JP2002122992A - 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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JP2002122992A JP2000312782A JP2000312782A JP2002122992A JP 2002122992 A JP2002122992 A JP 2002122992A JP 2000312782 A JP2000312782 A JP 2000312782A JP 2000312782 A JP2000312782 A JP 2000312782A JP 2002122992 A JP2002122992 A JP 2002122992A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高感度かつ高解像性と十分な保存安定性を併
せ持つレジスト材料、及び該レジスト材料を用いたパタ
ーン形成方法を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で示される炭素−炭素
二重結合を有さないビス(アルキルスルホニル)メタン
誘導体を含有することを特徴とするレジスト材料を提供
する。 【化1】 また、本発明は、上記レジスト材料を基板上に塗布する
工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー
線もしくは電子線で露光する工程と、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を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】露光前後のアルカリ溶解コン
トラストが大幅に高く、高感度で高解像性を有し、特に
超LSI製造用の微細パターン形成材料として再現性に
優れた化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、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なか、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。中でもKrFエキシマレーザー光(波
長248nm)、ArFエキシマレーザー光(波長19
3nm)を光源としたフォトリソグラフィーは、0.3
μm以下の超微細加工に不可欠な技術としてその実現が
切望されている。KrFエキシマレーザー用レジスト材
料では、実用可能レベルの透過性とエッチング耐性を合
わせ持つポリヒドロキシスチレンが事実上の標準ベース
樹脂となっている。ArFエキシマレーザー用レジスト
材料では、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸の誘導
体や脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物等
の材料が検討されている。いずれの場合にも、アルカリ
可溶性樹脂のアルカリ易溶性部位の一部又は全部を適当
な酸脱離性基で保護するのをその基本形としており、酸
脱離性保護基を種々選択したり、あるいは樹脂とは別
に、相応の機能を有する低分子成分を必要に応じて1種
または複数種配合したりすることにより、レジスト材料
全体としての性能を調整している。
【0003】レジスト材料に配合する機能性低分子成分
の代表的なものとして、光酸発生剤(または酸発生剤)
と呼ばれる化合物群がある。光酸発生剤の構造について
はKrFエキシマレーザー用として種々の提案がある
が、ArFエキシマレーザー用としては光酸発生効率、
発生酸強度及び遠紫外線吸収即ち透過率の観点からの制
限があるため、KrFエキシマレーザー用で提案された
発生酸強度が高いオニウム塩(F. M. Houulihan et a
l., Proc.SPIE 3678, pp.264-274, 1999.、Y. Uetani e
t al., Proc.SPIE 3678, pp.510-517, 1999. 等に記
載)、あるいは高透過率化を施したオニウム塩あるいは
非オニウム塩系の光酸発生剤の提案が一般的である(特
開平10−62995号公報、特開平10−14277
7号公報、特開平10−319581号公報、特開平1
0−133371号公報、特開平10−73912号公
報、特開平10−48814号公報等に記載)。ArF
エキシマレーザー用レジストに求められる性質として
は、量産を鑑みた場合、ArFエキシマレーザーが高エ
ネルギー線であることからレンズ硝材の劣化が懸念され
るために、それを防止する上で高感度であること、Ar
Fエキシマレーザー(波長193nm)領域で高透明性
であること、更には保存安定性が高いことが挙げられ
る。ここで最も量産適用に対して障壁となっている性能
に、保存安定性が低いことが挙げられ、環状オレフィン
/無水マレイン酸樹脂に関する保存安定性低下のメカニ
ズムが知られている(I. L. Rushkin et al., Proc.SPI
E 3678, pp.44-50, 1999.)。しかしながら、保存安定
性を向上させる添加剤の報告は殆どなく、この問題を解
決する手段が求められている従って、パターンルールの
より一層の微細化が進む中、保存安定性が高く、高透過
率、高感度かつ高解像性のレジスト材料が求められてい
るのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、高感度かつ高解像性と十分な保存安
定性を併せ持つレジスト材料、及び該レジスト材料を用
いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式(1)
で示される炭素−炭素二重結合を有さないビス(アルキ
ルスルホニル)メタン誘導体がレジスト材料に配合する
保存安定化剤として有用であること、この化合物を含有
するレジスト材料が高透過率、高感度及び高解像性を有
すること、そしてこのレジスト材料が精密な微細加工に
極めて有効であることを知見し、本発明をなすに至っ
た。一般式(1)で示されるビス(アルキルスルホニ
ル)メタン誘導体がレジスト材料の保存安定化剤として
有用である理由は、上記ビス(アルキルスルホニル)メ
タン誘導体が遊離酸のトラップ効果を有していること、
言い換えれば、有機塩基の消電抑制効果を有しているこ
とから保存安定化剤として機能しているためと考えられ
る。
【0006】即ち、本発明は、下記一般式(1)で示さ
れる炭素−炭素二重結合を有さないビス(アルキルスル
ホニル)メタン誘導体を含有することを特徴とするレジ
スト材料を提供する。
【化2】 (式中、Rp及びRqは互いに同一でも異なってもよく、
炭素数1〜12の直鎖状、炭素数3〜12の分岐状又は
環状のヘテロ原子を含んでも良い1価の飽和炭化水素基
を示す。X及びYは互いに同一でも異なってもよく、水
素原子、炭素数1〜12の直鎖状、炭素数3〜12の分
岐状又は環状のヘテロ原子を含んでも良い1価の飽和炭
化水素基を示す。XとYとは環を形成してもよく、環を
形成する場合にはX、Yはそれぞれ炭素数1〜10の直
鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。) また、本発明は、上記レジスト材料を基板上に塗布する
工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー
線もしくは電子線で露光する工程と、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を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき更に詳細に説
明する。本発明のレジスト材料は、好ましくは遠紫外線
(150〜250nm )用レジスト材料、特に好まし
くは190〜200nmの遠紫外線用レジスト材料とし
て用いることができる。
【0008】本発明のレジスト材料は、一般式(1)で
示される炭素−炭素二重結合を有さないビス(アルキル
スルホニル)メタン誘導体を含有することを特徴とする
ものである。一般式(1)で示される炭素−炭素二重結
合を有さないビス(アルキルスルホニル)メタン誘導体
のRp及びRqは、互いに同一でも異なってもよく、炭素
数1〜12の直鎖状、炭素数3〜12の分岐状又は環状
のヘテロ原子を含んでも良い1価の飽和炭化水素基を示
す。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、te
rt−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウ
ンデシル基、ドデシル基、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、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。
【0009】一般式(1)のX及びYは、互いに同一で
も異なってもよく、水素原子、炭素数1〜12の直鎖
状、炭素数3〜12の分岐状又は環状のヘテロ原子を含
んでも良い1価の飽和炭化水素基を示し、R1及びR2
説明したものと同様の基が挙げられる。また、XとYと
は、環を形成してもよく、環を形成する場合にはX、Y
はそれぞれ炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキ
レン基を示し、X−C−Yを構成する基としては、シク
ロプロピリデン基、シクロブチリデン基、シクロペンチ
リデン基、シクロヘキシリデン基等を例示できる。
【0010】本発明のレジスト材料に配合する炭素−炭
素二重結合を有さないビス(アルキルスルホニル)メタ
ン誘導体の具体例を示すが、これに限定されるものでは
ない。具体的には、例えばRp及びRqは互いに同一であ
ってXとYが水素原子の場合、ビス(メチルスルホニ
ル)メタン、ビス(エチルスルホニル)メタン、ビス
(n−プロピルスルホニル)メタン、ビス(イソプロピ
ルスルホニル)メタン、ビス(n−ブチルスルホニル)
メタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)メタン、ビ
ス(イソブチルスルホニル)メタン、ビス(tert−
ブチルスルホニル)メタン、ビス(n−ペンチルスルホ
ニル)メタン、ビス(イソペンチルスルホニル)メタ
ン、ビス(ネオペンチルスルホニル)メタン、ビス(t
ert−アミルスルホニル)メタン、ビス(ヘキシルス
ルホニル)メタン、ビス(ヘプチルスルホニル)メタ
ン、ビス(オクチルスルホニル)メタン、ビス(ノニル
スルホニル)メタン、ビス(2,2−ジメチルヘプタン
−2−イルスルホニル)メタン、ビス(デシルスルホニ
ル)メタン、ビス(ウンデシルスルホニル)メタン、ビ
ス(ドデシルスルホニル)メタン、ビス(2,2,4,
6,6−ペンタメチルヘプタン−4−イルスルホニル)
メタン、ビス(シクロプロピルスルホニル)メタン、ビ
ス(シクロペンチルスルホニル)メタン、ビス(シクロ
ヘキシルスルホニル)メタン、ビス(シクロヘプチルス
ルホニル)メタン、ビス(シクロオクチルスルホニル)
メタン、ビス(シクロペンチルメチルスルホニル)メタ
ン、ビス(シクロヘキシルメチルスルホニル)メタン、
ビス(シクロヘキシルエチルスルホニル)メタン、ビス
(1−メチルシクロペンチルスルホニル)メタン、ビス
(1−メチルシクロヘキシルスルホニル)メタン、ビス
(2−ノルボルニルスルホニル)メタン、ビス(2−ノ
ルボルナンメチルスルホニル)メタン、ビス(6,6−
ジメチルビシクロ[3.1.1]ヘプタン−2−イルメ
チルスルホニル)メタン、ビス(3,3−ジメチルビシ
クロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルメチルスルホニ
ル)メタン、ビス(7,7−ジメチル−2−オキソビシ
クロ[2.2.1]ヘプタン−1−イルメチルスルホニ
ル)メタン等が挙げられる。
【0011】一般式(1)のRp及びRqは互いに異なり
XとYが水素原子の場合、上記誘導体のRp若しくはRq
として挙げられた置換基を任意に組み合わせることがで
きる。また、XとYが水素原子ではない場合、上記誘導
体のメタン部分が、エタン、2,2−エタノール、1−
メトキシ−2,2−エタン、1−エトキシ−2,2−エ
タン、1−プロポキシ−2,2−エタン、2,2−プロ
パン等が挙げられ、任意に組み合わせることができる。
XとYとは環を形成してもよく、環を形成する場合に
は、上記誘導体のメタン部分が、シクロプロパン、シク
ロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘ
プタン等が挙げられ、任意に組み合わせることができ
る。
【0012】上記誘導体の中で特に好ましいものとして
は、ビス(tert−ブチルスルホニル)メタン、ビス
(シクロヘキシルスルホニル)メタン、ビス(6,6−
ジメチルビシクロ[3.1.1]ヘプタン−2−イルメ
チルスルホニル)メタン、(2,2−ジメチルヘプタン
−2−イルスルホニル)(メチルスルホニル)メタン、
(2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−イ
ルスルホニル)(メチルスルホニル)メタン、ビス(t
ert−ブチルスルホニル)シクロペンタン、ビス(シ
クロヘキシルスルホニル)シクロペンタンが挙げられ
る。
【0013】上記式(1)の炭素−炭素二重結合を有さ
ないビス(アルキルスルホニル)メタン誘導体の配合量
は、ベース樹脂100重量部に対して、0.5〜20重
量部、好ましくは1〜13重量部である。配合量が0.
5重量部未満であると保存安定剤としての効果が十分に
得られない場合があり、20重量部を越えると解像度が
低下する場合がある。
【0014】本発明のレジスト材料は、一般式(1)の
炭素−炭素二重結合を有さないビス(アルキルスルホニ
ル)メタン誘導体を含有するもので、ポジ型でも、ネガ
型でも、ポジ・ネガ兼用でも良いが、特に化学増幅レジ
スト材料、とりわけ化学増幅ポジ型レジスト材料とする
ことが好ましい。ベース樹脂、高エネルギー線もしくは
電子線に感応して酸を発生する化合物、有機溶剤を含む
構成とすることができる。
【0015】本発明に使用される樹脂は、波長193n
mの透過率が30%/μm以上である、酸不安定基で保
護されたアルカリ不溶性樹脂またはアルカリ難溶性樹脂
であって、該酸不安定基が解離したときにアルカリ可溶
性となる−(CO)−O−(CO)k−基を有する脂環
式構造からなる樹脂(kは0または1を示す。)であ
る。波長193nmの透過率が30%/μm以上である
ことは、石英基板上に塗布したレジスト膜を透過率測定
器を用いて測定できる。アルカリ不溶性又はアルカリ難
溶性とは、2.38重量%TMAH(テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド)水溶液に対する溶解度が0〜2
nm(0〜20Å)/sec未満であり、アルカリ可溶性
とは、20〜300Å/secである。
【0016】本発明で使用されるベース樹脂の具体的な
例としては、下記に示される単位を有する重量平均分子
量1,000〜500,000、好ましくは5,000
〜100,000のもの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。
【0017】
【化3】
【0018】
【化4】
【0019】ここで、R001は水素原子、メチル基又は
CH2CO2003を示す。R002は水素原子、メチル基又
はCO2003を示す。R003は炭素数1〜15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、t
ert−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、エチルシクロペ
ンチル基、ブチルシクロペンチル基、エチルシクロヘキ
シル基、ブチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、エ
チルアダマンチル基、ブチルアダマンチル基等を例示で
きる。
【0020】R004は水素原子又は炭素数1〜15のカ
ルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基を示
し、具体的にはカルボキシエチル、カルボキシブチル、
カルボキシシクロペンチル、カルボキシシクロヘキシ
ル、カルボキシノルボルニル、カルボキシアダマンチ
ル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシ
シクロペンチル、ヒドロキシシクロヘキシル、ヒドロキ
シノルボルニル、ヒドロキシアダマンチル等が例示でき
る。
【0021】R005〜R008の少なくとも1個は炭素数1
〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化
水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は炭素
数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
る1価の炭化水素基としては、具体的にはカルボキシ、
カルボキシメチル、カルボキシエチル、カルボキシブチ
ル、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシ
ブチル、2−カルボキシエトキシカルボニル、4−カル
ボキシブトキシカルボニル、2−ヒドロキシエトキシカ
ルボニル、4−ヒドロキシブトキシカルボニル、カルボ
キシシクロペンチルオキシカルボニル、カルボキシシク
ロヘキシルオキシカルボニル、カルボキシノルボルニル
オキシカルボニル、カルボキシアダマンチルオキシカル
ボニル、ヒドロキシシクロペンチルオキシカルボニル、
ヒドロキシシクロヘキシルオキシカルボニル、ヒドロキ
シノルボルニルオキシカルボニル、ヒドロキシアダマン
チルオキシカルボニル等が例示できる。炭素数1〜15
の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基としては、具体的
にはR003で例示したものと同様のものが例示できる。
【0022】R005〜R008は互いに環を形成していても
よく、その場合にはR005〜R008の少なくとも1個は炭
素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価
の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜
15の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基を示す。炭
素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価
の炭化水素基としては、具体的には上記カルボキシ基又
は水酸基を含有する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。炭素数1
〜15の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基として
は、具体的にはR 003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。
【0023】R009は炭素数3〜15の−CO2−部分構
造を含有する1価の炭化水素基を示し、具体的には2−
オキソオキソラン−3−イル、4,4−ジメチル−2−
オキソオキソラン−3−イル、4−メチル−2−オキソ
オキサン−4−イル、2−オキソ−1,3−ジオキソラ
ン−4−イルメチル、5−メチル−2−オキソオキソラ
ン−5−イル等を例示できる。
【0024】R010〜R013の少なくとも1個は炭素数2
〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素
基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1
〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。
炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の
炭化水素基としては、具体的には2−オキソオキソラン
−3−イルオキシカルボニル、4,4−ジメチル−2−
オキソオキソラン−3−イルオキシカルボニル、4−メ
チル−2−オキソオキサン−4−イルオキシカルボニ
ル、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イルメチ
ルオキシカルボニル、5−メチル−2−オキソオキソラ
ン−5−イルオキシカルボニル等を例示できる。炭素数
1〜15の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基として
は、具体的にはR003で例示したものと同様のものが例
示できる。
【0025】R010〜R013は互いに環を形成していても
よく、その場合にはR010〜R013の少なくとも1個は炭
素数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭
化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜15
の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。炭素
数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化
水素基としては、具体的には1−オキソ−2−オキサプ
ロパン−1,3−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキ
サプロパン−1,3−ジイル、1−オキソ−2−オキサ
ブタン−1,4−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキ
サブタン−1,4−ジイル等の他、上記−CO2−部分
構造を含有する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。炭素数1〜1
5の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基としては、具
体的にはR003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。
【0026】R014は炭素数7〜15の多環式炭化水素
基又は多環式炭化水素基を含有するアルキル基を示し、
具体的にはノルボルニル、ビシクロ[3.3.1]ノニ
ル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル、アダマ
ンチル、エチルアダマンチル、ブチルアダマンチル、ノ
ルボルニルメチル、アダマンチルメチル等を例示でき
る。
【0027】R015は酸不安定基を示す。
【0028】k'は0又は1である。a1'、a2'、a
3'、b1'、b2'、b3'、c1'、c2'、c3'、d
1'、d2'、d3'、e'は0以上1未満の数であり、a
1'+a2'+a3'+b1'+b2'+b3'+c1'+c
2'+c3'+d1'+d2'+d3'+e'=1を満足す
る。f'、g'は0以上1未満の数であり、f'+g'=1
を満足する。
【0029】R015の酸不安定基としては、具体的には
下記一般式(A1)〜(A3)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等を挙げること
ができる。
【0030】
【化5】
【0031】式中、R018、R019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、se
c−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。R020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、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、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等で置
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。
【0032】
【化6】
【0033】R018とR019、R018とR020、R019とR
020とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
018、R019、R020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。
【0034】R021は炭素数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(A1)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−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペ
ンチル基、1−エチ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−tert−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。aは0〜6の整数である。
【0035】R022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、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。kは0又は1、mは0、1、2、3
のいずれかであり、2k+m=2又は3を満足する数で
ある。
【0036】上記式(A1)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。
【0037】
【化7】
【0038】上記式(A1)で示される酸不安定基のう
ち環状のものとしては、具体的には下記の基が例示でき
る。
【0039】
【化8】
【0040】上記式(A2)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。
【0041】上記式(A3)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。
【0042】ベース樹脂の重量平均分子量は1,000
〜500,000、好ましくは5,000〜100,0
00である。この範囲を外れると、エッチング耐性が極
端に低下したり、露光前後の溶解速度差が確保できなく
なって解像性が低下したりすることがある。
【0043】なお、ベース樹脂の配合量の好適な範囲で
あるが、配合量を100重量部とした場合、本発明のレ
ジスト材料に必須の式(1)のエステル化合物の配合量
が1〜50重量部、好ましくは1〜40重量部、より好
ましくは1〜30重量部となるのがよい。ベース樹脂の
配合量が上記範囲を上回ると該エステル化合物の効果が
十分に発揮されない場合があり、下回るとパターンの膜
減りが生じて解像度が低下する場合がある。また、ベー
ス樹脂は1種に限らず2種以上を添加することができ、
複数種のベース樹脂を用いることによりレジスト材料の
性能を調整することができる。
【0044】本発明で使用される高エネルギー線もしく
は電子線に感応して酸を発生する化合物(以下、酸発生
剤という)の具体的な例としては、 i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)又は
(P1b)のオニウム塩、 ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、 iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、 iv.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物
のスルホン酸エステル、 v.β−ケトスルホン酸誘導体、 vi.ジスルホン誘導体、 vii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、 viii.スルホン酸エステル誘導体 等が挙げられる。
【0045】
【化9】 (式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜
12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アルケニル
基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数
6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキ
ル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基
の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置
換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形
成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101c
はそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-
非求核性対向イオンを表す。)
【0046】上記R101a、R101b、R101cは互いに同一
であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基
として、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、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘ
プチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロ
ヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル
基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基とし
ては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル
基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ
る。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペン
チル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2
−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソ
エチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、
2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル
基等を挙げることができる。アリール基としては、フェ
ニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m
−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エト
キシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、
m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェ
ニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル
基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−t
ert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジ
メチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフ
チル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メ
トキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシ
ナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基
等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジ
エトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙
げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニル
エチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキ
ソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチ
ル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2
−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリ
ール−2−オキソエチル基等が挙げられる。K-の非求
核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等
のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフ
ルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホ
ネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレー
ト、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、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼ
ンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレー
ト、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙
げられる。
【0047】
【化10】 (式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103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
示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オ
キソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを表
す。)
【0048】上記R102a、R102b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、ペ
ンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シク
ロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチ
ル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメ
チル基等が挙げられる。R103としては、メチレン基、
エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン
基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニ
レン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロ
へキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−
シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレ
ン基等が挙げられる。R104a、R104bとしては、2−オ
キソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オ
キソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等
が挙げられる。K-は式(P1a−1)及び(P1a−
2)で説明したものと同様のものを挙げることができ
る。
【0049】
【化11】 (式中、R105、R106は炭素数1〜12の直鎖状、分岐
状、環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素
数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又
は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
【0050】R105、R106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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル
基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプ
チル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられ
る。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル
基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−
トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げら
れる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフ
ェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェ
ニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシ
フェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のア
ルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチ
ルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル
基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェ
ニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が
挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフ
ェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペ
ンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基
としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0051】
【化12】 (式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖
状、分岐状、環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル
基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリー
ル基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R
108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよ
く、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ
炭素数1〜6の直鎖状、分岐状のアルキレン基を示
す。)
【0052】R107、R108、R109のアルキル基、ハロ
ゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール
基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したも
のと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109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、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【0053】
【化13】 (式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素
数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレ
ン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更
に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はア
ルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で
置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はア
ルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示
し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数
1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4の
アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で
置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテ
ロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されてい
てもよい。)
【0054】ここで、R110のアリーレン基としては、
1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、ア
ルキレン基としては、メチレン基、1,2−エチレン
基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基、1−
フェニル−1,2−エチレン基、ノルボルナン−2,3
−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビ
ニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノ
ルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111
のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のもの
が、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル
基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソ
プレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4
−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル
基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテ
ニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オ
クテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メト
キシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル
基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシ
ロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチ
ル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキ
シエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチ
ル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロ
ポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチ
ル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキ
シペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル
基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。
【0055】なお、更に置換されていてもよい炭素数1
〜4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−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキ
シ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ
基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキ
ル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換さ
れていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリ
ル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチ
ルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜
5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等
が挙げられる。
【0056】具体的には、オニウム塩、ジアゾメタン誘
導体、グリオキシム誘導体、β−ケトスルホン誘導体、
ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステ
ル誘導体、N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エ
ステル誘導体等が挙げられる。より具体的には、オニウ
ム塩としては、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニ
ルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−
tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、
p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−
トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニ
ル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニ
ルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス
(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニ
ウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−te
rt−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエン
スルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンス
ルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニ
ルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−t
ert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p
−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシ
フェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン
酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフ
ェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ト
リメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメ
チルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シク
ロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホ
ニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル
(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフル
オロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、
p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフ
ェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロ
ヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタ
ンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロ
ヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン
酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシ
ル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソ
シクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスル
ホナート]、1,2'−ナフチルカルボニルメチルテト
ラヒドロチオフェニウムトリフレート等が挙げられる。
ジアゾメタン誘導体としては、ビス(ベンゼンスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジ
アゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)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(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブ
チルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチル
スルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホ
ニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)
ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジ
アゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(t
ert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロ
ヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニ
ル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1
−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−
tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチル
スルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。グリオキシ
ム誘導体としては、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
−(tert−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
ヘキサンスルホニル)−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−t
ert−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。ビ
ススルホン誘導体としては、ビスナフチルスルホニルメ
タン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビス
メチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタ
ン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピル
スルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタ
ン、ビスベンゼンスルホニルメタン等が挙げられる。β
−ケトスルホン誘導体としては、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−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスル
ホニル)プロパン等が挙げられる。ジスルホン誘導体と
して、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスル
ホン等が挙げられる。ニトロベンジルスルホネート誘導
体としては、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロ
ベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベ
ンジル等が挙げられる。スルホン酸エステル誘導体とし
ては、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)
ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンス
ルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−
トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等が挙げられる。
N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導
体としては、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスル
ホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフ
ルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスク
シンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ
スクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エス
テル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスル
ホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オ
クタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイ
ミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ
スクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンス
ルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベン
ゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミ
ド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスル
ホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナ
フタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フ
ェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸
エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホ
ン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼン
スルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタ
ンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベ
ンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミ
ドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロ
キシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N
−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸
エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3
−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシ
イミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒ
ドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイ
ミドp−トルエンスルホン酸エステル等が挙げられる。
【0057】好ましくは、トリフルオロメタンスルホン
酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスル
ホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニル
スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス
(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p
−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−
トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニ
ル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホ
ニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシル
メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、ト
リフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル
(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2'
−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウ
ムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホ
ニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)
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(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n
−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロ
ピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチ
ルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、
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−(n−ブタンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビ
スナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、
N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタン
スルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1
−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシ
ンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロ
キシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、
N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸
エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホ
ン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼン
スルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物の
スルホン酸エステル誘導体が用いられる。なお、上記酸
発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用い
ることができる。一般に、オニウム塩は矩形性向上効果
に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は
定在波低減効果に優れるため、両者を組み合わせること
によりプロファイルの微調整を行うことが可能である。
【0058】酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100重
量部に対して好ましくは0.1〜15重量部、より好ま
しくは0.5〜8重量部である。酸発生剤の添加量が上
記範囲を下回ると許容限界以下の低感度となる場合があ
り、上回ると透過率低下等のために解像性が低下した
り、また、低分子成分過剰により耐熱性が低下する場合
がある。
【0059】本発明で使用される有機溶剤としては、一
般式(1)で示される炭素−炭素二重結合を有さないビ
ス(アルキルスルホニル)メタン誘導体、ベース樹脂、
酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有機溶剤であ
ればいずれでもよい。このような有機溶剤としては、例
えばシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン
等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−
3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノ
ール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール
類、プロピ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、エチ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ジメチルエーテル、ジ
エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、
乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メト
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、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−
ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエ
ーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらの
1種を単独で又は2種以上を混合して使用することがで
きるが、これらに限定されるものではない。本発明で
は、これらの有機溶剤の中でもレジスト成分中の酸発生
剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメ
チルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノールの他、
安全溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。
【0060】有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100重
量部に対して200〜1,000重量部、特に400〜
800重量部が好適である。
【0061】本発明のレジスト材料は、溶解制御剤とし
て下記一般式(2)で示されるエステル化合物を添加す
ることもできる。
【化14】 ここで、R1は炭素数4〜40の直鎖状、分岐状又は環
状のヘテロ原子を含んでも良いn価(nは1〜8)の飽
和又は不飽和の炭化水素基を示す。
【0062】具体的な例としては、(i)炭素数4〜3
0、好ましくは6〜25、更に好ましくは8〜20の直
鎖状又は分岐状の脂肪族飽和炭化水素又は下記式Group
Aに示す脂環式飽和炭化水素、(ii)(i)の任意の
位置の1個又は複数個の水素原子を直鎖状、分岐状又は
環状の好ましくは炭素数1〜20、特に1〜10のアル
キル基で置換した炭化水素、(iii)(i)又は(i
i)の任意の位置の炭素−炭素結合を不飽和化して1個
又は複数個の二重結合又は三重結合を導入した炭化水
素、(iv)(i)〜(iii)の任意の位置の1個又
は複数個のCH2、CH又はCをO、N、NH、S、S
O又はSO2に置換した炭化水素、又は(v)(i)〜
(iv)の任意の位置の1個又は複数個の水素原子を下
記のヘテロ原子(酸素、窒素、硫黄、ハロゲン等)を含
む原子団又はこの原子団を含有するアルキル基もしくは
アリール基で置換した炭化水素において、これら(i)
〜(v)の炭化水素の任意の位置のn個の水素原子を除
いて結合手を導入した炭化水素基で、基全体としての炭
素数が4〜40のものが挙げられる。
【0063】この場合、このヘテロ原子を含む原子団と
しては、フッ素,塩素,臭素等のハロゲン原子、水酸
基、メトキシ,エトキシ,ブトキシ,tert−ブトキ
シ等のアルコキシ基、フェニルオキシ等のアリーロキシ
基、ホルミル基、メチルカルボニル,tert−ブチル
カルボニル等のアルキルカルボニル基、フェニルカルボ
ニル等のアリールカルボニル基、カルボキシ基、メトキ
シカルボニル,tert−ブトキシカルボニル等のアル
コキシカルボニル基、フェニルオキシカルボニル等のア
リーロキシカルボニル基、シアノ基、アミノ基、メチル
アミノ,ジメチルアミノ等のアルキルアミノ基、フェニ
ルアミノ,ジフェニルアミノ等のアリールアミノ基、メ
ルカプト基、メチルチオ等のアルキルチオ基、フェニル
チオ等のアリールチオ基、カルバモイル基、ジメチルカ
ルバモイル等のアルキルカルバモイル基、ジフェニルカ
ルバモイル等のアリールカルバモイル基、メチルカルボ
ニルアミノ等のアルキルカルボニルアミノ基、フェニル
カルボニルアミノ等のアリールカルボニルアミノ基、ス
ルホ基、オキソ基、イミノ基等の他、上記原子団を含有
するメチル、エチル、ブチル等のアルキル基やフェニル
等のアリール基等が挙げられる。
【0064】なお、R1は、基全体としての炭素数が4
〜40、好ましくは6〜35、更に好ましくは8〜30
である。
【0065】
【化15】
【0066】R2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のアルキル基等
で置換されていてもよいアリール基を示す。直鎖状、分
岐状、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、ter
t−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る。アルキル
基等で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。
【0067】R3〜R12は、それぞれ独立に水素原子、
又は炭素数1〜15の非置換又はハロゲン原子、水酸
基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ホルミル基、アル
キルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシ
基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル
基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリール
アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチ
オ基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、アリ
ールカルバモイル基、アルキルカルボニルアミノ基、ア
リールカルボニルアミノ基、スルホ基、オキソ基、イミ
ノ基から選ばれる原子団で置換された直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基である。R3とR4、R 3とR5、R4
とR6、R5とR6、R5とR7、R5とR10、R5とR11
6とR8、R 6とR11、R7とR8、R7とR9、R7
11、R8とR11、R9とR10、R9とR11、R10とR11
は、それぞれ環を形成してもよく、この場合各基はそれ
ぞれ独立に炭素数1〜15の非置換又はハロゲン原子、
水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ホルミル基、
アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボ
キシ基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボ
ニル基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリ
ールアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリー
ルチオ基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、
アリールカルバモイル基、アルキルカルボニルアミノ
基、アリールカルボニルアミノ基、スルホ基、オキソ
基、イミノ基から選ばれる原子団で置換された直鎖状、
分岐状又は環状のアルキレン基である。R3とR5、R5
とR11、R7とR11、R9とR11は、単結合して、これら
の基が結合している炭素−炭素間で二重結合を形成して
いてもよい。なお、上記原子団の具体例としては、R1
で説明したものと同様のものを例示することができる。
また、一般式(2)において、nは1〜8、好ましくは
1〜6の整数、更に好ましくはn=1、2、3又は4で
ある。
【0068】一般式(2)で示されるエステル化合物の
具体例としては、下記に示すもの及び後述する実施例に
示すものが挙げられるが、これに限定されるものではな
い。
【0069】
【化16】
【0070】
【化17】
【0071】上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂1
00重量部に対し、0〜50重量部、好ましくは5〜5
0重量部、より好ましくは10〜30重量部であり、単
独又は2種以上を混合して使用できる。配合量が5重量
部に満たないと解像性の向上がない場合があり、50重
量部を超えるとパターンの膜減りが生じ、解像度が低下
する場合がある。
【0072】なお、上記のような溶解制御剤は、カルボ
キシ基を有する化合物に対し、有機化学的処方を用いて
酸不安定基を導入することにより合成される。
【0073】更に、本発明のレジスト材料には、塩基性
化合物を配合することができる。塩基性化合物として
は、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い
る。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。
【0074】このような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、
水酸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。
【0075】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。
【0076】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
ドン、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、1H−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、1,1
0−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。
【0077】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、水酸基を有する含窒
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−
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。
【0078】更に、下記一般式(B1)及び(B2)で
示される塩基性化合物を配合することもできる。
【化18】 (式中、R301、R302、R303、R307、R308はそれぞ
れ独立して直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数1〜20
のアルキレン基、R304、R305、R306、R309、R310
は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アルキルカ
ルボニル基又はアミノ基を示し、R304とR305、R304
とR306、R305とR307、R304とR305とR 306、R309
とR310はそれぞれ結合して環を形成してもよい。S、
T、Uはそれぞれ0〜20の整数である。但し、S、
T、U=0のとき、R304、R305、R30 6、R309、R
310は水素原子を含まない。)
【0079】ここで、R301、R302、R303、R307、R
308のアルキレン基としては、炭素数1〜20、好まし
くは1〜10、更に好ましくは1〜8のものであり、具
体的には、メチレン基、エチレン基、n−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、n−ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン
基、ノニレン基、デシレン基、シクロペンチレン基、シ
クロへキシレン基等が挙げられる。
【0080】また、R304、R305、R306、R309、R
310のアルキル基としては、炭素数1〜20、好ましく
は1〜8、更に好ましくは1〜6のものであり、これら
は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体
的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプ
ロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブ
チル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル
基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0081】更に、R304とR305、R304とR306、R
305とR306、R304とR305とR306、R309とR310が環
を形成する場合、その環の炭素数は1〜20、より好ま
しくは1〜8、更に好ましくは1〜6であり、またこれ
らの環は炭素数1〜6、特に1〜4のアルキル基が分岐
していてもよい。
【0082】S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数であ
り、より好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の
整数である。
【0083】上記(B1)、(B2)の化合物として具
体的には、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、トリ
ス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−イソ
ブテリルオキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオ
ニルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキ
シエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチ
ル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシエチル)ア
ミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ
−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサ
ン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジ
アザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,1
0,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオ
クタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ
−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6
等が挙げられる。特に第三級アミン、アニリン誘導体、
ピロリジン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、
アミノ酸誘導体、水酸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、トリス{2
−(メトキシメトキシ)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−{(2−メトキシエトキシ)メチル}エチル]ア
ミン、1−アザ−15−クラウン−5等が好ましい。
【0084】上記塩基性化合物の配合量は、酸発生剤1
重量部に対して0.001〜10重量部、好ましくは
0.01〜1重量部である。配合量が0.001重量部
未満であると添加剤としての効果が十分に得られない場
合があり、10重量部を超えると解像度や感度が低下す
る場合がある。
【0085】更に、本発明のレジスト材料には、分子内
に≡C−COOHで示される基を有する化合物を配合す
ることができる。
【0086】分子内に≡C−COOHで示される基を有
する化合物としては、例えば下記I群及びII群から選
ばれる1種又は2種以上の化合物を使用することができ
るが、これらに限定されるものではない。本成分の配合
により、レジストのPED安定性が向上し、窒化膜基板
上でのエッジラフネスが改善される。 [I群]下記一般式(A1)〜(A10)で示される化
合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を
−R401−COOH(R401は炭素数1〜10の直鎖状又
は分岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分
子中のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示
される基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1
〜1.0である化合物。 [II群]下記一般式(A11)〜(A15)で示され
る化合物。
【0087】
【化19】 (但し、式中R408は水素原子又はメチル基を示す。R
402、R403はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R
404は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状の
アルキル基又はアルケニル基、或いは−(R409h−C
OOR'基(R'は水素原子又は−R409−COOH)を
示す。R405は−(CH2i−(i=2〜10)、炭素
数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル
基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R406は炭素数1〜
10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、
カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を
示す。R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は
分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で
置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R409
炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示
す。R410は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分
岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−CO
OH基を示す。R411は炭素数1〜10の直鎖状又は分
岐状のアルキレン基を示す。jは0〜5の整数である。
u、hは0又は1である。s1、t1、s2、t2、s
3、t3、s4、t4はそれぞれs1+t1=8、s2
+t2=5、s3+t3=4、s4+t4=6を満足
し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を
有するような数である。κは式(A6)の化合物を重量
平均分子量1,000〜5,000とする数である。λ
は式(A7)の化合物を重量平均分子量1,000〜1
0,000とする数である。)
【0088】
【化20】 (R402、R403、R411は上記と同様の意味を示す。R
412は水素原子又は水酸基を示す。s5、t5は、s5
≧0、t5≧0で、s5+t5≦5を満足する数であ
る。h'は0又は1である。)
【0089】本成分として、具体的には下記一般式AI
−1〜14及びAII−1〜10で示される化合物を挙
げることができるが、これらに限定されるものではな
い。
【0090】
【化21】
【0091】(R''は水素原子又はCH2COOH基を
示し、各化合物においてR''の10〜100モル%はC
2COOH基である。α、κは上記と同様の意味を示
す。)
【0092】
【化22】
【0093】なお、上記分子内に≡C−COOHで示さ
れる基を有する化合物は、1種を単独で又は2種以上を
組み合わせて用いることができる。
【0094】上記分子内に≡C−COOHで示される基
を有する化合物の添加量は、ベース樹脂100重量部に
対して0〜5重量部、好ましくは0.1〜5重量部、よ
り好ましくは0.1〜3重量部、更に好ましくは0.1
〜2重量部である。5重量部より多いとレジスト材料の
解像性が低下する場合がある。
【0095】更に、本発明のレジスト材料には、添加剤
としてアセチレンアルコール誘導体を配合することがで
き、これにより保存安定性を更に向上させ、また、塗布
性を向上させることができる。
【0096】アセチレンアルコール誘導体としては、下
記一般式(S1)、(S2)で示されるものを好適に使
用することができる。
【化23】 (式中、R501、R502、R503、R504、R505はそれぞ
れ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基であり、X、Yは0又は正数を示し、下
記値を満足する。0≦X≦30、0≦Y≦30、0≦X
+Y≦40である。)
【0097】アセチレンアルコール誘導体として好まし
くは、サーフィノール61、サーフィノール82、サー
フィノール104、サーフィノール104E、サーフィ
ノール104H、サーフィノール104A、サーフィノ
ールTG、サーフィノールPC、サーフィノール44
0、サーフィノール465、サーフィノール485(A
ir Products and Chemicals
Inc.製)、サーフィノールE1004(日信化学
工業社製)等が挙げられる。
【0098】上記アセチレンアルコール誘導体の添加量
は、レジスト組成物100重量%中0.01〜2重量
%、より好ましくは0.02〜1重量%である。0.0
1重量%より少ないと塗布性及び保存安定性の改善効果
が十分に得られない場合があり、2重量%より多いとレ
ジスト材料の解像性が低下する場合がある。
【0099】本発明のレジスト材料には、上記成分以外
に任意成分として、好ましくは、塗布性を向上させるた
めに慣用されている界面活性剤を添加することができ
る。なお、任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げな
い範囲で通常量とすることができる。
【0100】ここで、界面活性剤としては非イオン性の
ものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフル
オロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキル
EO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が
挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「F
C−431」(いずれも住友スリーエム社製)、サーフ
ロン「S−141」、「S−145」(いずれも旭硝子
社製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−40
3」、「DS−451」(いずれもダイキン工業社
製)、メガファック「F−8151」(大日本インキ工
業(株)製)、「X−70−092」、「X−70−0
93」(いずれも信越化学工業社製)等を挙げることが
できる。好ましくは、フロラード「FC−430」(住
友スリーエム社製)、「X−70−093」(信越化学
工業社製)が挙げられる。
【0101】本発明のレジスト材料を使用してパターン
を形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して
行うことができ、例えばシリコンウエハー等の基板上に
スピンコーティング等の手法で膜厚が0.2〜2.0μ
mとなるように塗布し、これをホットプレート上で60
〜150℃、1〜10分間、好ましくは80〜130
℃、1〜5分間プリベークする。次いで目的のパターン
を形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざ
し、遠紫外線、エキシマレーザー、X線等の高エネルギ
ー線もしくは電子線を露光量1〜200mJ/cm2
度、好ましくは5〜100mJ/cm2程度となるよう
に照射した後、ホットプレート上で60〜150℃、1
〜5分間、好ましくは80〜130℃、1〜3分間ポス
トエクスポージャベーク(PEB)する。更に、0.1
〜5%、好ましくは2〜3%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193〜248nm
の遠紫外線又はエキシマレーザー、X線及び電子線によ
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。
【0102】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。 実施例及び比較例 炭素−炭素二重結合を有さないビス(アルキルスルホニ
ル)メタン誘導体(SLS1〜3)ついて、レジスト材
料にした際の性能を評価した。また、比較のため、上記
ビス(アルキルスルホニル)メタン誘導体を用いないレ
ジスト材料も調製し、同様な性能評価を行った。各成分
については、下記式で示されるポリマー(Polyme
r1〜7)、酸発生剤(PAG1〜4)、溶解制御剤
(DRR1、2)、分子内に≡C−COOHで示される
基を有する化合物(ACC1)より適当なものを選択
し、表1と表3に示す通り配合した。溶剤は、FC−4
30(住友スリーエム社製)を0.05重量%含むもの
を用いた。なお、各レジスト材料に用いる溶剤及び塩基
性化合物は、下記の通りである。 PGMEA:プロピレングリコールメチルエーテルアセ
テート CyHo:シクロヘキサノン TEA:トリエタノールアミン TMMEA:トリス(2−メトキシメトキシエチル)ア
ミン TAEA:トリス(2−アセトキシエチル)アミン
【0103】実施例1〜21 下記表に示す組成でレジスト材料を調合した後、孔径
0.2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過
し、レジスト液とした。レジスト液をシリコンオキシナ
イトライドで被膜されたシリコンウエハー上へスピンコ
ーティングし、0.4μmの厚さに塗布した。次いで、
このシリコンウエハーをホットプレートを用いて110
℃で90秒間ベークした。これをArFエキシマレーザ
ーステッパー(ニコン社製、NA=0.55)を用いて
露光し、110℃で90秒間ベーク(PEB)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
水溶液で現像を行ったところ、ポジ型のパターンを得る
ことができた。レジスト材料の評価は以下の項目につい
て行った。まず、0.20μmのラインアンドスペース
を1:1で解像する露光量を求め、感度( mJ/c
2)とした。次に、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(μm)を評価レジス
トの解像度とした。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観察した。保存安定性評
価に関しては、室温(23℃)にて3ヶ月放置し、3ヶ
月後の感度変化と未露光部の膜減り(露光前膜厚−現像
後膜厚)変化を観察し、それらの初期値との変化率
(%)を指標とした。各レジスト材料の組成及び評価結
果を表1と表2に示す。なお、使用した樹脂の構造をそ
の重量平均分子量(Mw)とともに記載する。
【0104】比較例1〜7 下記表に示す組成でレジスト材料を調合した後、上記と
同様の方法で性能の評価を行った。各レジスト材料の組
成及び評価結果を表3と表4に示す。
【0105】表1〜4の結果より、本発明のレジスト材
料が、従来型のレジスト材料に比べ、高い保存安定性を
有することが確認された。
【0106】
【発明の効果】本発明のレジスト材料は、高エネルギー
線に感応し、感度、解像性、エッチング耐性、保存安定
性に優れているため、電子線や遠紫外線による微細加工
に有用である。特にArFエキシマレーザー、KrFエ
キシマレーザーの露光波長での吸収が小さいため、微細
でしかも基板に対して垂直なパターンを容易に形成する
ことができるという特徴を有する。
【0107】
【化24】
【0108】
【化25】
【0109】
【表1】
【0110】
【表2】
【0111】
【表3】
【0112】
【表4】
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/004 501 502 502 504 504 H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 Fターム(参考) 2H025 AA00 AC04 AC08 AD03 BE00 BE07 BE10 BG00 CC01 CC03 CC04 CC20 FA17 4J002 BG031 BG041 BG051 BH021 BK001 DF007 EB116 EH029 EH079 EH099 EH109 EN027 EN037 EN067 EN077 EN107 EN117 EP017 EU027 EU047 EU177 EU227 EV216 EV218 EV246 EV296 EV327 EX029 FD206 FD207 FD209 FD319 GP03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)有機溶剤、(B)波長193nm
    の透過率が30%/μm以上である、酸不安定基で保護
    されたアルカリ不溶性樹脂またはアルカリ難溶性樹脂で
    あって、該酸不安定基が解離したときにアルカリ可溶性
    となる−(CO)−O−(CO)k−基(式中、kは0
    または1を示す。)を有する脂環式構造からなる樹脂、
    (C)酸発生剤、(D)塩基性化合物、(E)下記一般
    式(1)で示される炭素−炭素二重結合を有さないビス
    (アルキルスルホニル)メタン誘導体、を含有すること
    を特徴とするレジスト材料。 【化1】 (式中、Rp及びRqは、互いに同一でも異なってもよ
    く、炭素数1〜12の直鎖状、炭素数3〜12の分岐状
    又は環状のヘテロ原子を含んでも良い1価の飽和炭化水
    素基を示す。X及びYは、互いに同一でも異なってもよ
    く、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、炭素数3〜1
    2の分岐状又は環状のヘテロ原子を含んでも良い1価の
    飽和炭化水素基を示す。XとYとは環を形成してもよ
    く、環を形成する場合にはX、Yはそれぞれ炭素数1〜
    10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
  2. 【請求項2】 更に、(F)溶解制御剤を配合したこと
    を特徴とする請求項1に記載のレジスト材料。
  3. 【請求項3】 更に、(G)界面活性剤を配合したこと
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジスト材
    料。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のレジス
    ト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマ
    スクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する
    工程と、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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