JP2004069855A - 化学増幅型ネガ型レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細なパターン形成が要求されるリソグラフィー、特に電子線リソグラフィーで求められる高感度、高解像度、経時安定性をより高いレベルで満たし、優れたプロセス適応性と良好なパターン形状を有する化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供する。
【解決手段】少なくとも、下記一般式（１）で示される架橋剤、高エネルギー線照射により酸を発生する光酸発生剤、光酸発生剤より発生する酸によって架橋反応し、アルカリ現像液に対する溶解性が減少するアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料。
【化１６】

【選択図】　　　　なし

Description

【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高エネルギー線に感応する、特に超ＬＳＩ製造用の微細パターン形成材料、マスクパターン形成材料として好適な化学増幅型ネガ型レジスト材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の高集積化に伴いより微細なパターン形成が求められ、酸を触媒とした化学増幅型レジストが有用視されている。また、この際露光源として紫外線、遠紫外線、電子線などの高エネルギー線が用いられるが、特に０．１μｍ以下の超微細加工技術として注目される電子線リソグラフィーにおいては、パターンサイズ寸法性等にすぐれる、架橋剤を配合した化学増幅型ネガ型レジスト材料（特開平５−３４９２２、特開平６−３０１２００）が注目され、マスクパターン形成材料としても不可欠となっている。
【０００３】
しかし、電子線での描画は従来の一括露光に比べ時間がかかるため、スループットを上げるにはより高感度化が求められ、また描画中、描画後の真空中での経時安定性も重要な性能の一つとして求められる。
【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、微細なパターン形成が要求されるリソグラフィー、特に電子線リソグラフィーで求められる高感度、高解像度、経時安定性をより高いレベルで満たし、優れたプロセス適応性と良好なパターン形状を有する化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供することを主たる目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、少なくとも、下記一般式（１）で示される架橋剤、高エネルギー線照射により酸を発生する光酸発生剤、光酸発生剤より発生する酸によって架橋反応し、アルカリ現像液に対する溶解性が減少するアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料が提供される（請求項１）。
【化５】

（　式中、ａ、ｂ、ｃはおのおの独立して０〜６の正数を示し、Ｘは下記一般式（２）で示す不飽和アルキル基、又はエポキシ基を示す。）
【化６】

（　式中、Ｒ１〜Ｒ３はおのおの独立していて、水素原子、炭素数１〜６までのアルキル基、置換可アルキル基、ハロゲン原子を表す。）
【０００６】
このように、少なくとも、上記一般式（１）で示される架橋剤、光酸発生剤、およびアルカリ可溶性樹脂を含む化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、高エネルギー線を照射するリソグラフィー、特には電子線リソグラフィーにおいて高感度、高解像度で、経時安定性の高い化学増幅型ネガ型レジスト材料とすることができる。
【０００７】
この場合、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料に配合するアルカリ可溶性樹脂（いわゆる、ベース樹脂）の好適な例としは、
フェノール樹脂（請求項２）、
下記一般式（３）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物（請求項３）、
【化７】

（　式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基を表す。また、ｋは０または、１から５の正の整数であり、ｑは正数である。）
下記一般式（４）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物（請求項４）を挙げることができる。
【化８】

（　式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシル基、直鎖状または分岐状アルキル基、置換可アルコキシ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ７、Ｒ８は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ９は水素原子、メチル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ１０は炭素数１から２０の置換可アルキル基を表す。また、ｎは０または１から４の正の整数であり、ｍは０または１から５の正の整数である。また、ｐ、ｓは０または正数であり、ｒは正数である。）
【０００８】
これらのアルカリ可溶性樹脂を、ベース樹脂として含有する化学増幅型ネガ型レジスト材料とすれば、露光前後のレジスト膜の溶解コントラストが高く、高感度、高解像性、経時安定性を有するとともに、より優れたエッチング耐性を示すものとなる。また、これらの優れた特性に加え、樹脂の生産性も高いことから、実用性がきわめて高く、超ＬＳＩ用レジスト材料として非常に有効である。
なお、これらのアルカリ可溶性樹脂は、単独で配合されてもよいし、複数種ブレンドするようにしてもよい。
【０００９】
また、前記アルカリ可溶性樹脂である繰り返し単位を有する高分子化合物は、重量平均分子量が２，０００〜４，０００である高分子化合物と、重量平均分子量が４，０００〜８，０００である高分子化合物のいずれをも含むものとするのが好ましい（請求項５）。
このように重量平均分子量が異なる前記高分子化合物を混合して配合すれば、より高いアルカリ溶解速度コントラストを得ることが出来る。
【００１０】
そして、本発明では、さらに有機溶剤および／または一般式（１）以外の架橋剤も含有する化学増幅型ネガ型レジスト材料とすることができる（請求項６）。このように、前記一般式（１）の架橋剤、光酸発生剤、アルカリ可溶性樹脂を含むとともに、さらに有機溶剤および／または一般式（１）以外の架橋剤を配合することによって、塗布性、アルカリ可溶性、透過率等を目的に応じ適宜調整することができる。
【００１１】
また、本発明では、さらに添加剤として塩基性化合物および／または界面活性剤を配合することができる（請求項７）。
塩基性化合物を添加することによって、例えばレジスト膜中での酸の拡散速度を抑制し解像度を向上させることが出来るし、界面活性剤を添加することによってレジスト材料の塗布性を一層向上あるいは制御することが出来る。
【００１２】
このような本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料は、少なくとも、該レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線を照射する工程と、現像液を用いて現像する工程とを行うことによって、半導体基板やマスク基板等にパターンを形成する方法として用いることが出来る（請求項８）。
もちろん、露光後加熱処理を加えた後に現像してもよいし、エッチング工程、レジスト除去工程、洗浄工程等その他の各種の工程が行われてもよいことは言うまでもない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
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）で示される化合物が化学増幅型ネガ型レジスト材料の架橋剤として有効で、ベース樹脂としてフェノール樹脂や前記一般式（３）あるいは（４）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００の高分子化合物を用い、これに光酸発生剤を含有させた化学増幅型ネガ型レジスト材料が、高感度であり、レジスト膜の溶解コントラスト、解像性が高く、保存安定性が高い上に、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好な実用性が高い超ＬＳＩ用レジスト材料として非常に有効であることを知見した。
【００１４】
【化９】

（　式中、ａ、ｂ、ｃはおのおの独立して０〜６の正数を示し、Ｘは下記一般式（２）で示す不飽和アルキル基、又はエポキシ基を示す。）
【化１０】

（　式中、Ｒ１〜Ｒ３はおのおの独立していて、水素原子、炭素数１〜６までのアルキル基、置換可アルキル基、ハロゲン原子を表す。）
【００１５】
ここでＸが不飽和アルキル基の場合、直鎖、分岐は問わないが、ａ、ｂ、ｃは０〜３がより望ましく、特にビニル基、アリル基、イソブチレン基などが好適である。具体的にはトリビニルシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリス（２−メチルアリル）シアヌレートなどが例示できる。Ｘがエポキシ基の場合はａ、ｂ、ｃは０〜３がより望ましく、２，４，６−トリス（２，３−エポキシプロポキシ）−１，３，５−トリアジンなどが特に好ましい。
また、Ｒ１〜Ｒ３がハロゲン原子を示す場合、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
【００１６】
ここで、一般式（１）は単独又は２種以上混合して用いることができ、添加量としては、単独で用いる場合レジスト材料中の固形分１００重量部に対して２〜４０重量部、好ましくは５〜２０重量部であり、２種類以上混合して用いる場合はレジスト材料中の固形分１００重量部に対して１種類あたり０．５〜２０重量部、好ましくは１〜１０重量部であり、総量として２〜４０重量部、好ましくは５〜２０重量部である。
これは架橋剤の量が２重量部を下回ると十分に架橋が進まなく現像後のパターン形状が劣化する場合があり、また４０重量部を超えると現像時の溶解コントラストが劣化する場合があるためである。更に露光波長における透過率が低い架橋剤を用い、その添加量によってレジスト膜中の透過率を制御することもできる。
【００１７】
次に、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料に配合するベース樹脂としてのアルカリ可溶性樹脂は、アルカリ可溶性であり、高エネルギー線照射により光酸発生剤から発生する酸によって架橋反応し、アルカリ現像液に対する溶解性が減少するものであれば原則として限定されないが、好適な例としは、
フェノール樹脂、
下記一般式（３）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物、
【化１１】

（　式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基を表す。また、ｋは０または、１から５の正の整数であり、ｑは正数である。）
下記一般式（４）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を挙げることができる。
【化１２】

（　式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシル基、直鎖状または分岐状アルキル基、置換可アルコキシ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ７、Ｒ８は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ９は水素原子、メチル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ１０は炭素数１から２０の置換可アルキル基を表す。また、ｎは０または１から４の正の整数であり、ｍは０または１から５の正の整数である。また、ｐ、ｓは０または正数であり、ｒは正数である。）
【００１８】
なお、上記Ｒ５、Ｒ６における直鎖状または分岐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、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等を例示できる。
また、上記Ｒ５、Ｒ６がハロゲン原子を示す場合、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
【００１９】
また、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１０が、ネガ架橋反応を促進する基としては、種々選定されるが、下記一般式（５）、（６）で示される基が特に好ましい。
【化１３】

（　但し、式中ｄは０〜５の整数である。）
【化１４】

（　但し、式中Ｙは、ヒドロキシル基、または、フッ素原子、塩素原子、臭素原子であり、ｅは１〜３の整数である。）
【００２０】
一般式（５）のエポキシアルキル基としての具体例としては、エポキシ基、エポキシメチル基などが挙げられる。
一般式（６）の具体例としては、ヒドロキシメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基などが挙げられる。
【００２１】
なお、これらのアルカリ可溶性樹脂は、単独で配合されてもよいし、複数種ブレンドするようにしてもよい。
また、本発明で配合される高分子化合物は、それぞれ重量平均分子量が、１，０００〜５００，０００、好ましくは２，０００〜１０，０００であるものが用いられる。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。
【００２２】
更に、本発明のベース樹脂としての高分子化合物は、重量平均分子量が２，０００〜４，０００である高分子化合物と、重量平均分子量が４，０００〜８，０００である高分子化合物を混合して配合することで、より高いコントラストが得られる。配合比率としては、重量平均分子量が４，０００〜８，０００である高分子化合物を１とした場合、好ましくは１：１０から１：０．５、より好ましくは１：２から１：０．７である。
【００２３】
これらのアルカリ可溶性樹脂を、ベース樹脂として含有し、前記一般式（１）で示される架橋剤を配合して化学増幅型ネガ型レジスト材料とすれば、露光前後のレジスト膜の溶解コントラストが高く、高感度、高解像性、経時安定性を有するとともに、より優れたエッチング耐性を示すものとなり、特に電子線リソグラフィーにおけるネガ型レジスト材料として非常に有効である。
【００２４】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料に配合される光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでもかまわない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミド型酸発生剤等がある。以下に詳述するがこれらは単独或いは２種以上混合して用いることができる。
【００２５】
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−ｔｅｒｔ−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、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、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）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、これらの組み合わせのスルホニウム塩が挙げられる。
【００２６】
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、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）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、これらの組み合わせのヨードニウム塩が挙げられる。
【００２７】
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、ｔｅｒｔ−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。
【００２８】
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み合わせの化合物が挙げられる。
【００２９】
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。
【００３０】
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全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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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−（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。
【００３４】
中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。
レジストに用いられる架橋剤およびベース樹脂の反応性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。この場合好適なアニオンは、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、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼ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、２，４，６−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸アニオン等である。
【００３５】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料における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０．１〜３０重量部、好ましくは１〜２０重量部である。上記光酸発生剤は単独又は２種以上混合して用いることができる。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。
【００３６】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料における有機溶剤としては、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、これらに限定されるものではない。
【００３７】
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、置換位置の組み合わせで３種の異性体があるが、単独あるいはこれらの混合物のいずれの場合でもよい。
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。
【００３８】
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５０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も全溶剤に対して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。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。
【００３９】
これら溶剤の添加量は化学増幅ネガ型レジスト材料の固形分１００重量部に対して３００〜２，０００重量部、好ましくは４００〜１，０００重量部であるが、既存の成膜方法で可能な濃度であればこれに限定されるものではない。
【００４０】
次に、本発明で配合される一般式（１）以外の架橋剤としては、前述した光酸発生剤より発生した酸もしくは光により直接、ポリマー分子内及び分子間を架橋するものであれば、いずれのものでもかまわない。好適な架橋剤としてはビスアジド類、アルコキシメチルグリコールウリル類、アルコキシメチルメラミン類がある。
【００４１】
ビスアジド類としては、４，４’−ジアジドフェニルサルファイド、ビス（４−アジドベンジル）メタン、ビス（３−クロル−４−アジドベンジル）メタン、ビス−４−アジドベンジリデン、２，６−ビス（４−アジドベンジリデン）−シクロヘキサノン、２，６−ビス（４−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノンが挙げられる。
アルコキシメチルグリコールウリル類として、テトラメトキシメチルグリコールウリル、１，３−ビスメトキシメチル−４，５−ビスメトキシエチレンウレア、ビスメトキシメチルウレアが挙げられる。
アルコキシメチルメラミン類として、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミンが挙げられる。
【００４２】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料における一般式（１）の架橋剤に加えて配合される（１）以外の架橋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２〜４０重量部、好ましくは５〜２０重量部である。上記架橋剤は単独又は２種以上混合して用いることができる。更に露光波長における透過率が低い架橋剤を用い、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。
【００４３】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料に添加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。
【００４４】
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、カルボキシル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、ヒドロキシル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。
【００４５】
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、ｔｅｒｔ−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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、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、１，１０−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。
【００４８】
更に、カルボキシル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）などが例示され、
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。
【００４９】
更に下記一般式（Ｂ）−１で示される塩基性化合物から選ばれる１種または２種以上を添加することもできる。
Ｎ（Ｚ）_ｎ（Ｙ）_３−ｎ　　　　　　　（Ｂ）−１
式中、ｎ＝１、２、３である。側鎖Ｚは同一でも異なっていても良く、下記一般式（Ｚ）−１〜（Ｚ）−３で表すことができる。側鎖Ｙは同一または異種の、水素原子もしくは直鎖状、分岐状、あるいは環状の炭素数１〜２０のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、Ｚ同士が結合して環を形成しても良い。
【００５０】
【化１５】

【００５１】
ここで、Ｒ^３００、Ｒ^３０２、Ｒ^３０５は炭素数１〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^３０１、Ｒ^３０４は水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状、あるいは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいても良い。Ｒ^３０３は単結合、炭素数１〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^３０６は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状、あるいは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいても良い。
【００５２】
一般式（Ｂ）−１で表される化合物は具体的には下記に例示される。
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−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ｝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、１，４，１０，１３−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、トリス（２−フォルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−ホルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−アセトキシエチル）アミン、トリス（２−プロピオニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−イソブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−バレリルオキシエチル）アミン、トリス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（アセトキシアセトキシ）エチルアミン、トリス（２−メトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス［２−（２−オキソプロポキシ）エチル］アミン、トリス［２−（メトキシカルボニルメチル）オキシエチル］アミン、トリス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス［２−（シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス（２−メトキシカルボニルエチル）アミン、トリス（２−エトキシカルボニルエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−ヒドロキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−アセトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（４−ヒドロキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（４−ホルミルオキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（２−ホルミルオキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−メトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−メチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−メチルビス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、Ｎ−エチルビス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、トリス（メトキシカルボニルメチル）アミン、トリス（エトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ブチルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ヘキシルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、β−（ジエチルアミノ）−δ−バレロラクトンを例示できるが、これらに制限されない。
【００５３】
なお、塩基性化合物は、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、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。
【００５４】
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料中には、更に、塗布性を向上させるため等の理由により界面活性剤を加えることができる。
【００５５】
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，ＥＦ３５２（トーケムプロダクツ）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７２，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−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６、サーフィノールＥ１００４，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種以上の組み合わせで用いることができる。
【００５６】
本発明の化学増幅型ネガ型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。
【００５７】
本発明の、一般式（１）で示される架橋剤と、フェノール樹脂や一般式（３）あるいは（４）で示される高分子化合物などのアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤、一般式（１）以外の架橋剤、有機溶剤、塩基性化合物等を含む化学増幅型ネガ型レジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、特に限定されず公知のリソグラフィー技術に適用できるが、高感度で保存安定性が高いので、電子線リソグラフィーに特に有用である。
【００５８】
例えば、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料を、集積回路製造用等の基板（Ｓｉ，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＴｉＮ，ＷＳｉ，ＢＰＳＧ，ＳＯＧ，有機反射防止膜等）もしくはフォトマスク用のブランクス上に、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０．２〜２．０μｍ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。
【００５９】
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の高エネルギー線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もしくは直接、露光を行う。露光量は、光露光であれば１〜２００ｍＪ／ｃｍ２程度、好ましくは１０〜１００ｍＪ／ｃｍ２程度、また、電子線露光であれば、０．１〜２０μＣ／ｃｍ２程度、好ましくは３〜１０μＣ／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℃、１〜２０分間、好ましくは８０〜１２０℃、１〜１０分間ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）する。
【００６０】
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。こうして、レジスト膜の露光された部分はベース樹脂が架橋しているので現像液により溶解され難く、露光されなかったレジストは溶解して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、軟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。
【００６１】
【実施例】
以下に実施例及び比較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、比較例）
別表１、２に示すレジスト材料を調製した。表中の値は、それぞれの重量比で混合したことを示す。このときの、別表１、２に挙げるレジスト組成物は次の通りである。
【００６２】
重合体１：　ヒドロキシスチレン重合体
（平均分子量７０００、分散度１．８）
重合体２：　ヒドロキシスチレン−インデン共重合体
（平均分子量６０００、分散度１．８、組成比　ヒドロキシスチレン：インデン
＝８５：１５）
重合体３：　ヒドロキシスチレン−インデン共重合体
（平均分子量３０００、分散度１．８、組成比　ヒドロキシスチレン：インデン＝８２．５：１７．５）
重合体４：　ヒドロキシスチレン−インデン−メタクリル酸ヒドロキシエチルエステル（平均分子量５１００、分散度１．９、４．２：８．２：７．６）
架橋剤１：　トリビニルシアヌレート（式（１）の架橋剤）
架橋剤２：　トリアリルシアヌレート（式（１）の架橋剤）
架橋剤３：　２，４，６−トリス（２，３−エポキシプロポキシ）−１，３，５−トリアジン（式（１）の架橋剤）
架橋剤４：　テトラメトキシメチルグリコールウリル
架橋剤５：　ヘキサメトキシメチルメラミン
光酸発生剤１：　トルエンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム
光酸発生剤２：　カンファースルホン酸トリフェニルスルホニウム
光酸発生剤３：　４−（４’−メチルフェニルスルホニルオキシ）フェニルスルホン酸トリフェニルスルホニウム
光酸発生剤４：　ビス（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン
光酸発生剤５：　（ｎ−ブチルスルホニル）−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸イミド
塩基性化合物１：　トリｎ−ブチルアミン
塩基性化合物２：　トリス［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミン
塩基性化合物３：　トリス（２−アセトキシエチル）アミン
界面活性剤１：　ＦＣ−４３０（住友３Ｍ社製）
界面活性剤２：　ＫＨ−２０（旭硝子社製）
溶剤１：　プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
溶剤２：　乳酸エチル
【００６３】
【表１】

【００６４】
【表２】

【００６５】
得られたレジスト材料を０．２μｍのフッ素樹脂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ーハ上へスピンコーティングし、厚さ０．４μｍに塗布した。
次いで、このシリコンウエーハを１００℃のホットプレートで４分間ベークした。更に、電子線露光装置（エリオニクス社製、ＥＬＳ−３７００　加速電圧３０ｋｅＶ）を用いて露光し、１３０℃で４分間ベーク（ＰＥＢ：ｐｏｓｔ　ｅｘｐｏｓｕｒｅ　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、ネガ型のパターン（実施例１〜１３、比較例１〜３）を得ることができた。
【００６６】
得られたレジストパターンを次のように評価した。
０．２０μｍ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。
【００６７】
真空中のＰＥＤ（Ｐｏｓｔ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｄｅｌａｙ）を評価するには電子線露光装置により露光した後、２４時間真空に引かれた装置内に放置し、その後にＰＥＤ及び現像を行った。得られた０．２０μｍのラインアンドスペースのＥｏｐにおける線幅を、露光後すぐにベークした時の線幅と比較し、その差を［ｎｍ］表示した。
【００６８】
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１ｍｌ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、あるいは製造直後の感度（上述のＥｏｐ）からの経時変化の変動が５％以内のものを良好とし、それ以下のものを悪とした。
【００６９】
上記の感度、限界解像度、真空中のＰＥＤ、保存安定性の評価結果を下記表３に示す。
【表３】

【００７０】
表３から明らかであるように、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いてリソグラフィーを行った場合には、感度が良好で、解像度が高く、保存安定性も高く良好な結果が得られた。一方、比較例では、これらの項目の内少なくとも一つの項目において、特性が良くないことがわかる。
【００７１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも前記一般式（１）で示される架橋剤を化学増幅型ネガ型レジスト材料に配合することにより、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが高く、高感度で高解像性を有し、露光後の経時安定性の非常に優れた、特に超ＬＳＩ製造用の電子線リソグラフィーによる微細パターン形成材料、マスクパターン形成材料として好適な化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供することができる。

Claims (8)

1. 少なくとも、下記一般式（１）で示される架橋剤、高エネルギー線照射により酸を発生する光酸発生剤、光酸発生剤より発生する酸によって架橋反応し、アルカリ現像液に対する溶解性が減少するアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料。
   

   

   （　式中、ａ、ｂ、ｃはおのおの独立して０〜６の正数を示し、Ｘは下記一般式（２）で示す不飽和アルキル基、又はエポキシ基を示す。）
   

   

   （　式中、Ｒ１〜Ｒ３はおのおの独立していて、水素原子、炭素数１〜６までのアルキル基、置換可アルキル基、ハロゲン原子を表す。）
2. 前記アルカリ可溶性樹脂として、フェノール樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料。
3. 前記アルカリ可溶性樹脂として、下記一般式（３）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料。
   

   

   （　式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基を表す。また、ｋは０または、１から５の正の整数であり、ｑは正数である。）
4. 前記アルカリ可溶性樹脂として、下記一般式（４）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料。
   

   

   （　式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシル基、直鎖状または分岐状アルキル基、置換可アルコキシ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ７、Ｒ８は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ９は水素原子、メチル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ハロゲン原子を表し、Ｒ１０は炭素数１から２０の置換可アルキル基を表す。また、ｎは０または１から４の正の整数であり、ｍは０または１から５の正の整数である。また、ｐ、ｓは０または正数であり、ｒは正数である。）
5. 前記アルカリ可溶性樹脂である繰り返し単位を有する高分子化合物が、重量平均分子量が２，０００〜４，０００である高分子化合物と、重量平均分子量が４，０００〜８，０００である高分子化合物のいずれをも含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料であって、さらに有機溶剤および／または一般式（１）以外の架橋剤も含有するものであることを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載した化学増幅型ネガ型レジスト材料であって、さらに添加剤として塩基性化合物および／または界面活性剤が配合されたものであることを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料。
8. 少なくとも、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の化学増幅型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線を照射する工程と、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。