エステル構造、アミド構造、ウレタン
構造もしくはウレイド構造を有しても良い、また置換基
を有しても良い、2価のアルキレン基、アルケニレン
基、シクロアルキレン基、アリーレン基を表す。R22
水素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シ
クロアルキル基、アラルキル基、又はアリール基を表
す。A2は単結合、−O−R21−、−N(R22)−R23
−を表す。A3は単結合、−SO2−もしくはアルキレン
構造を有しても良い、また置換基を有しても良い、アリ
ーレン基を表す。A4は単結合、置換基を有しても良
い、2価のアルキレン基、シクロアルキレン基、アリー
レン基、−O−、−SO2−、−CO−、−CO−O−
21−を表す。x、y、zは0又は1を表し、m、nは
0又は1以上の整数を表す。但し、一般式(a)中、少
なくとも一つは一般式(b)、(c)、もしくは(d)
の基を有する。またR2〜R4のうちの二つ、又はR2
4の一つとR5もしくはR6が結合して環を形成しても
良い。
【0015】(3) 更に(E)酸及び/又はラジカル
により重合可能な不飽和結合を少なくとも1個有する化
合物を含有することを特徴とする前記(1)又は(2)
に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
【0016】(4) 更に(F)有機塩基性化合物を含
有することを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか
に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
【0017】(5)(A)成分の化合物が、スルホニウ
ム、又はヨードニウムのスルホン酸塩化合物から選択さ
れることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに
記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
【0018】(6)(A)成分の化合物が、N−ヒドロ
キシイミドのスルホン酸エステル化合物、又はジスルホ
ニルジアゾメタン化合物であることを特徴とする前記
(1)〜(4)のいずれかに記載の電子線又はX線用ネ
ガ型レジスト組成物。
【0019】(7)(C)成分の架橋剤が、ヒドロキシ
メチル化、アルコキシメチル化、又はアシルオキシメチ
ル化したフェノール化合物であることを特徴とする前記
(1)〜(6)のいずれかに記載の電子線又はX線用ネ
ガ型レジスト組成物。
【0020】(8)(C)成分の架橋剤が、アルコキシ
メチル化、又はアシルオキシメチル化したメラミン化合
物又は樹脂、もしくはウレア化合物又は樹脂であること
を特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の電
子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
【0021】(9)75keV以上の加速電圧条件下で
電子線照射するための組成物であることを特徴とする前
記(1)〜(8)のいずれかに記載の電子線又はX線用
ネガ型レジスト組成物。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明に使用する化合物に
ついて詳細に説明する。 (1)本発明(B)の樹脂 本発明(B)の樹脂は、酸及び/又はラジカルにより重
合可能な不飽和結合を少なくとも1個有する水不溶でア
ルカリ水溶液に可溶な樹脂であり、好ましくはフェノー
ルノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、ビニル
フェノール由来の構造単位を有する共重合体、及びポリ
ビニルフェノール樹脂を一部保護又は修飾することで得
られる樹脂、フェノール骨格を有する(メタ)アクリレ
ートポリマー等のフェノール基の一部又は全部を、酸及
び/又はラジカルにより重合可能な不飽和結合を有する
基で置換した樹脂を広く使用することができる。好まし
くは上記一般式(a)で表される繰り返し構造単位を含
有するフェノール系の樹脂を挙げることができる。
【0023】一般式(a)中、 R1は水素原子、ハロゲ
ン原子、シアノ基、置換基を有していても良い、アルキ
ル基又はハロアルキル基を表す。R2〜R4は水素原子、
上記一般式(b)、(c)、又は(d)の何れかの基、
置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、アラルキル基、あるいはアシル基を
表す。R5、R6は同じでも異なっていても良く、水素原
子、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は置
換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル
基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはアリール基
を表す。
【0024】R7〜R12、R16、R17は水素原子、ハロ
ゲン原子、シアノ基、置換基を有していても良い、アル
キル基又はハロアルキル基を表す。R13、R14、は水素
原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換基を有して
いても良い、アルキル基、アルコキシ基、アシロキシ基
を表す。R15は水素原子、置換基を有していても良い、
アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、又はア
リール基を表す。
【0025】A1は単結合、置換基を有しても良い、2
価のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン
基、もしくはアリーレン基、又は−O−、−SO2−、
−O−CO−R20−、−CO−O−R21−、−CO−N
(R22)−R23−を表す。R20、R21、R23は同じでも
異なっていても良く、単結合、又はエーテル構造、エス
テル構造、アミド構造、ウレタン構造もしくはウレイド
構造を有しても良い、また置換基を有しても良い、2価
のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン
基、アリーレン基を表す。
【0026】R22は水素原子、置換基を有していても良
い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、又
はアリール基を表す。A2は単結合、−O−R21−、−
N(R22)−R23−を表す。A3は単結合、−SO2−も
しくはアルキレン構造を有しても良い、また置換基を有
しても良い、アリーレン基を表す。A4は単結合、置換
基を有しても良い、2価のアルキレン基、シクロアルキ
レン基、アリーレン基、−O−、−SO2−、−CO
−、−CO−O−R21−を表す。
【0027】x、y、zは0又は1を表し、m、nは0
又は1以上の整数を表す。但し、一般式(a)中、少な
くとも一つは一般式(b)、(c)、もしくは(d)の
基を有する。またR2〜R4のうちの二つ、又はR2〜R4
の一つとR5もしくはR6が結合して環を形成しても良
い。
【0028】またR1〜R17、R22のアルキル基として
は、例えば炭素数1〜8個のアルキル基であって、具体
的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル
基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル
基、オクチル基を好ましく挙げることができる。
【0029】R2〜R6、R15、R22のシクロアルキル基
は単環型でも良く、多環型でも良い。単環型としては炭
素数3〜8個の例えば、シクロプロピル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基を好ましく挙げることができ
る。多環型としては例えば、アダマンチル基、ノルボル
ニル基、イソボロニル基、ジシクロペンチル基、a−ピ
ネル基、トリシクロデカニル基等を好ましく挙げること
ができる。
【0030】R5、R6のアルケニル基としては、例えば
炭素数2〜8個のアルケニル基であって、具体的には、
ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基
を好ましく挙げることができる。
【0031】R2〜R6、R15、R22のアリール基として
は、例えば炭素数6〜15個のアリール基であって、具
体的には、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル
基、2,4,6−トリメチルフェニル基、ナフチル基、
アントリル基等を好ましく挙げることができる。R2
6、R15、R22のアラルキル基としては、例えば炭素
数7〜12個のアラルキル基であって、具体的には、ベ
ンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を好まし
く挙げることができる。
【0032】R1、R7〜R12、R16、R17のハロアルキ
ル基としては、例えば炭素数1〜4個のハロアルキル基
であって、具体的にはクロロメチル基、クロロエチル
基、クロロプロピル基、クロロブチル基、ブロモメチル
基、ブロモエチル基等を好ましく挙げることができる。
2〜R4のアシル基としては、例えば炭素数1〜10個
のアシル基であって、ホルミル基、アセチル基、プロパ
ノイル基、ブタノイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基
等を好ましく挙げることができる。
【0033】R13、R14のアルコキシ基としては、例え
ば炭素数1〜8個のアルコキシ基であって、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等を好まし
く挙げることができる。アシロキシ基としては、例えば
炭素数1〜10個のアシロキシ基であって、アセトキシ
基、プロパノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等を好
ましく挙げることができる。
【0034】A1、A4、R20、R21、R23のアルキレン
基としては、例えば炭素数1〜8個のアルキレン基であ
って、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレ
ン基、ヘキシレン基、オクチレン基等を好ましく挙げる
ことができる。A1、R20、R21、R23のアルケニレン
基としては、例えば炭素数2〜6個のアルケニレン基で
あって、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基
等を好ましく挙げることができる。
【0035】A1、A4、R20、R21、R23のシクロアル
キレン基としては、例えば炭素数5〜8個のシクロアル
キレン基であって、シクロペンチレン基、シクロヘキシ
レン基等を好ましく挙げることができる。A1、A3、A
4、R20、R21、R23のアリーレン基としては、例えば
炭素数6〜12個のアリーレン基であって、フェニレン
基、トリレン基、キシリレン基、ナフチレン基等を好ま
しく挙げることができる。
【0036】更にこれらの基に置換される置換基として
は、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒ
ドロキシル基、カルボキシル基等の活性水素を有するも
のや、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原
子、沃素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、チオエーテル基、
アシル基(アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基
等)、アシロキシ基(アセトキシ基、プロパノイルオキ
シ基、ベンゾイルオキシ基等)、アルコキシカルボニル
基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プ
ロポキシカルボニル基等)、シアノ基、ニトロ基等が挙
げられる。特にアミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシ
ル基等の活性水素を有するものが好ましい。
【0037】またR2〜R4のうちの二つ、又はR2〜R4
の一つとR5もしくはR6が結合して形成した環として
は、ベンゾフラン環、ベンゾジオキソノール環、ベンゾ
ピラン環等の酸素原子を含有する4〜7員環が挙げられ
る。
【0038】本発明(B)の樹脂は、一般式(a)の繰
り返し構造単位からのみなる樹脂であっても良いが、更
に本発明のネガ型レジストの性能を向上させる目的で、
他の重合性モノマーを共重合させても良い。
【0039】使用することができる共重合モノマーとし
ては、以下に示すものが含まれる。例えば、上記以外の
アクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル
酸エステル類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビ
ニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、クロ
トン酸エステル類などから選ばれる付加重合性不飽和結
合を1個有する化合物である。
【0040】具体的には、例えばアクリル酸エステル
類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜1
0のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シ
クロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸
オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルア
クリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2
−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒド
ロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパン
モノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレ
ート、グリシジルアクリレート、ベンジルアクリレー
ト、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリル
アクリレート、など)アリールアクリレート(例えばフ
ェニルアクリレートなど);
【0041】メタクリル酸エステル類、例えば、アルキ
ル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好まし
い)メタクリレート(例えば、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソ
プロピルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、
アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シク
ロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、
クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレー
ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロ
キシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメ
タクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロ
ピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタ
クリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、フルフリルメタクリレ
ート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど)、
アリールメタクリレート(例えば、フェニルメタクリレ
ート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレー
トなど);
【0042】アクリルアミド類、例えば、アクリルアミ
ド、N−アルキルアクリルアミド、(アルキル基として
は、炭素原子数1〜10のもの、例えば、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、ヒ
ドロキシエチル基、ベンジル基などがある。)、N−ア
リールアクリルアミド(アリール基としては、例えばフ
ェニル基、トリル基、ニトロフェニル基、ナフチル基、
シアノフェニル基、ヒドロキシフェニル基、カルボキシ
フェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルアクリ
ルアミド(アルキル基としては、炭素原子数1〜10の
もの、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、イソブ
チル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基などがあ
る。)、N,N−ジアリールアクリルアミド(アリール
基としては、例えばフェニル基などがある。)、N−メ
チル−N−フェニルアクリルアミド、N−ヒドロキシエ
チル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミ
ドエチル−N−アセチルアクリルアミドなど;
【0043】メタクリルアミド類、例えば、メタクリル
アミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基と
しては、炭素原子数1〜10のもの、例えば、メチル
基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒド
ロキシエチル基、シクロヘキシル基などがある。)、N
−アリールメタクリルアミド(アリール基としては、フ
ェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルメタクリ
ルアミド(アルキル基としては、エチル基、プロピル
基、ブチル基などがある。)、N,N−ジアリールメタ
クリルアミド(アリール基としては、フェニル基などが
ある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリ
ルアミド、N−メチル−N−フェニルメタクリルアミ
ド、N−エチル−N−フェニルメタクリルアミドなど;
アリル化合物、例えば、アリルエステル類(例えば、酢
酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウ
リン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリ
ル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルな
ど)、アリルオキシエタノールなど;
【0044】ビニルエーテル類、例えば、アルキルビニ
ルエーテル(例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチ
ルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキ
シルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、
エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエ
ーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニル
エーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキ
シエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニル
エーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエ
チルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチル
ビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒド
ロフルフリルビニルエーテルなど)、ビニルアリールエ
ーテル(例えばビニルフェニルエーテル、ビニルトリル
エーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−
2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエ
ーテル、ビニルアントラニルエーテルなど);
【0045】ビニルエステル類、例えば、ビニルブチレ
ート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテ
ート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビ
ニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジ
クロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニル
ブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニ
ルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−
フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシ
レート、安息香酸ビニル、サルチル酸ビニル、クロル安
息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ
酸ビニルなど;
【0046】スチレン類、例えば、スチレン、アルキル
スチレン(例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレ
ン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルス
チレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキ
シルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレ
ン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフ
ルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセ
トキシメチルスチレンなど)、アルコキシスチレン(例
えば、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルス
チレン、ジメトキシスチレンなど)、ハロゲンスチレン
(例えば、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリク
ロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルス
チレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードス
チレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2
−ブロム−4−トリフルオルメチルスチレン、4−フル
オル−3−トリフルオルメチルスチレンなど)、カルボ
キシスチレン;
【0047】クロトン酸エステル類、例えば、クロトン
酸アルキル(例えば、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘ
キシル、グリセリンモノクロトネートなど);イタコン
酸ジアルキル類(例えば、イタコン酸ジメチル、イタコ
ン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど);マレイン酸
あるいはフマール酸のジアルキルエステル類(例えば、
ジメチルマレレート、ジブチルフマレートなど)、無水
マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリル、マレイロニトリル等がある。その他、一般
的には共重合可能である付加重合性不飽和化合物であれ
ばよい。
【0048】この中で、カルボキシスチレン、N−(カ
ルボキシフェニル)アクリルアミド、N−(カルボキシ
フェニル)メタクリルアミド等のようなカルボキシル基
を有するモノマー、マレイミド等、アルカリ溶解性を向
上させるモノマーが共重合成分として好ましい。本発明
における樹脂中の他の重合性モノマーの含有量として
は、全繰り返し単位に対して、50モル%以下が好まし
く、より好ましくは30モル%以下である。
【0049】以下に一般式(a)で表される繰り返し構
造単位を有する樹脂の具体例を示すが、本発明がこれに
限定されるものではない。
【0050】
【化5】
【0051】
【化6】
【0052】
【化7】
【0053】
【化8】
【0054】
【化9】
【0055】
【化10】
【0056】
【化11】
【0057】
【化12】
【0058】
【化13】
【0059】
【化14】
【0060】
【化15】
【0061】
【化16】
【0062】m、n、oは樹脂組成のモル比を表し、2
成分からなる樹脂では、m=10〜95、n=5〜9
0、好ましくはm=40〜90、n=10〜60の範囲
で使用される。3成分からなる樹脂では、m=10〜9
0、n=5〜85、o=5〜85、好ましくはm=40
〜80、n=10〜50、o=10〜50の範囲で使用
される。
【0063】上記(B)、好ましくは一般式(a)で表
される繰り返し構造単位を有する樹脂の好ましい分子量
は重量平均で1,000〜200,000であり、更に
好ましくは3,000〜50,000の範囲で使用され
る。分子量分布は1〜10であり、好ましくは1〜3、
更に好ましくは1〜1.5の範囲のものが使用される。
分子量分布が小さいものほど、解像度、レジスト形状、
及びレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネ
ス性に優れる。一般式(a)で表される繰り返し構造単
位の含有量は、全体の樹脂に対して、5〜100モル
%、好ましくは10〜90モル%である。
【0064】本発明に用いられる一般式(a)で表わさ
れる構造単位を含有するアルカリ可溶性樹脂は、Macrom
olecules (1995), 28(11), 3787〜3789, Polym. Bull.
(Berlin)(1990), 24(4), 385〜389,特開平8−2863
75に記載されている方法により合成することができ
る。即ち、ラジカル重合もしくはリビングアニオン重合
法により目的のアルカリ可溶性樹脂を得ることができ
る。これらの樹脂は1種で使用しても良いし、複数を混
合して用いても良い。
【0065】ここで、重量平均分子量はゲルパーミエー
ションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもっ
て定義される。アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度
は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド(TMAH)で測定(23℃)して20Å/秒
以上のものが好ましい。特に好ましくは200Å/秒以
上のものである。本発明のアルカリ可溶性樹脂は、単独
で用いても良いが、他のアルカリ可溶性樹脂を併用する
こともできる。使用比率は本発明のアルカリ可溶性樹脂
100重量部に対して本発明以外の他のアルカリ可溶性
樹脂を最大100重量部まで併用することができる。以
下に併用できるアルカリ可溶性樹脂を例示する。
【0066】例えばノボラック樹脂、水素化ノボラツク
樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、スチレン−無水マ
レイン酸共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹
脂及びその誘導体を挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。樹脂(B)の添加量は組成物の
全固形分に対し、30〜95重量%、好ましくは40〜
90重量%、更に好ましくは50〜80重量%の範囲で
使用される。
【0067】(2)本発明(A)の電子線又はX線の照
射により、酸及び/又はラジカル種を発生する化合物 本発明に使用される(A)成分は、電子線又はX線の照
射により酸及び/又はラジカル種を発生する化合物であ
れば、何れの化合物でも用いることができる。ここで、
酸及び/又はラジカル種を発生する化合物とは、酸を発
生する化合物、酸及びラジカル種を発生する化合物もし
くはラジカル種を発生する化合物を表す。
【0068】そのような電子線又はX線の照射により、
酸及び/又はラジカル種を発生する化合物としては、光
カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、
色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジス
ト等に使用されている公知の光により酸を発生する化合
物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することが
できる。
【0069】また、これらの電子線又はX線の照射によ
り、酸及び/又はラジカル種を発生する基、あるいは化
合物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物、た
とえば、特開昭63−26653号、特開昭55−16
4824号、特開昭62−69263号、特開昭63−
146038号、特開昭63−163452号、特開昭
62−153853号、特開昭63−146029号等
に記載の化合物を用いることができる。さらに米国特許
第3,779,778号、欧州特許第126,712号
等に記載の光により酸を発生する化合物も使用すること
ができる。
【0070】また、公知のジアゾニウム塩、ホスホニウ
ム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム
塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、o−ニトロベ
ンジルスルホネート化合物、N−イミノスルホネート化
合物、N−イミドスルホネート化合物、ジアゾスルホン
化合物、ジアゾジスルホン化合物、ジスルホン化合物等
を挙げることができる。
【0071】好ましくは、スルホニウム、又はヨードニ
ウムのスルホン酸塩化合物、N−ヒドロキシイミドのス
ルホン酸エステル化合物、又はジスルホニルジアゾメタ
ン化合物である。これらの中で特に好ましくは、特開平
10−7653号、特開平11−2901号等に記載の
N−イミドスルホネート化合物、特開平4−21096
0号、欧州特許第417557号等に記載のジアゾジス
ルホン化合物、更に下記一般式(I)〜(III)で表
されるスルホニウム塩、ヨードニウム塩を挙げることが
できるが、下記一般式(I)〜(III)で表されるス
ルホニウム塩、ヨードニウム塩が一番好ましい。
【0072】
【化17】
【0073】一般式(I)〜一般式(III)中のR1
〜R37は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒド
ロキシル基、ハロゲン原子、または、−S−R38で示す
ことができる基である。R1〜R37が表すアルキル基
は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよい。
直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブ
チル基、t−ブチル基など、例えば炭素数1〜4個のア
ルキル基を挙げることができる。環状アルキル基として
は、例えばシクロプロピル基、シクロペンチル基、シク
ロヘキシル基など炭素数3〜8個のアルキル基を挙げる
ことができる。
【0074】R1〜R37が表すアルコキシ基は、直鎖状
でもよく、分岐状でもよく、環状アルコキシ基でもよ
い。直鎖状又は分岐状アルコキシ基としては、例えば炭
素数1〜8個のもの例えばメトキシ基、エトキシ基、ヒ
ドロキシエトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、
イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ
基、オクチルオキシ基などを挙げることができる。環状
アルコキシ基としては、例えば、シクロペンチルオキシ
基、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。
【0075】環状アルコキシ基としては、例えば、シク
ロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基が挙げら
れる。R1〜R37が表すハロゲン原子としては、フッ素
原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることがで
きる。R1〜R37が表す−S−R38中のR38は、アルキ
ル基、又はアリール基である。R38が表すアルキル基の
範囲としては、例えばR1〜R37が表すアルキル基とし
て既に列挙したアルキル基中のいずれをも挙げることが
できる。R38が表すアリール基は、フェニル基、トリル
基、メトキシフェニル基、ナフチル基など、炭素数6〜
14個のアリール基を挙げることができる。
【0076】R1〜R37が表すアルキル基、アルコキシ
基またはR38が表すアルキル基、アリール基は、いずれ
も基の一部に更に置換基を結合して炭素数を増やしてい
てもよく、置換基を有していなくてもよい。更に結合し
ていてもよい置換基としては、好ましくは、炭素数1〜
4個のアルコキシ基、炭素数6〜10個のアリール基、
炭素数2〜6個のアルケニル基を挙げることができ、シ
アノ基、ヒドロキシル基、カルボキシ基、アルコキシカ
ルボニル基、ニトロ基等も挙げることができる。その
他、ハロゲン原子でもよい。たとえば、フッ素原子、塩
素原子、沃素原子を挙げることができる。
【0077】一般式(I)中のR1〜R15で示す基は、
そのうちの2つ以上が結合し、環を形成していてもよ
い。環は、R1〜R15で示す基の末端が直接結合して形
成してもよい。炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択
される1種又は2種以上の元素を介して間接的に結びあ
い、環を形成していてもよい。R1〜R15のうちの2つ
以上が結合して形成する環構造としては、フラン環、ジ
ヒドロフラン環、ピラン環、トリヒドロピラン環、チオ
フェン環、ピロール環などに見られる環構造と同一の構
造を挙げることができる。一般式(II)中のR16〜R
27についても同様のことを言うことができる。2つ以上
が直接又は間接に結合し、環を形成していてもよい。一
般式(III)中のR28〜R37についても同様である。
【0078】一般式(I)〜(III)はX-を有する。一
般式(I)〜(III)が有するX-は、酸のアニオンであ
る。アニオンを形成している酸は、ベンゼンスルホン
酸、ナフタレンスルホン酸、又はアントラセンスルホン
酸の中から選択される酸である。酸には1以上のフッ素
原子が置換している。又はその酸は、そのフッ素原子と
ともにあるいはフッ素原子に代え、アルキル基、アルコ
キシル基、アシル基、アシロキシル基、スルホニル基、
スルホニルオキシ基、スルホニルアミノ基、アリール
基、アラルキル基、アルコキシカルボニル基、からなる
群から選択された少なくとも1種の有機基を有し、しか
も、その有機基は少なくとも1個のフッ素原子を更に置
換している。また、上記のベンゼンスルホン酸、ナフタ
レンスルホン酸、又はアントラセンスルホン酸は、フッ
素以外のハロゲン原子、水酸基、ニトロ基等で置換され
ていてもよい。
【0079】X-のアニオンを形成するベンゼンスルホ
ン酸などに結合するアルキル基は、例えば炭素数1〜1
2のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状でもよ
く、分岐状でもよく、環状でもよい。少なくとも1個の
フッ素原子、好ましくは25個以下のフッ素原子が置換
している。具体的にはトリフロロメチル基、ペンタフロ
ロエチル基、2,2,2−トリフロロエチル基、ヘプタ
フロロプロピル基、ヘプタフロロイソプロピル基、パー
フロロブチル基、パーフロロオクチル基、パーフロロド
デシル基、パーフロロシクロヘキシル基等を挙げること
ができる。なかでも、全てフッ素で置換された炭素数1
〜4のパーフロロアルキル基が好ましい。
【0080】アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合するアルコキシ基は、炭
素数が1〜12のアルコキシ基である。アルコキシ基
は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよい。
少なくとも1個のフッ素原子、好ましくは25個以下の
フッ素原子が置換している。具体的にはトリフロロメト
キシ基、ペンタフロロエトキシ基、ヘプタフロロイソプ
ロピルオキシ基、パーフロロブトキシ基、パーフロロオ
クチルオキシ基、パーフロロドデシルオキシ基、パーフ
ロロシクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。
なかでも、全てフッ素で置換された炭素数1〜4のパー
フロロアルコキシ基が好ましい。
【0081】アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合するアシル基は、炭素数
2〜12、1〜23個のフッ素原子で置換されているも
のが好ましい。具体的にはトリフロロアセチル基、フロ
ロアセチル基、ペンタフロロプロピオニル基、ペンタフ
ロロベンゾイル基等を挙げることができる。
【0082】アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合するアシロキシ基は、炭
素数が2〜12、1〜23個のフッ素原子で置換されて
いるものが好ましい。具体的にはトリフロロアセトキシ
基、フロロアセトキシ基、ペンタフロロプロピオニルオ
キシ基、ペンタフロロベンゾイルオキシ基等を挙げるこ
とができる。アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合するスルホニル基として
は、炭素数が1〜12、1〜25個のフッ素原子で置換
されているものが好ましい。具体的にはトリフロロメタ
ンスルホニル基、ペンタフロロエタンスルホニル基、パ
ーフロロブタンスルホニル基、パーフロロオクタンスル
ホニル基、ペンタフロロベンゼンスルホニル基、4−ト
リフロロメチルベンゼンスルホニル基等を挙げることが
できる。
【0083】アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合する上記スルホニルオキ
シ基としては、炭素数が1〜12、1〜25個のフッ素
原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリ
フロロメタンスルホニルオキシ、パーフロロブタンスル
ホニルオキシ基、4−トリフロロメチルベンゼンスルホ
ニルオキシ基等を挙げることができる。アルキル基とと
もにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結
合する上記スルホニルアミノ基としては、炭素数が1〜
12であって、1〜25個のフッ素原子で置換されてい
るものが好ましい。具体的にはトリフロロメタンスルホ
ニルアミノ基、パーフロロブタンスルホニルアミノ基、
パーフロロオクタンスルホニルアミノ基、ペンタフロロ
ベンゼンスルホニルアミノ基等を挙げることができる。
【0084】アルキル基とともにあるいは単独で上記の
ベンゼンスルホン酸などに結合する上記アリール基とし
ては、炭素数が6〜14、1〜9個のフッ素原子で置換
されているものが好ましい。具体的にはペンタフロロフ
ェニル基、4−トリフロロメチルフェニル基、ヘプタフ
ロロナフチル基、ノナフロロアントラニル基、4−フロ
ロフェニル基、2,4−ジフロロフェニル基等を挙げる
ことができる。アルキル基とともにあるいは単独で上記
のベンゼンスルホン酸などに結合する上記アラルキル基
としては、炭素数が7〜10、1〜15個のフッ素原子
で置換されているものが好ましい。具体的にはペンタフ
ロロフェニルメチル基、ペンタフロロフェニルエチル
基、パーフロロベンジル基、パーフロロフェネチル基等
を挙げることができる。アルキル基とともにあるいは単
独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記アル
コキシカルボニル基としては、炭素数が2〜13、1〜
25個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。
具体的にはトリフロロメトキシカルボニル基、ペンタフ
ロロエトキシカルボニル基、ペンタフロロフェノキシカ
ルボニル基、パーフロロブトキシカルボニル基、パーフ
ロロオクチルオキシカルボニル基等を挙げることができ
る。
【0085】このようなアニオンの中で、最も好ましい
-はフッ素置換ベンゼンスルホン酸アニオンであり、
中でもペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオンが特
に好ましい。また、上記含フッ素置換基を有するベンゼ
ンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、又はアントラセ
ンスルホン酸は、さらに直鎖状、分岐状あるいは環状ア
ルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、スルホニル基、
スルホニルオキシ基、スルホニルアミノ基、アリール
基、アラルキル基、アルコキシカルボニル基(これらの
炭素数範囲は前記のものと同様)、ハロゲン(フッ素を
除く)、水酸基、ニトロ基等で置換されてもよい。以下
に、これらの一般式(I)〜(III)で表される化合物の
具体例を示すが、これに限定されるものではない。
【0086】
【化18】
【0087】
【化19】
【0088】
【化20】
【0089】
【化21】
【0090】
【化22】
【0091】
【化23】
【0092】一般式(I)、一般式(II)の化合物は、
次のような方法で合成できる。例えば、アリールマグネ
シウムブロミドなどのアリールグリニャール試薬とフェ
ニルスルホキシドとを反応させ、得られたトリアリール
スルホニウムハライドを対応するスルホン酸と塩交換す
る。別の方法もある。例えば、フェニルスルホキシドと
対応する芳香族化合物をメタンスルホン酸/五酸化二リ
ンあるいは塩化アルミなどの酸触媒を用いて縮合、塩交
換する方法がある。また、ジアリールヨードニウム塩と
ジアリールスルフィドを酢酸銅などの触媒を用いて縮
合、塩交換する方法などによって合成できる。上記のい
ずれの方法でも、フェニルスルホキシドは、置換基をベ
ンゼン環に置換させていてもよく、そのような置換基が
なくてもよい。一般式(III)の化合物は過ヨウ素酸塩を
用いて芳香族化合物を反応させることにより合成可能で
ある。
【0093】本発明で使用する(A)成分の含有量は、
全ネガ型レジスト組成物の固形分に対し、0.1〜20
重量%が適当であり、好ましくは0.5〜10重量%、
更に好ましくは1〜7重量%である。
【0094】本発明においては、上記一般式(I)〜一
般式(III)で表わされる化合物以外に、あるいはこ
れらと共に、放射線の照射により分解して酸及び/又は
ラジカル種を発生する他の化合物を用いることができ
る。一般式(I)〜一般式(III)で表わされる化合
物とともに放射線の照射により分解して酸及び/又はラ
ジカル種を発生する他の化合物を用いる場合には、放射
線の照射により分解して酸及び/又はラジカル種を発生
する他の化合物の比率は、モル比で100/0〜20/
80、好ましくは90/10〜40/60、更に好まし
くは80/20〜50/50である。
【0095】(3)本発明(C)の酸架橋剤 本発明においては、アルカリ可溶性樹脂、酸及び/又は
ラジカル発生剤とともに、酸により架橋する化合物(以
下、適宜、酸架橋剤又は単に架橋剤と称する)を使用す
る。ここでは公知の酸架橋剤を有効に使用することがで
きる。好ましくは、ヒドロキシメチル基、アルコキシメ
チル基、アシルオキシメチル基、又はアルコキシメチル
エーテル基を2個以上有する化合物あるいは樹脂、又は
エポキシ化合物である。
【0096】更に好ましくは、アルコキシメチル化、ア
シルオキシメチル化メラミン化合物あるいは樹脂、アル
コキシメチル化、アシルオキシメチル化ウレア化合物あ
るいは樹脂、ヒドロキシメチル化又はアルコキシメチル
化フェノール化合物あるいは樹脂、及びアルコキシメチ
ルエーテル化フェノール化合物あるいは樹脂等が挙げら
れる。
【0097】具体的には、架橋剤は、フェノール誘導体
を使用することができる。好ましくは、分子量が120
0以下、分子内にベンゼン環を3〜5個含み、さらにヒ
ドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせて
2個以上有し、そのヒドロキシメチル基、アルコキシメ
チル基を少なくともいずれかのベンゼン環に集中させ、
あるいは振り分けて結合してなるフェノール誘導体を挙
げることができる。このようなフェノール誘導体を用い
ることにより、本発明の効果をより顕著にすることがで
きる。ベンゼン環に結合するアルコキシメチル基として
は、炭素数6個以下のものが好ましい。具体的にはメト
キシメチル基、エトキシメチル基、n−プロポキシメチ
ル基、i−プロポキシメチル基、n−ブトキシメチル
基、i−ブトキシメチル基、sec−ブトキシメチル
基、t−ブトキシメチル基が好ましい。さらに、2−メ
トキシエトキシ基及び、2−メトキシ−1−プロピル基
の様に、アルコキシ置換されたアルコキシ基も好まし
い。これらのフェノール誘導体の内、特に好ましいもの
を以下に挙げる。
【0098】
【化24】
【0099】
【化25】
【0100】
【化26】
【0101】
【化27】
【0102】
【化28】
【0103】(式中、L1〜L8は、同じであっても異な
っていてもよく、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル
基又はエトキシメチル基を示す。) ヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応
するヒドロキシメチル基を有さないフェノール化合物
(上記式においてL1〜L8が水素原子である化合物)と
ホルムアルデヒドを塩基触媒下で反応させることによっ
て得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐた
めに、反応温度を60℃以下で行うことが好ましい。具
体的には、特開平6−282067号、特開平7−64
285号等に記載されている方法にて合成することがで
きる。
【0104】アルコキシメチル基を有するフェノール誘
導体は、対応するヒドロキシメチル基を有するフェノー
ル誘導体とアルコールを酸触媒下で反応させることによ
って得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐ
ために、反応温度を100℃以下で行うことが好まし
い。具体的には、欧州特許EP632003A1等に記
載されている方法にて合成することができる。このよう
にして合成されたヒドロキシメチル基またはアルコキシ
メチル基を有するフェノール誘導体は、保存時の安定性
の点で好ましいが、アルコキシメチル基を有するフェノ
ール誘導体は保存時の安定性の観点から特に好ましい。
ヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせ
て2個以上有し、いずれかのベンゼン環に集中させ、あ
るいは振り分けて結合してなるこのようなフェノール誘
導体は、単独で使用してもよく、また2種以上を組み合
わせて使用してもよい。
【0105】上記フェノール誘導体以外にも、下記の
(i)、(ii)の化合物が架橋剤として使用できる。 (i) N−ヒドロキシメチル基、N−アルコキシメチ
ル基、若しくはN−アシルオキシメチル基を有する化合
物 (ii) エポキシ化合物
【0106】架橋剤は、全レジスト組成物固形分中、3
〜65重量%、好ましくは5〜50重量%の添加量で用
いられる。架橋剤の添加量が3重量%未満であると残膜
率が低下し、また、65重量%を越えると解像力が低下
し、更にレジスト液の保存時の安定性の点で余り好まし
くない。
【0107】本発明において、上記のフェノール誘導体
に加え、例えば上述のような他の架橋剤(i)、(i
i)を併用することもできる。上記のフェノール誘導体
に加えて併用しうる他の架橋剤の比率は、モル比で10
0/0〜20/80、好ましくは90/10〜40/6
0、更に好ましくは80/20〜50/50である。
【0108】これらの架橋剤については以下に詳細に説
明する。 (i) N−ヒドロキシメチル基、N−アルコキシメチ
ル基、若しくはN−アシルオキシメチル基を有する化合
物としては、欧州特許公開(以下、「EP−A」と記載
する)第0,133,216号、西独特許第3,63
4,671号、同第3,711,264号に開示された
単量体及びオリゴマー−メラミン−ホルムアルデヒド縮
合物並びに尿素−ホルムアルデヒド縮合物、EP−A第
0,212,482号に開示されたアルコキシ置換化合
物等に開示されたベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド
縮合物等が挙げられる。更に好ましい例としては、例え
ば、少なくとも2個の遊離N−ヒドロキシメチル基、N
−アルコキシメチル基、若しくはN−アシルオキシメチ
ル基を有するメラミン−ホルムアルデヒド誘導体が挙げ
られ、中でもN−アルコキシメチル誘導体が特に好まし
い。
【0109】(ii) エポキシ化合物としては、一つ
以上のエポキシ基を含む、モノマー、ダイマー、オリゴ
マー、ポリマー状のエポキシ化合物を挙げることができ
る。例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンと
の反応生成物、低分子量フェノール−ホルムアルデヒド
樹脂とエピクロルヒドリンとの反応生成物等が挙げられ
る。その他、米国特許第4,026,705号公報、英
国特許第1,539,192号公報に記載され、使用さ
れているエポキシ樹脂を挙げることができる。
【0110】(4)本発明(E)の酸及び/又はラジカ
ルにより重合可能な不飽和結合を有する化合物 本発明(A)の化合物から発生する酸及び/又はラジカ
ルにより重合し得る不飽和結合を有する化合物として
は、重合性基を有する公知のモノマーが特に制限なく使
用することができる。そのようなモノマーとしては、具
体的には、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプ
ロピルアクリレート等の単官能アクリル酸エステル及び
その誘導体あるいはこれらのアクリレートをメタクリレ
ート、イタコネート、クロトネート、マレエート等に代
えた化合物;
【0111】ポリエチレングリコールジアクリレート、
ペンタエリスリトールジアクリレート、ビスフェノール
Aジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチル
グリコールのε−カプロラクトン付加物のジアクリレー
ト等の2官能アクリル酸エステル及びその誘導体あるい
はこれらのアクリレートをメタクリレート、イタコネー
ト、クロトネート、マレエート等に代えた化合物;
【0112】あるいはトリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアク
リレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
ト、ピロガロールトリアクリレート等の多官能アクリル
酸エステル及びその誘導体あるいはこれらのアクリレー
トをメタクリレート、イタコネート、クロトネート、マ
レエート等に代えた化合物等を挙げることができる。ま
た、適当な分子量のオリゴマーにアクリル酸又はメタア
クリル酸を導入し、光重合性を付与した所謂プレポリマ
ーと呼ばれるものも好適に使用できる。
【0113】この他に、特開昭58−212994号、
同61−6649号、同62−46688号、同62−
48589号、同62−173295号、同62−18
7092号、同63−67189号、特開平1−244
891号等に記載の化合物などを挙げることができ、更
に「11290の化学商品」化学工業日報社,286〜
294頁に記載の化合物、「UV・EB硬化ハンドブッ
ク(原料編)」高分子刊行会,11〜65頁に記載の化
合物なども好適に用いることができる。
【0114】なかでも、分子内に2個以上のアクリル基
又はメタクリル基を有する化合物が本発明においては好
ましく、更に分子量が10,000以下、より好ましく
は5,000以下のものが望ましい。本発明において
は、重合性化合物は、前記例示したものも含めて重合性
基を有するモノマー、プレポリマーのなかから、目的に
応じて1種あるいは相溶性、親和性に問題がなければ、
2種以上を組合せて用いることができる。不飽和基を有
する化合物は、全レジスト組成物固形分中、2〜50重
量%、好ましくは5〜40重量%、更に好ましくは10
〜30重量%の添加量で用いられる。
【0115】(5)本発明(D)の溶剤 本発明のネガ型レジスト組成物は、上記各成分を溶解す
る溶剤に溶かして支持体上に塗布する。本発明では、
(D)の(a)、(b)の溶剤の他に、更に下記に示す
溶剤を必要に応じ、適宜混合してもよい。混合する溶剤
としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、
シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチル
ケトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケト
ン、エチルアミルケトン、エチレングリコールモノメチ
ルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、
2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモ
ノエチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、
酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イ
ソブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳
酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピル
ビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、
N,N,N’,N’−テトラメチルウレア、N−メチル
ピロリドン、テトラヒドロフラン、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、β−メトキシイソ酪酸メ
チル、酪酸エチル、酪酸プロピル等が好ましく、これら
の溶剤を(D)に加えて、少なくとも1種混合して使用
してもよい。
【0116】上記の中でも、(D)の(a)、(b)の
溶剤に混合する好ましい溶剤としてはγ−ブチロラクト
ン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテルアセテート、N−メチルピロリドン、
メチルアミルケトン、エチルアミルケトン、酢酸ブチ
ル、酢酸イソブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エ
チル、テトラヒドロフランを挙げることができる。
(D)の(a)、(b)以外の溶剤の使用量は、全溶剤
に対して0〜50重量%、好ましくは0〜30重量%で
ある。
【0117】(6)本発明の組成物に使用されるその他
の成分 本発明のネガ型レジスト組成物には必要に応じて、更に
ラジカル発生剤、有機塩基性化合物、染料、界面活性剤
などを含有させることができる。
【0118】(6)−1 染料 好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具
体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#1
03、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オ
イルブルーBOS,オイルブルー#603、オイルブラ
ックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−5
05(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタ
ルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレッ
ト(CI42535)、ローダミンB(CI45170
B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレ
ンブルー(CI52015)等を挙げることができる。
【0119】(6)−2 有機塩基性化合物 本発明で用いることのできる好ましい有機塩基性化合物
とは、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。中
でも含窒素塩基性化合物が好ましい。好ましい化学的環
境として、下記式(A)〜(E)の構造を挙げることが
できる。
【0120】
【化29】
【0121】ここで、R250、R251 及びR252は、同一
でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜6個のアル
キル基、炭素数1〜6個のアミノアルキル基、炭素数1
〜6個のヒドロキシアルキル基又は炭素数6〜20個の
置換もしくは非置換のアリール基を表し、ここで、R
251とR252は、互いに結合して環を形成してもよい。R
253、R254、R255 及びR256は、同一でも異なっても
よく、炭素数1〜6個のアルキル基を表す。更に好まし
い化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を
2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好まし
くは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む
環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を
有する化合物である。
【0122】好ましい具体例としては、置換もしくは未
置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジ
ン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置
換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未
置換のインダゾール、イミダゾール、置換もしくは未置
換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換
もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプ
リン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしく
は未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジ
ン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換も
しくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げら
れる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル
基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールア
ミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロ
キシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水
酸基、シアノ基である。
【0123】特に好ましい化合物として、グアニジン、
1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テト
ラメチルグアニジン、イミダゾール、2−メチルイミダ
ゾール、4−メチルイミダゾール、N−メチルイミダゾ
ール、2−フェニルイミダゾール、4,5−ジフェニル
イミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾー
ル、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−ア
ミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメ
チルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2
−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチル
ピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミ
ノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリ
ジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピ
リジン、
【0124】3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−
(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエ
チル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−
イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジ
ン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、
5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、
ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジ
ン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6
−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラ
ゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエ
チル)モルフォリンなどが挙げられるがこれに限定され
るものではない。これらの含窒素塩基性化合物は、単独
であるいは2種以上一緒に用いられる。
【0125】酸発生剤と有機塩基性化合物の組成物中の
使用割合は、(酸発生剤)/(有機塩基性化合物)(モ
ル比)=2.5〜300であることが好ましい。該モル
比が2.5未満では低感度となり、解像力が低下する場
合があり、また、300を越えると露光後加熱処理まで
の経時でレジストパターンの太りが大きくなり、解像力
も低下する場合がある。(酸発生剤)/(有機塩基性化
合物)(モル比)は、好ましくは5.0〜200、更に
好ましくは7.0〜150である。
【0126】(6)−3 ラジカル発生剤 本発明のネガ型レジスト組成物には必要に応じ、(D)
の重合性化合物の反応を促進させる為、ラジカル発生剤
を併用することができる。このようなラジカル発生剤と
しては、一般にラジカル重合による高分子合成反応に用
いられる公知のラジカル重合開始剤を特に制限なく、使
用することができ、2,2’−アゾビスイソブチロニト
リル、2,2’−アゾビスプロピオニトリル等のアゾビ
スニトリル系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロ
イル、過酸化アセチル、過安息香酸−t−ブチル、α−
クミルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキ
サイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t
−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、過酸
類、アルキルパーオキシカルバメート類、ニトロソアリ
ールアシルアミン類等の有機過酸化物、
【0127】過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過
塩素酸カリウム等の無機過酸化物、ジアゾアミノベンゼ
ン、p−ニトロベンゼンジアゾニウム、アゾビス置換ア
ルカン類、ジアゾチオエーテル類、アリールアゾスルホ
ン類等のアゾ又はジアゾ系化合物、ニトロソフェニル尿
素、テトラメチルチウラムジスルフィド等のテトラアル
キルチウラムジスルフィド類、ジベンゾイルジスルフィ
ド等のジアリールジスルフィド類、ジアルキルキサント
ゲン酸ジスルフィド類、アリールスルフィン酸類、アリ
ールアルキルスルホン類、1−アルカンスルフィン酸類
等を挙げることができる。
【0128】ラジカル発生剤のラジカル発生のための活
性化エネルギーは30Kcal/モル以上であることが
好ましく、そのようなものとしてアゾビスニトリル系化
合物、有機過酸化物が挙げられる。中でも、常温で安定
性に優れ、加熱時の分解速度が速く、分解時に無色とな
る化合物が好ましく、過酸化ベンゾイル、2,2’−ア
ゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。上
記ラジカル発生剤は単独で用いても2種以上併用しても
良く、ラジカル重合層の全固形分に対し0.5〜30重
量%程度、好ましくは2〜10重量%で用いる。
【0129】(6)−4 界面活性剤類 上記溶媒に界面活性剤を加えることもできる。具体的に
は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシ
エチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチ
ルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の
ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエ
チレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレ
ンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンア
ルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオ
キシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノ
ラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタン
モノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビ
タントリオレエート、ソルビタントリステアレート等の
ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソル
ビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタン
モノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノ
ステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレ
エート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレー
ト等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類
等のノニオン系界面活性剤を挙げることができる。
【0130】更に、これらの界面活性剤として、例えば
特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-2267
45号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7
-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開
平9-5988号、米国特許5405720号、同5360692号、同5529
881号、同5296330号、同5436098号、同5576143号、同52
94511号、同5824451号記載の界面活性剤を挙げることが
でき、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもで
きる。使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフ
トップEF301,EF303,EF352(新秋田化
成(株)製)、メガファックF171,F173(大日
本インキ(株)製)、フロラ−ドFC430,FC43
1(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG71
0,サーフロンS−382,SC101,SC102,
SC103,SC104,SC105,SC106(旭
硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカ
ル(株)製)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(信越化学工業(株)製)やア
クリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフロ
ーNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業(株)
製)等を挙げることができる。
【0131】これらの界面活性剤の配合量は、本発明の
全組成物中の固形分を基準として、通常0.001重量
%〜2重量%、好ましくは0.01重量%〜1重量%で
ある。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、
また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
【0132】精密集積回路素子の製造などにおいてレジ
スト膜上へのパターン形成工程は、基板(例:シリコン
/二酸化シリコン皮覆、ガラス基板、ITO基板等の透
明基板等)上に、本発明のネガ型フォトレジスト組成物
を塗布し、次に電子線(75keV以上の加速電圧条件
下)又はX線描画装置を用いて照射を行い、加熱、現
像、リンス、乾燥することにより良好なレジストパター
ンを形成することができる。
【0133】本発明のネガ型フォトレジスト組成物の現
像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウ
ム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、
n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミ
ン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチ
ルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジ
メチルエタノールアミン、トリエタノーアミン等のアル
コ−ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等
の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環
状アミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することが
できる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピル
アルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性
剤を適当量添加して使用することもできる。これらの現
像液の中で好ましくは第四アンモニウム塩、更に好まし
くは、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、コリ
ンである。
【0134】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明の内容がこれにより限定されるものでは
ない。
【0135】1.構成素材の合成例 (1)重合可能な不飽和基を有するアルカリ可溶性樹脂 合成例1(樹脂例(2)の合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)(日本曹達株式会社
製、商品名VP−15000)12.1g(0.10モ
ル)をTHF100mlに溶解し、メタクリル酸無水物
3.7g(0.024モル)を添加した。更にピリジン
2.4g(0.030モル)を添加して、攪拌下5時間
加熱還流させた。反応液を放冷後、イオン交換水1L中
に激しく攪拌しながら投入することにより、白色樹脂を
析出させた。イオン交換水で水洗後、得られた樹脂を減
圧下で乾燥させ、本発明の樹脂(2)13.1gを得
た。NMRで不飽和基の含有率を測定したところ、ポリ
ヒドロキシスチレンのOH基へのメタクリル基の導入量
は18モル%であった。またGPCにて分子量を測定し
たところ、重量平均で16,700(分散度1.2;ポ
リスチレン標準)であった。
【0136】合成例2(樹脂例(4)の合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)(日本曹達株式会社
製、商品名VP−8000)12.1g(0.10モ
ル)をN,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解
し、これに2−イソシアナトエチル メタクリレート
3.1g(0.020モル)を添加して、攪拌下90℃
で7時間加熱した。反応液を放冷後、イオン交換水1L
中に激しく攪拌しながら投入することにより、白色樹脂
を析出させた。イオン交換水で水洗後、得られた樹脂を
減圧下で乾燥させ、本発明の樹脂(4)14.4gを得
た。NMRで不飽和基の含有率を測定したところ、ポリ
ヒドロキシスチレンのOH基へのメタクリル基の導入量
は16モル%であった。またGPCにて分子量を測定し
たところ、重量平均で9,100(分散度1.2;ポリ
スチレン標準)であった。
【0137】合成例3(樹脂例(7)の合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)(日本曹達株式会社
製、商品名VP−8000)12.1g(0.10モ
ル)をTHF100mlに溶解し、4−スチレンスルホ
ニルクロリド4.7g(0.023モル)を添加した。
更にN,N−ジメチルアミノピリジン0.37g(0.
003モル)/トリエチルアミン2.1g(0.020
モル)のTHF20ml溶液を氷冷下、攪拌しながら滴
下した。更に室温下、5時間攪拌した。反応液を濾過
し、濾液をイオン交換水1L中に激しく攪拌しながら投
入することにより、白色樹脂を析出させた。イオン交換
水で水洗後、得られた樹脂を減圧下で乾燥させ、本発明
の樹脂(7)15.0gを得た。NMRで不飽和基の含
有率を測定したところ、ポリヒドロキシスチレンのOH
基へのスチリル基の導入量は18モル%であった。また
GPCにて分子量を測定したところ、重量平均で9,2
00(分散度1.2;ポリスチレン標準)であった。
【0138】合成例4(樹脂令(8)の合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)(日本曹達株式会社
製、商品名VP−8000)12.1g(0.10モ
ル)をN,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解
し、これにクロロメチルスチレン3.4g(0.022
モル)を添加した。更にトリエチルアミン2.3g
(0.022モル)のN,N−ジメチルアセトアミド2
0ml溶液を室温下、撹拌しながら滴下した。その後反
応液を60℃にて5時間撹拌した。反応液を放冷後、イ
オン交換水1L中に激しく攪拌しながら投入することに
より、白色樹脂を析出させた。イオン交換水で水洗後、
得られた樹脂を減圧下で乾燥させ、本発明の樹脂(8)
13.9gを得た。NMRで不飽和基の含有率を測定し
たところ、ポリヒドロキシスチレンのOH基へのスチリ
ル基の導入量は17モル%であった。またGPCにて分
子量を測定したところ、重量平均で9,300(分散度
1.2;ポリスチレン標準)であった。以下、同様にし
て本発明(B)の樹脂を合成した。
【0139】(2)酸発生剤 1)ペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアン
モニウム塩の合成 ペンタフロロベンゼンスルホニルクロリド25gを氷冷
下メタノール100mlに溶解させ、これに25%テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液100gをゆ
っくり加えた。室温で3時間攪拌するとペンタフロロベ
ンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の溶液が
得られた。この溶液をスルホニウム塩、ヨードニウム塩
との塩交換に用いた。
【0140】2)トリフェニルスルホニウムペンタフロ
ロベンゼンスルホネートの合成 ジフェニルスルホキシド50gをベンゼン800mlに
溶解させ、これに塩化アルミニウム200gを加え、2
4時間還流した。反応液を氷2Lにゆっくりと注ぎ、こ
れに濃塩酸400mlを加えて70℃で10分加熱し
た。この水溶液を酢酸エチル500mlで洗浄し、ろ過
した後にヨウ化アンモニウム200gを水400mlに
溶解したものを加えた。析出した粉体をろ取、水洗した
後酢酸エチルで洗浄、乾燥するとトリフェニルスルホニ
ウムヨージドが70g得られた。トリフェニルスルホニ
ウムヨージド30.5gをメタノール1000mlに溶
解させ、この溶液に酸化銀19.1gを加え、室温で4
時間攪拌した。溶液をろ過し、これに過剰量のペンタフ
ロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の
溶液を加えた。反応液を濃縮し、これをジクロロメタン
500mlに溶解し、この溶液を5%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液、および水で洗浄した。有
機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮するとトリフ
ェニルスルホニウムペンタフロロベンゼンスルホネート
(I−1)が得られた。
【0141】3)ジ(4−t−アミルフェニル)ヨード
ニウムペンタフロロベンゼンスルホネートの合成 t−アミルベンゼン60g、ヨウ素酸カリウム39.5
g、無水酢酸81g、ジクロロメタン170mlを混合
し、これに氷冷下濃硫酸66.8gをゆっくり滴下し
た。氷冷下2時間攪拌した後、室温で10時間攪拌し
た。反応液に氷冷下、水500mlを加え、これをジク
ロロメタンで抽出、有機相を炭酸水素ナトリウム、水で
洗浄した後濃縮するとジ(4−t−アミルフェニル)ヨ
ードニウム硫酸塩が得られた。この硫酸塩を、過剰量の
ペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニ
ウム塩の溶液に加えた。この溶液に水500mlを加
え、これをジクロロメタンで抽出、有機相を5%テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、および水で洗
浄した後濃縮するとジ(4−t−アミルフェニル)ヨー
ドニウムペンタフロロベンゼンスルホネート(III-1)が
得られた。その他の化合物についても上記と同様の方法
を用いて合成できる。
【0142】(3) 架橋剤 架橋剤〔HM−1〕の合成 1−〔α−メチル−α-(4−ヒドロキシフェニル)エ
チル〕−4−〔α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)エチル〕ベンゼン20g(本州化学工業(株)製T
risp−PA)を10%水酸化カリウム水溶液に加
え、撹拌、溶解した。次にこの溶液を撹伴しながら、3
7%ホルマリン水溶液60mlを室温下で1時間かけて
徐々に加えた。さらに室温下で6時間撹伴した後、希硫
酸水溶液に投人した。析出物をろ過し、十分水洗した
後、メタノール30mlより再結晶することにより、下
記構造のヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体
〔HM−1]の白色粉末20gを得た。純度は92%で
あった(液体クロマトグラフィー法)。
【0143】
【化30】
【0144】架橋剤〔MM−1〕の合成 上記合成例で得られたヒドロキシメチル基を有するフェ
ノール誘導体〔HM−1〕20gを1リットルのメタノ
ールに加え、加熱撹拌し、溶解した。次に、この溶液に
濃硫酸1mlを加え、12時間加熱還流した。反応終了
後、反応液を冷却し、炭酸カリウム2gをを加えた。こ
の混合物を十分濃縮した後、酢酸エチル300mlを加
えた。この溶液を水洗した後、濃縮乾固させることによ
り、下記構造のメトキシメチル基を有するフェノール誘
導体〔MM−1〕の白色固体22gを得た。純度は90
%であった(液体クロマトグラフィー法)。
【0145】
【化31】
【0146】さらに、同様にして以下に示すフェノール
誘導体を合成した。
【0147】
【化32】
【0148】
【化33】
【0149】
【化34】 2.実施例〔実施例、比較例〕 (1)レジストの塗設 上記の合成例から選んだ本発明を構成する化合物と比較
用化合物を用いて、下記表1に示す組成のフォトレジス
ト組成物の溶液を調整した。各試料溶液を0.1μmの
フィルターで濾過したのち、スピンコーターを利用し
て、シリコンウェハー上に塗布し、110℃、90秒間
真空吸着型のホットプレートで乾燥して、膜厚0.3μ
mのレジスト膜を得た。
【0150】
【表1】
【0151】表1中、樹脂(40)の組成はx/y/z
=82/13/5、樹脂(47)の組成はx/y/z=
78/15/7、樹脂(58)、(59)の組成は仕込
み比でx/y/z=65/20/15、その他の樹脂は
x/y=80/20〜85/15であり、重量平均分子
量は何れも8,000〜16,000(分散度1.2〜
2.4)の範囲であった。
【0152】<樹脂> Polymer1:ポリ(4−ヒドロキシスチレン)
(日本曹達(株)製:VP−8000) Polymer2:ポリ(3−ヒドロキシスチレン)
(丸善石油化学(株)製:Mw=9700、Mw/Mn
=2.2)
【0153】
【化35】
【0154】
【化36】
【0155】重合性モノマーとしては、 RM−1:テトラエチレングリコールジアクリレート
(日本化薬(株)製) RM−2:トリメチロールプロパントリアクリレート
(日本化薬(株)製) RM−3:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(日本化薬(株)製) を表す。
【0156】溶剤としては、 a1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート a2:3−メトキシプロピオン酸メチル a3:3−メトキシプロピオン酸エチル b1:プロピレングリコールモノメチルエーテル b2:乳酸エチル b3:ジアセトンアルコール を表す。
【0157】(2)レジストパターンの作成 このレジスト膜に電子線描画装置(加速電圧50Ke
V)を用いて照射を行った。照射後にそれぞれ110℃
の真空吸着型ホットプレートで60秒間加熱を行い、
2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TMAH)水溶液で60秒間浸漬し、30秒間水で
リンスして乾燥した。得られたパターンの断面形状を走
査型電子顕微鏡により観察した。また、感度は、0.2
0μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する
時の最小照射エネルギーを感度とし、その照射量におけ
る限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力
とした。0.20μmライン(ライン:スペース=1:
1)が解像しないものついては限界の解像力を解像力と
し、その時の照射エネルギーを感度とした。現像欠陥、
塗布性及び溶剤溶解性は以下のようにして評価した。
【0158】〔現像欠陥数〕:上記のようにして得られ
たレジストパターンについて、ケーエルエー・テンコー
ル(株)製KLA−2112機により現像欠陥数を測定
し、得られた1次データ値を現像欠陥数とした。
【0159】〔塗布性(面内均一性)〕:各レジスト溶
液を8インチシリコンウエハ上に塗布し、上記のような
レジスト層の塗設同様の処理を行い、面内均一性測定用
のレジスト塗布膜を得た。これを大日本スクリーン株式
会社製LambdaAにて、塗布膜厚をウエハ直径方向
に沿って十字になるように均等に36箇所測定した。各
測定値の標準偏差をとり、その3倍が50に満たないも
のを○、50以上のものを×として評価した。
【0160】〔溶剤溶解性〕:溶剤溶解性は、パーティ
クル初期値と経時保存後のパーティクルの増加数で評価
した。 上記のように調製したポジ型フォトレジスト組成物溶液
(塗液)について調液直後(パーティクル初期値)と、
25℃で1週間放置した後(経時後のパーティクル数)
の液中のパーティクル数を、リオン社製、パーティクル
カウンターにてカウントした。パーティクル初期値とと
もに、(経時後のパーティクル数)―(パーティクル初
期値)で計算されるパーティクル増加数を評価した。
尚、測定パーティクルのサイズは0.3μm以上とし
た。
【0161】性能評価結果を表2に示した。
【0162】
【表2】
【0163】表2の結果より、重合性モノマーを組み合
わせた本発明のネガ型レジスト組成物は、同成分のない
比較例に比べ、全てにおいて優れていることが判る。
【0164】上記実施例1、4、7、12と、比較例1
の組成を用い、上記と同様にして作成したレジスト膜に
対し、75KeVの加速電圧の条件で、電子線描画装置
を用いて照射を行った(実施例13〜16、比較例
3)。照射後に上記実施例と同様に加熱、現像、リンス
を行い、得られたパターンを走査型電子線顕微鏡により
観察した。上記実施例と同様に評価した結果を表3に示
した。
【0165】
【表3】
【0166】表3の結果より、本発明のネガ型レジスト
組成物は、比較例の組成物に対し、高加速電圧での電子
線照射においても、全てにおいて優れていることが判
る。
【0167】
【発明の効果】本発明は、高加速電圧の条件において
も、感度、解像度に優れ、矩形なプロファイルを可能と
し、かつ現像欠陥、塗布性及び溶剤溶解性にも優れてい
るネガ型レジスト組成物を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/004 501 G03F 7/004 501 503 503A 7/027 511 7/027 511 H01L 21/027 H01L 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AA03 AB16 AC05 AC06 AD01 BC13 BC34 BC43 BC64 BE00 BE07 CC03 CC17 CC20 FA17 4J002 BC101 BC121 EB106 EJ017 EJ047 EJ067 EQ016 EV296 EW176 FD147 FD206 4J027 AA08 CA29 CC06 CC08 CD10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)電子線又はX線の照射により、酸
    及び/又はラジカル種を発生する化合物、(B)酸及び
    /又はラジカルにより重合可能な不飽和結合を少なくと
    も1個有する水不溶でアルカリ水溶液に可溶な樹脂、
    (C)酸の作用により(B)の樹脂と架橋を生じる架橋
    剤、(D)下記(a)の溶剤を全溶剤に対して40〜9
    0重量%含有し、(b)の溶剤を全溶剤に対し10〜6
    0重量%含有する溶剤 (a)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メチルエーテルプロピ
    オネート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メト
    キシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メ
    チル、3−エトキシプロピオン酸エチルから選択される
    少なくとも1種の溶媒 (b)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、乳酸メチル、乳
    酸エチル、ジアセトンアルコールから選択される少なく
    とも1種の溶剤 を含有することを特徴とする電子線又はX線用ネガ型レ
    ジスト組成物。
  2. 【請求項2】 (B)成分の樹脂が、一般式(a)の繰
    り返し単位を含有する樹脂であることを特徴とする請求
    項1に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。 【化1】 式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換
    基を有していても良い、アルキル基又はハロアルキル基
    を表す。R2〜R4は水素原子、一般式(b)、(c)、
    又は(d)の何れかの基、置換基を有していても良い、
    アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキ
    ル基、あるいはアシル基を表す。R5、R6は同じでも異
    なっていても良く、水素原子、ヒドロキシル基、ハロゲ
    ン原子、シアノ基、又は置換基を有していても良い、ア
    ルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキ
    ル基、もしくはアリール基を表す。 【化2】 式中、R7〜R12、R16、R17は水素原子、ハロゲン原
    子、シアノ基、置換基を有していても良い、アルキル基
    又はハロアルキル基を表す。R13、R14、は水素原子、
    ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換基を有していても良
    い、アルキル基、アルコキシ基、アシロキシ基を表す。
    15は水素原子、置換基を有していても良い、アルキル
    基、シクロアルキル基、アラルキル基、又はアリール基
    を表す。A1は単結合、置換基を有しても良い、2価の
    アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、
    もしくはアリーレン基、又は−O−、−SO2−、−O
    −CO−R20−、−CO−O−R21−、−CO−N(R
    22)−R23−を表す。R20、R21、R23は同じでも異な
    っていても良く、単結合、又はエーテル構造、エステル
    構造、アミド構造、ウレタン構造もしくはウレイド構造
    を有しても良い、また置換基を有しても良い、2価のア
    ルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、ア
    リーレン基を表す。R22は水素原子、置換基を有してい
    ても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル
    基、又はアリール基を表す。A2は単結合、−O−R21
    −、−N(R22)−R23−を表す。A3は単結合、−S
    2−もしくはアルキレン構造を有しても良い、また置
    換基を有しても良い、アリーレン基を表す。A4は単結
    合、置換基を有しても良い、2価のアルキレン基、シク
    ロアルキレン基、アリーレン基、−O−、−SO2−、
    −CO−、−CO−O−R21−を表す。x、y、zは0
    又は1を表し、m、nは0又は1以上の整数を表す。但
    し、一般式(a)中、少なくとも一つは一般式(b)、
    (c)、もしくは(d)の基を有する。またR2〜R4
    うちの二つ、又はR2〜R4の一つとR5もしくはR6が結
    合して環を形成しても良い。
  3. 【請求項3】 更に(E)酸及び/又はラジカルにより
    重合可能な不飽和結合を少なくとも1個有する化合物を
    含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子
    線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
  4. 【請求項4】 更に(F)有機塩基性化合物を含有する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子
    線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
  5. 【請求項5】 (A)成分の化合物が、スルホニウム、
    又はヨードニウムのスルホン酸塩化合物から選択される
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子
    線又はX線用ネガ型レジスト組成物。
  6. 【請求項6】 (A)成分の化合物が、N−ヒドロキシ
    イミドのスルホン酸エステル化合物、又はジスルホニル
    ジアゾメタン化合物であることを特徴とする請求項1〜
    4のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト
    組成物。
  7. 【請求項7】 (C)成分の架橋剤が、ヒドロキシメチ
    ル化、アルコキシメチル化、又はアシルオキシメチル化
    したフェノール化合物であることを特徴とする請求項1
    〜6のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジス
    ト組成物。
  8. 【請求項8】 (C)成分の架橋剤が、アルコキシメチ
    ル化、又はアシルオキシメチル化したメラミン化合物又
    は樹脂、もしくはウレア化合物又は樹脂であることを特
    徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電子線又はX
    線用ネガ型レジスト組成物。
  9. 【請求項9】 75keV以上の加速電圧条件下で電子
    線照射するための組成物であることを特徴とする請求項
    1〜8のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジ
    スト組成物。
JP2000194756A 2000-06-28 2000-06-28 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物 Pending JP2002014470A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000194756A JP2002014470A (ja) 2000-06-28 2000-06-28 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000194756A JP2002014470A (ja) 2000-06-28 2000-06-28 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002014470A true JP2002014470A (ja) 2002-01-18

Family

ID=18693528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000194756A Pending JP2002014470A (ja) 2000-06-28 2000-06-28 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002014470A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005040921A1 (ja) * 2003-10-22 2005-05-06 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. 電子線又はeuv用レジスト組成物
EP1508835A3 (en) * 2003-08-21 2005-12-28 Nissan Chemical Industries, Limited Dye-containing resist composition and color filter using same
JP2008076551A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nissan Chem Ind Ltd 電子線硬化のレジスト下層膜形成組成物
JP2008176046A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Daicel Chem Ind Ltd レジスト組成物
JPWO2017056832A1 (ja) * 2015-09-30 2018-03-01 富士フイルム株式会社 感活性光線又は感放射線性組成物、並びに、これを用いたレジスト膜、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1508835A3 (en) * 2003-08-21 2005-12-28 Nissan Chemical Industries, Limited Dye-containing resist composition and color filter using same
US7517619B2 (en) 2003-08-21 2009-04-14 Nissan Chemical Industries, Ltd. Dye-containing resist composition and color filter using same
KR101169800B1 (ko) * 2003-08-21 2012-07-31 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 염료함유 레지스트 조성물 및 그것을 사용한 컬러필터
WO2005040921A1 (ja) * 2003-10-22 2005-05-06 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. 電子線又はeuv用レジスト組成物
US7407734B2 (en) 2003-10-22 2008-08-05 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Resist composition for electron beam or EUV
US7879528B2 (en) 2003-10-22 2011-02-01 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Resist composition for electron beam or EUV
JP2008076551A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nissan Chem Ind Ltd 電子線硬化のレジスト下層膜形成組成物
JP2008176046A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Daicel Chem Ind Ltd レジスト組成物
JPWO2017056832A1 (ja) * 2015-09-30 2018-03-01 富士フイルム株式会社 感活性光線又は感放射線性組成物、並びに、これを用いたレジスト膜、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002006491A (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002049151A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP3790960B2 (ja) ネガ型レジスト組成物
KR100733847B1 (ko) 전자선 또는 엑스선용 네거티브 레지스트 조성물
JP2002372783A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP4092083B2 (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP4276773B2 (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2004101818A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP2004062044A (ja) 電子線、x線又はeuv用ネガ型レジスト組成物
JP4213925B2 (ja) ネガ型レジスト組成物
JP4208418B2 (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002049150A (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002014470A (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP4079729B2 (ja) ネガ型レジスト組成物
JP2002365802A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP2002229193A (ja) 電子線又はx線用ポジ型レジスト組成物
JP2004198724A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP2002333714A (ja) レジスト組成物
JP4486768B2 (ja) ネガ型電子線又はx線用化学増幅レジスト組成物
JP2003057827A (ja) ポジ型レジスト組成物
JP2002049149A (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP4149122B2 (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002131908A (ja) 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2004117876A (ja) ネガ型レジスト組成物
JP2000089462A (ja) ポジ型レジスト組成物