JP2817441B2 - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポジ型レジスト組成物
に関し、さらに詳しくは、半導体素子、磁気バブルメモ
リー素子、集積回路などの製造に必要な微細加工用ポジ
型レジスト組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体を製造する場合、シリコンウエハ
表面にレジストを塗布して感光膜を作り、光を照射して
潜像を形成し、次いでそれを現像してネガまたはポジの
画像を形成するリソグラフィー技術によって、半導体素
子の形成が行われている。従来、半導体素子を形成する
ためのレジスト組成物としては、環化ポリイソプレンと
ビスジアジド化合物からなるネガ型レジストが知られて
いる。しかしながら、このネガ型レジストは有機溶剤で
現像するので、膨潤が大きく解像性に限界があるため、
高集積度の半導体の製造に対応できない欠点を有する。

【０００３】一方、アルカリ現像を行なう、アルカリ可
溶性ノボラック樹脂とキノンジアジド化合物からなるポ
ジ型レジストは、膨潤が起こらず、本質的に解像性に優
れているため、半導体の高集積化に伴い広く用いられる
ようになってきた。また、ポジ型レジストの性能改良と
露光機構の高性能化により解像度が向上し、１μｍ以下
の微細パターンの形成も可能となってきた。

【０００４】ところで、１μｍ以下、特に０．８μｍ以
下の微細パターン形成においては、レジストの寸法をよ
り厳しく制御することが必要である。しかしながら、従
来のポジ型レジスト組成物は、必ずしも満足な結果は得
られておらず、寸法制御性の良いポジ型レジスト組成物
が強く求められるようになってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、感
度、残膜率、解像度などの諸特性のバランスに優れたポ
ジ型レジスト組成物を提供することにある。また、本発
明の目的は、特に１μｍ以下の微細加工において、露光
量に対する寸法変化の小さい、いわゆる露光マージンの
優れたポジ型レジストを提供することにある。

【０００６】本発明者らは、前記従来技術の有する問題
点を克服するために鋭意研究した結果、アルカリ可溶性
フェノール樹脂と感光剤を含有するポジ型レジスト組成
物において、該感光剤として、フェノール性水酸基を有
する特定の化合物の該水酸基をキノンジアジドスルホン
酸エステル化とともに、水酸基の一部をスルホン酸エス
テル化および／またはカルボン酸エステル化してキャッ
プした混合エステル化物を含有させることにより、前記
目的を達成できることを見出し、その知見に基づいて本
発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、アルカリ可溶性フェノール樹脂、および下記一般式
〔Ｉ〕および〔ＩＩ〕で示される化合物からなる群より
選ばれる少なくとも１種のフェノール化合物の水酸基が
キノンジアジドスルホン酸エステル化され、かつ、該水
酸基が一般式〔ＩＩＩ〕で示されるようにスルホン酸エ
ステル化および／または一般式〔ＩＶ〕で示されるよう
にカルボン酸エステル化された混合エステル化物を感光
剤として含有することを特徴とするポジ型レジスト組成
物。

【０００８】一般式〔Ｉ〕

【０００９】

【化３】 （Ｒ¹〜Ｒ⁶：水素、ハロゲン、水酸基、Ｃ₁〜Ｃ₄のアル
キル基、置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、置
換アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換アリー
ル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅のアシ
ル基であり、同一または異なっていてもよい。Ｒ⁷：水
素、Ｃ₁〜Ｃ₄のアルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、
またはＣ₆〜Ｃ₁₅のアリール基である。） 一般式〔ＩＩ〕

【００１０】

【化４】 （Ｒ⁸〜Ｒ⁹：水素、ハロゲン、水酸基、Ｃ₁〜Ｃ₄のアル
キル基、置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、置
換アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換アリー
ル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅のアシ
ル基であり、同一または異なっていてもよい。

【００１１】Ｒ¹⁰〜Ｒ¹²：水素、ハロゲン、Ｃ₁〜Ｃ₄の
アルキル基、置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル
基、置換アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換
アリール基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅
のアシル基であり、同一または異なっていてもよい。

【００１２】Ｒ¹³：水素、Ｃ₁〜Ｃ₄のアルキル基、Ｃ₂
〜Ｃ₅のアルケニル基、またはＣ₆〜Ｃ₁₅のアリール基で
ある。）

【００１３】一般式〔ＩＩＩ〕 −ＯＳＯ₂Ｒ¹⁴ （Ｒ¹⁴：アルキル基、置換アルキル基、アリール基、ま
たは置換アリール基である。）

【００１４】一般式〔ＩＶ〕 −ＯＣＯＲ¹⁵ （Ｒ¹⁵：アルキル基、置換アルキル基、アリール基、ま
たは置換アリール基である。） 以下、本発明について詳述する。

【００１５】（アルカリ可溶性フェノール樹脂）本発明
において用いられるアルカリ可溶性フェノール樹脂とし
ては、例えば、フェノール類とアルデヒド類との縮合反
応生成物、フェノール類とケトン類との縮合反応生成
物、ビニルフェノール系重合体、イソプロペニルフェノ
ール系重合体、これらのフェノール樹脂の水素添加反応
生成物などが挙げられる。

【００１６】ここで用いるフェノール類の具体例として
は、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフ
ェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、フ
ェニルフェノールなどの一価のフェノール類、レゾルシ
ノール、ピロカテコール、ハイドロキノン、ビスフェノ
ールＡ、フロログルシノール、ピロガロールなどの多価
フェノール類などが挙げられる。アルデヒド類の具体例
としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベン
ズアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどが挙げられ
る。ケトン類の具体例としては、アセトン、メチルエチ
ルケトン、ジエチルケトン、ジフェニルケトンなどが挙
げられる。これらの縮合反応は常法にしたがって行なう
ことができる。

【００１７】ビニルフェノール系重合体は、ビニルフェ
ノールの単独重合体およびビニルフェノールと共重合可
能な成分との共重合体から選択される。共重合可能な成
分の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、スチ
レン、無水マレイン酸、マレイン酸イミド、酢酸ビニ
ル、アクリロニトリル、およびこれらの誘導体などが挙
げられる。

【００１８】イソプロペニルフェノール系重合体は、イ
ソプロペニルフェノールの単独重合体およびイソプロペ
ニルフェノールと共重合可能な成分との共重合体から選
択される。共重合可能な成分の具体例としては、アクリ
ル酸、メタクリル酸、スチレン、無水マレイン酸、マレ
イン酸イミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、および
これらの誘導体などが挙げられる。

【００１９】フェノール樹脂の水素添加反応生成物を用
いる場合は、その生成物は任意の公知の方法によって製
造することが可能である。例えば、フェノール樹脂を有
機溶剤に溶解し、均一系または不均一系の水素添加触媒
の存在下、水素を導入することによって達成できる。こ
れらのアルカリ可溶性フェノール樹脂は単独でも用いら
れるが、２種以上を混合して用いてもよい。

【００２０】本発明のポジ型レジスト組成物には必要に
応じて、現像性、保存安定性、耐熱性などを改善するた
めに、例えば、スチレンとアクリル酸、メタクリル酸ま
たは無水マレイン酸との共重合体、アルケンと無水マレ
イン酸との共重合体、ビニルアルコール重合体、ビニル
ピロリドン重合体、ロジン、シェラックなどを添加する
ことができる。添加量は、アルカリ可溶性フェノール樹
脂１００重量部に対して上記重合体０〜５０重量部、好
ましくは５〜２０重量部である。

【００２１】（感光剤）本発明において用いられる感光
剤は、前記一般式〔Ｉ〕および／または〔ＩＩ〕で示さ
れるフェノール化合物の水酸基の一部がキノンジアジド
スルホン酸エステル化され、かつ、該水酸基の一部が前
記一般式〔ＩＩＩ〕で示されるようにスルホン酸エステ
ル化および／または一般式〔ＩＶ〕で示されるようにカ
ルボン酸エステル化によりキャップされた混合エステル
化物である。

【００２２】一般式〔Ｉ〕および／または〔ＩＩ〕で示
されるフェノール化合物において、アルキル基、アルケ
ニル基、アリール基等は、ハロゲンや水酸基、アルコキ
シ基等の置換基で置換されたものであってもよい。一般
式〔Ｉ〕および／または〔ＩＩ〕で示されるフェノール
化合物は、アルデヒド化合物と、この２当量または過剰
量のフェノール化合物を酸性触媒下で反応を行なうなど
の方法により合成することができる。

【００２３】例えば、このような方法によって得られる
具体的な化合物の例としては、アルデヒド化合物とし
て、例えば、クニルアルデヒド等のアルキルベンズアル
デヒド類、ｏ，ｍ，ｐ−メトキシベンズアルデヒド、
ｏ，ｍ，ｐ−エトキシベンズアルデヒド、３，４−ジメ
トキシベンズアルデヒド、３，４，５−トリメトキシベ
ンズアルデヒド等のアルコキシベンズアルデヒド類、
ｏ，ｍ，ｐ−クロロベンズアルデヒド、ｏ，ｍ，ｐ−ブ
ロモベンズアルデヒド、３，５−ジブロモベンズアルデ
ヒド、５−ブロモサリチルアルデヒド、３，５−ジブロ
モサリチルアルデヒド等のハロゲン化ベンズアルデヒド
類、その他バニリン、イソバニリン、オルソバニリン、
３−エトキシサリチルアルデヒド等を用い、フェノール
化合物として、フェノール、ｍ−クレゾール、２，５−
キシレノール、３，５−キシレノール、ｏ，ｍ−クロロ
フェノール、ｏ，ｍ−メトキシフェノール、ホモカテコ
ール、２−メチルレゾルシン、５−メチルレゾルシン、
４−エチルレゾルシン、４−クロロレゾルシン等を用い
て得られた反応生成物を挙げることができる。その他、
具体例としては、以下のものが挙げられる。なお、フェ
ノール化合物は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を
組み合わせて使用する。

【００２４】

【化５】

【００２５】

【化６】

【００２６】

【化７】

【００２７】

【化８】

【００２８】

【化９】

【００２９】

【化１０】

【００３０】

【化１１】

【００３１】

【化１２】

【００３２】

【化１３】

【００３３】

【化１４】

【００３４】

【化１５】

【００３５】

【化１６】

【００３６】

【化１７】

【００３７】

【化１８】

【００３８】

【化１９】

【００３９】

【化２０】

【００４０】

【化２１】

【００４１】

【化２２】

【００４２】

【化２３】

【００４３】

【化２４】

【００４４】

【化２５】

【００４５】

【化２６】

【００４６】

【化２７】

【００４７】

【化２８】

【００４８】

【化２９】

【００４９】

【化３０】

【００５０】

【化３１】

【００５１】

【化３２】

【００５２】

【化３３】

【００５３】

【化３４】

【００５４】

【化３５】

【００５５】

【化３６】

【００５６】

【化３７】

【００５７】

【化３８】

【００５８】

【化３９】

【００５９】

【化４０】

【００６０】

【化４１】

【００６１】

【化４２】

【００６２】

【化４３】

【００６３】

【化４４】

【００６４】

【化４５】

【００６５】

【化４６】

【００６６】

【化４７】

【００６７】

【化４８】

【００６８】

【化４９】

【００６９】

【化５０】

【００７０】

【化５１】

【００７１】

【化５２】

【００７２】

【化５３】

【００７３】

【化５４】

【００７４】混合エステル化物中のキノンジアジドスル
ホン酸エステル部分は、特に限定されるものではない
が、例えば、１，２−ベンゾキノンジアジド−４−スル
ホン酸エステル、１，２−ナフトキノンジアジド−４−
スルホン酸エステル、１，２−ナフトキノンジアジド−
５−スルホン酸エステル、２，１−ナフトキノンジアジ
ド−４−スルホン酸エステル、２，１−ナフトキノンジ
アジド−５−スルホン酸エステル等のｏ−キノンジアジ
ドスルホン酸エステル、その他のキノンジアジドスルホ
ン酸エステルなどが挙げられる。

【００７５】キノンジアジドスルホン酸エステルは、常
法にしたがってキノンジアジドスルホン酸をクロルスル
ホン酸でスルホニルクロライドとし、得られたキノンジ
アジドスルホニルクロライドと、一般式〔Ｉ〕および／
または〔ＩＩ〕で示されるフェノール化合物とを縮合さ
せることにより得られる。例えば、一般式〔Ｉ〕および
／または〔ＩＩ〕で示されるフェノール化合物と１，２
−ナフトキノンジアジド−５−スルホニルクロライドの
所定量をジオキサン、アセトンまたはテトラヒドロフラ
ン等の溶剤に溶解し、トリエチルアミン、ピリジン、炭
酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム
または水酸化カリウム等の塩基性触媒を加えて反応さ
せ、得られた生成物を水洗、乾燥して調製できる。な
お、一般式〔１〕および／または〔ＩＩ〕で示されるフ
ェノール化合物が、既にその水酸基の一部が前記一般式
〔ＩＩＩ〕で示されるようにスルホン酸エステル化およ
び／または一般式〔ＩＶ〕で示されるようにカルボン酸
エステル化されているものである場合には、そのキャッ
プされたフェノール化合物とキノンジアジドスルホニル
クロライドとを反応させれば、前記同様にキノンジアジ
ドスルホン酸エステル化することができる。

【００７６】一般式〔１〕および／または〔ＩＩ〕で示
されるフェノール化合物の水酸基の一部を前記一般式
〔ＩＩＩ〕で示されるようにスルホン酸エステル化およ
び／または一般式〔ＩＶ〕で示されるようにカルボン酸
エステル化してキャップするには、キノンジアジドスル
ホン酸エステルの合成法と同様に、フェノール化合物と
スルホン酸ハライドおよび／またはカルボン酸ハライド
を塩基性触媒下で反応させることにより実施できる。ま
た、カルボン酸エステルによるキャップ化は、フェノー
ル化合物と酸無水物を公知の方法にしたがって反応させ
ることによっても実施することができる。

【００７７】ところで、本発明において用いられる感光
剤は、一般式〔１〕および／または〔ＩＩ〕のフェノー
ル化合物を、（１）一般式〔ＩＩＩ〕で示されるスルホ
ン酸エステル化および／または一般式〔ＩＶ〕で示され
るカルボン酸エステル化によるキャップ化とキノンジア
ジドスルホン酸エステル化を同時に行なうか、（２）先
にキャップ化を行なった後にキノンジアジドスルホン酸
エステル化を行なうか、あるいは（３）先にキノンジア
ジドスルホン酸エステル化を行なった後にキャップ化す
るなどいずれの方法によっても合成することができる。

【００７８】一般式〔ＩＩＩ〕で示されるスルホン酸エ
ステル化または一般式〔ＩＶ〕で示されるカルボン酸エ
ステル化のために用いるスルホン酸ハライドまたはカル
ボン酸ハライドは、特に限定されないが、それらの具体
例としては以下の化合物が挙げられる。

【００７９】スルホン酸ハライドとしては、例えば、メ
タンスルホン酸クロライド、メタンスルホン酸フロライ
ド、エタンスルホン酸クロライド、ｎ−プロパンスルホ
ン酸クロライド、ｎ−ブタン酸クロライド、ペンタンス
ルホン酸クロライド等のアルカンスルホン酸ハライド
類；クロロメチルスルホン酸クロライド、ジクロロメチ
ルスルホン酸クロライド、トリクロロメチルスルホン酸
クロライド、２−クロロエチルスルホン酸クロライド等
の置換アルカンスルホン酸ハライド類；エテンスルホン
酸クロライド、プロペンスルホン酸クロライド等のアル
ケンスルホン酸ハライド類；ベンゼンスルホン酸クロラ
イド、ベンゼンスルホン酸フロライド、１−ナフタレン
スルホン酸クロライド、２−ナフタレンスルホン酸クロ
ライド等のアリールスルホン酸ハライド類；ｐ−トルエ
ンスルホン酸クロライド、ｐ−エチルベンゼンスルホン
酸クロライド、ｐ−キシレンスルホン酸クロライド、
２，４，６−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸クロ
ライド、ｐ−スチレンスルホン酸クロライド、ｐ−メト
キシベンゼンスルホン酸クロライド、ｐ−ジメチルアミ
ノベンゼンスルホン酸クロライド、ｐ−アセタミドベン
ゼンスルホン酸クロライド、ｐ−フェニルアゾベンゼン
スルホン酸クロライド、ｍ−ニトロベンゼンスルホン酸
クロライド、ｐ−ニトロベンゼンスルホン酸クロライ
ド、ｐ−クロロベンゼンスルホン酸クロライド、２，
４，５−トリクロロベンゼンスルホン酸クロライド等の
置換アリールスルホン酸ハライド類などが挙げられる。

【００８０】カルボン酸ハライドとしては、例えば、酢
酸クロライド、酢酸ブロマイド、プロピオン酸クロライ
ド、プロピオン酸ブロマイド、酪酸クロライド、イソプ
ロパンカルボン酸クロライド、吉草酸クロライド、ペン
タンカルボン酸クロライド等のアルカンカルボン酸ハラ
イド類；クロロ酢酸クロライド、ジクロロ酢酸クロライ
ド、トリクロロ酢酸クロライド等の置換アルカンカルボ
ン酸ハライド類；アクリル酸クロライド、クロトン酸ク
ロライド等のアルケンカルボン酸ハライド類；メタクリ
ル酸クロライド、α−エチルアクリル酸クロライド等の
置換アルケンカルボン酸ハライド類；安息香酸クロライ
ド、安息香酸ブロマイド、１−ナフトエ酸クロライド、
２−ナフトエ酸クロライド等のアリールカルボン酸ハラ
イド類；４−メチル安息香酸クロライド、４−エチル安
息香酸クロライド、２，４−ジメチル安息香酸クロライ
ド、３，４，５−トリメトキシ安息香酸クロライド等の
置換アリールカルボン酸ハライド類；などが挙げられ
る。

【００８１】前記方法により得られる感光剤は、キノン
ジアジドスルホン酸エステル化と、キャップ化（スルホ
ン酸エステル化および／またはカルボン酸エステル化）
がランダムに起こるため、各々の割合と置換される位置
の異なる種々の化合物の混合物（混合エステル化物）と
して得られる。キノンジアジドスルホン酸エステル化お
よびキャップ化の各比率は、これらの混合物の平均値と
して定義されるが、本発明では、各原料の仕込み比によ
り表わされるものとする。

【００８２】キノンジアジドスルホン酸エステル化の比
率（エステル化率）は、前記一般式〔Ｉ〕および／また
は〔ＩＩ〕で示されるフェノール化合物の水酸基の平均
５〜９９モル％、好ましくは１０〜９５モル％の範囲で
ある。キノンジアジドスルホン酸エステル化の比率が低
すぎるとパターン形状や解像性の劣化をまねき、逆に、
この比率が高すぎると感度の劣化をまねく場合がある。

【００８３】キャップ化の比率（キャップ化率）は、前
記一般式〔Ｉ〕および／または〔ＩＩ〕で示されるフェ
ノール化合物の水酸基の平均１〜９５モル％、好ましく
は５〜４０モル％の範囲である。キャップ化の比率が１
モル％未満であると、所望の効果が十分得られず、逆
に、９５モル％を越えると、感度の低下が著しく、現像
残が発生しやすくなる。

【００８４】キノンジアジドスルホン酸エステル化の比
率とキャップ化の比率との合計は、後述する他の感光剤
の併用の有無や併用割合等によって異なるが、通常、一
般式〔Ｉ〕および／または〔ＩＩ〕で示されるフェノー
ル化合物の水酸基の平均６〜１００モル％、好ましくは
他の感光剤を併用しない場合には４０〜９５モル％、併
用する場合には１０〜９５モル％である。

【００８５】本発明で用いる感光剤の配合割合は、特に
限定されるものではないが、アルカリ可溶性フェノール
樹脂１００重量部に対して、通常、１〜１００重量部、
好ましくは５〜４０重量部の範囲である。この配合割合
が少なすぎると十分な残膜率が得られず、解像性の劣化
をまねき、逆に、配合割合が多すぎると耐熱性の劣化を
まねき好ましくない。

【００８６】本発明で用いる感光剤は、それぞれ単独
で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ
る。また、別の種類の感光剤と混合して用いることもで
きる。混合する別の種類の感光剤としては、特に限定さ
れるものではなく、公知のキノンジアジドスルホン酸エ
ステルであれば使用できる。具体例としては、クレゾー
ル、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ヒドロキ
ノン、ピロガロール、フロログルシノール、フロログル
シド、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、
２，４，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，
４，４′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，
２′，４，４′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、
２，２′，３，４，４′−ペンタヒドロキシベンゾフェ
ノン、２，２′，３，４，５′−ペンタヒドロキシベン
ゾフェノン、２，３，３′，４，５′−ペンタヒドロキ
シベンゾフェノン、２，３，３′，４，４′，５′−ヘ
キサヒドロキシベンゾフェオン、２，３′，４，４′，
５′，６−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸
メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、２，２−
ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビ
ス（２，４−ジヒドロキシフェニル）プロパン、２，２
−ビス（２，３，４−トリヒドロキシフェニル）プロパ
ン、クレゾールノボラック樹脂、レゾルシン−アセトン
樹脂、ピロガロール−アセトン樹脂、ポリビニルフェノ
ール樹脂およびビニルフェノールの共重合体などのキノ
ンジアジドスルホン酸エステルが挙げられる。

【００８７】また、特に前記一般式〔１〕および／また
は〔ＩＩ〕で示されるフェノール化合物のキノンジアジ
ドスルホン酸エステルが好ましく用いられる。併用する
他の感光剤の比率は、本発明の感光剤１に対して、通
常、０．０５〜２０倍である。

【００８８】（その他の成分）本発明のポジ型レジスト
組成物は、基板に塗布してレジスト膜を形成するため
に、通常、溶剤に溶解して用いる。溶剤としては、アセ
トン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロ
ペンタノンなどのケトン類；ｎ−プロピルアルコール、
ｉｓｏ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、
シクロヘキサノールなどのアルコール類；エチレングリ
コールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチル
エーテル、ジオキサンなどのエーテル類；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
チルエーテルなどのアルコールエーテル類；ギ酸プロピ
ル、ギ酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオ
ン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチル、酢酸エ
チル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル類；セロ
ソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチ
ルセロソルブアセテート、プロピルセロソルブアセテー
ト、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソルブエス
テル類；プロピレングリコール、プロピレングリコール
モノメチルエーテル、プロ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、プロピレングリコールモノブチルエ
ーテルなどのプロピレングリコール類；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、ジエチ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ェチルエーテル、ジエチレ
ングリコールメチルエチルエーテルなどのジエチレング
リコール類；トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化
水素類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；
ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メ
チルアセトアミドなどの極性溶媒などが挙げられる。こ
れらは、単独でも２種以上を混合して用いてもよい。

【００８９】本発明のポジ型レジスト組成物には、必要
に応じて、染料、界面活性剤、保存安定剤、増感剤、ス
トリエーション防止剤、可塑剤などの相溶性のある添加
剤を含有させることができる。

【００９０】本発明のポジ型レジスト組成物の現像液と
しては、アルカリの水溶液を用いるが、具体的には、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、
アンモニアなどの無機アルカリ類；エチルアミン、プロ
ピルアミンなどの第一アミン類；ジエチルアミン、ジプ
ロピルアミンなどの第二のアミン類；トリメチルアミ
ン、トリエチルアミンなどの第三アミン類；ジメチルメ
タノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコー
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、トリメチルヒ
ドロキシメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチル
ヒドロキシメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチ
ルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドなどの第
四級アンモニウム塩などが挙げられる。

【００９１】さらに、必要に応じて上記アルカリ水溶液
にメタノール、エタノール、プロパノール、エチレング
リコールなどの水溶性有機溶媒、界面活性剤、保存安定
剤、樹脂の溶解抑制剤などを適量添加することができ
る。

【００９２】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。なお、実施例中の部および％
は、特に断りのない限り重量基準である。

【００９３】［合成例１］（アルカリ可溶性フェノール
樹脂の合成） ｍ−クレゾール／ｐ−クレゾール（５／５）混合物と、
３７％ホルマリン水溶液およびシュウ酸をそれぞれクレ
ゾールの合計量の０．７５モル量および０．０３モル量
の割合で、冷却管と撹拌装置を装着したフラスコにと
り、９５〜１００℃に保持して１時間反応させた。この
後、１００℃以上に昇温して、２時間かけて水を蒸留除
去し、さらに１７０℃まで昇温しながら１０〜３０ｍｍ
Ｈｇで減圧蒸留を行ない、未反応モノマーおよび水を除
去した後、溶融樹脂を室温に戻して回収した。このノボ
ラック樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量は９５０
０であった。

【００９４】［合成例２］（感光剤Ａの合成） フェノール化合物として前記化５の化合物、キャップ化
剤としてメタンスルホン酸クロライドをこのフェノール
化合物の水酸基の１０モル％に相当する量、および１，
２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸クロライド
をこのフェノール化合物の水酸基の８０モル％に相当す
る量をジオキサンに溶解して、１０％の溶液とした。２
０〜２５℃に温度を制御しながらトリエチルアミンをメ
タンスルホン酸クロライドと１，２−ナフトキノンジア
ジド−５−スルホン酸クロライドの合計量の１．２当量
分を３０分かけて滴下し、さらに４時間保持して反応を
完結させた。析出してきた塩を濾別し、反応溶液の１０
倍量の０．２％シュウ酸水溶液に投入した。析出してき
た固形分を濾過、イオン交換水洗浄、乾燥して、感光剤
Ａを得た。

【００９５】［合成例３］（感光剤Ｂ〜Ｇの合成） キャップ化剤として、ｐ−トルエンスルホン酸クロライ
ド（感光剤Ｂ）、ｐ−メトキシベンゼンスルホン酸クロ
ライド（感光剤Ｃ）、酢酸クロライド（感光剤Ｄ）、ア
クリル酸クロライド（感光剤Ｅ）、安息香酸クロライド
（感光剤Ｆ）、または３，４，５−トリメトキシ安息香
酸クロライド（感光剤Ｇ）を用いたこと以外は、合成例
２と同様にして、それぞれの感光剤を得た。

【００９６】［合成例４］（感光剤Ｈ〜Ｎの合成） フェノール化合物として、前記化１１の化合物（感光剤
Ｈ）、化２９の化合物（感光剤Ｉ）、化３７の化合物
（感光剤Ｊ）、ビス（２，４−ジヒドロキシ−５−クロ
ロフェニル）−４−メトキシフェニルメタン（感光剤
Ｋ）、ビス（３，４−ジヒドロキシ−６−メチルフェノ
ル）−４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニルメタン
（感光剤Ｌ）、化５３の化合物（感光剤Ｍ）、または化
３３の化合物（感光剤Ｎ）を用い、キャップ化剤として
メタンスルホン酸クロライドを用い、キャップ化率およ
びエステル化率を感光剤の種類によって変えたこと以外
は、合成例２と同様にしてそれぞれの感光剤を得た。各
々のキャップ化率およびエステル化率は表１に示す。

【００９７】［合成例５］（感光剤Ｏ〜Ｐの合成） フェノール化合物として前記化５の化合物を用い、キャ
ップ化剤を用いずに、この化合物の水酸基の８０モル％
に相当する１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホ
ン酸クロライドを用いて、合成例２と同様にして感光剤
Ｏを得た。同様にして、フェノール化合物として２，
３，４，４′−テトラヒドロキシベンゾフェノンを用い
て、エステル化率８５モル％の感光剤Ｐを得た。

【００９８】［実施例１］合成例１で得たノボラック樹
脂１００部と、感光剤Ａ２５部をエチルセロソルブアセ
テート３５０部に溶解し、０．１μｍのテフロンフィル
ター（ポリテトラフルオロエチレンフィルター）で濾過
してレジスト溶液を調製した。上記レジスト溶液をシリ
コンウエハ上にコーターで塗布した後、１００℃で９０
秒間プリベークを行ない、膜厚１．１７μｍのレジスト
膜を形成した。このウエハをｇ線ステッパーＮＳＲ１５
０５Ｇ６Ｅ（ニコン社製、ＮＡ＝０．５４）とテスト用
レチクルを用いて、露光時間を可変しながら露光を行な
った後、１１０℃で６０秒間露光後ベーク（Ｐｏｓｔ
Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｉｎｇ）を行なった。次に
２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液で２３℃、１分間パドル法により現像してポジ型パ
ターンを形成した。

【００９９】このウエハを取り出して電子顕微鏡で観察
し、パターン形成、パターン寸法を測定し、レジスト評
価を行なった。結果を表１に示す。表１中、「感度」
は、０．６５μｍの１：１ライン＆スペースパターンが
設計寸法通りに形成できる露光時間を表わし、「解像
度」は、この露光条件における限界解像度、「残膜率」
は、現像前後のレジスト膜厚の比を表わし、「露光マー
ジン」は、露光時間と０．６５μｍのパターン寸法の関
係をグラフ化し、パターン寸法の変化量が設計寸法±５
％以内に維持できる露光時間の変動量を求め、変動量を
感度で割った値である。また、キャップ化率（％）／エ
ステル化率（％）はそれぞれモル％である。

【０１００】［実施例２〜１４］感光剤Ａの代わりに、
それぞれ感光剤Ｂ〜Ｎを用いたこと以外は実施例１と同
様にしてレジスト溶液を調製し、評価を行なった。結果
を表１に示す。

【０１０１】［比較例１〜２］感光剤Ａの代わりに、そ
れぞれ感光剤Ｏ〜Ｐを用いたこと以外は実施例１と同様
にしてレジスト溶液を調製し、評価を行なった。結果を
表１に示す。

【０１０２】［実施例１５］実施例１で調製したレジス
ト溶液をシリコンエウハ上にコーターで塗布した後、９
０℃で９０秒間プリベークを行ない、膜厚１．１８μｍ
のレジスト膜を形成した。このウエハをｉ線ステッパー
ＮＳＲ１５０５ｉ６Ａ（ニコン社製、ＮＡ＝０．４５）
とテスト用レチクルを用いて、露光時間を可変しながら
露光を行なった後、１１０℃で６０秒間露光後ベークを
行なった。次に２．３８％のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液で２３℃、１分間パドル法により現
像してポジ型パターンを形成した。このウエハを取り出
して電子顕微鏡で観察し、パターン形成、パターン寸法
を測定し、レジスト評価を行なった。結果を表２に示
す。

【０１０３】［実施例１６〜２２］実施例８〜１４で調
製したレジスト溶液を用いた以外は、実施例１４と同様
な方法によってパターンを形成し、レジスト評価を行な
った。結果を表２に示す。

【０１０４】［比較例３〜４］比較例１〜２で調製した
レジスト溶液を用いた以外は、実施例１４と同様な方法
によってパターンを形成し、レジスト評価を行なった。
結果を表２に示す。

【０１０５】

【表１】 化合物（ａ）：ビス（２，４−ジヒドロキシ−５−クロ
ロフェニル）−４−メトキシフェニルメタン 化合物（ｂ）：ビス（３，４−ジヒドロキシ−６−メチ
ルフェニル）−４−ヒドロキシ−３−メトキシフェニル
メタン

【０１０６】

【表２】

【０１０７】

【発明の効果】本発明によれば、感度、残膜率、解像
性、寸法制御性に優れたポジ型レジスト組成物を提供す
ることができる。本発明のポジ型レジスト組成物は、特
に、１μｍ以下の微細加工に適している。

フロントページの続き (72)発明者 小糸 和子 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１ 号 日本ゼオン株式会社 研究開発セン ター内 (56)参考文献 特開 昭62−178562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305348（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−189644（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−158856（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29242（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−60548（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211255（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284454（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293050（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ可溶性フェノール樹脂、および
   下記一般式〔Ｉ〕および〔ＩＩ〕で示される化合物から
   なる群より選ばれる少なくとも１種のフェノール化合物
   の水酸基がキノンジアジドスルホン酸エステル化され、
   かつ、該水酸基が一般式〔ＩＩＩ〕で示されるようにス
   ルホン酸エステル化および／または一般式〔ＩＶ〕で示
   されるようにカルボン酸エステル化された混合エステル
   化物を感光剤として含有することを特徴とするポジ型レ
   ジスト組成物。 一般式〔Ｉ〕 【化１】 （Ｒ¹〜Ｒ⁶：水素、ハロゲン、水酸基、Ｃ₁〜Ｃ₄のアル
   キル基、置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、置
   換アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換アリー
   ル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅のアシ
   ル基であり、同一または異なっていてもよい。 Ｒ⁷：水素、Ｃ₁〜Ｃ₄のアルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケ
   ニル基、またはＣ₆〜Ｃ₁₅のアリール基である。） 一般式〔ＩＩ〕 【化２】 （Ｒ⁸〜Ｒ⁹：水素、ハロゲン、水酸基、Ｃ₁〜Ｃ₄のアル
   キル基、置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、置
   換アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換アリー
   ル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅のアシ
   ル基であり、同一または異なっていてもよい。 Ｒ¹⁰〜Ｒ¹²：水素、ハロゲン、Ｃ₁〜Ｃ₄のアルキル基、
   置換アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケニル基、置換アルケ
   ニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアリール基、置換アリール基、Ｃ₁
   〜Ｃ₆のアルコキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₅のアシル基であ
   り、同一または異なっていてもよい。 Ｒ¹³：水素、Ｃ₁〜Ｃ₄のアルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₅のアルケ
   ニル基、またはＣ₆〜Ｃ₁₅のアリール基である。） 一般式〔ＩＩＩ〕 −ＯＳＯ₂Ｒ¹⁴ （Ｒ¹⁴：アルキル基、置換アルキル基、アリール基、ま
   たは置換アリール基である。） 一般式〔ＩＶ〕 −ＯＣＯＲ¹⁵ （Ｒ¹⁵：アルキル基、置換アルキル基、アリール基、ま
   たは置換アリール基である。）
2. 【請求項２】 前記混合エステル化物が、前記少なくと
   も１種のフェノール化合物の水酸基の平均５〜９９モル
   ％がキノンジアジドスルホン酸エステル化され、かつ、
   該水酸基の平均１〜９５モル％が一般式〔ＩＩＩ〕で示
   されるようにスルホン酸エステル化および／または一般
   式〔ＩＶ〕で示されるようにカルボン酸エステル化され
   た混合エステル化物である請求項１記載のポジ型レジス
   ト組成物。