JP3934289B2 - Positive photoresist composition - Google Patents

Description

【００１３】
式（Ｉ）中、Ｌは−Ａ−ＯＣＯ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＮＨ−、−Ａ−ＣＯＮＨ−、−Ａ−ＯＣＯＮＨ−及び−Ａ−Ｓ−から選択される少なくとも１つの２価の連結基を表す。Ａは単結合又はアリーレン基を表す。Ｘは２価の連結基を表す。Ｑは水素原子または酸分解性基を表すが、式（Ｉ）を含むポリシロキサン中、全てのＱが水素原子になることはない。ｎは１〜６の整数を表す。
【００１４】
（２）一般式（Ｉ）で示される構造単位において、Ｘが芳香環基又は脂環基であることを特徴とする上記（１）記載のポジ型フォトレジスト組成物。
【００１５】
（３）少なくとも上記（１）記載の一般式（Ｉ）で示される構造単位と、下記一般式（II）で示される構造単位の両方を含有する酸分解性ポリシロキサンを含有することを特徴とするポジ型フォトレジスト組成物。
【００１６】
【化５】

【００１７】
式（II）中、Ｌは−Ａ−ＯＣＯ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＮＨ−、−Ａ−ＣＯＮＨ−、−Ａ−ＯＣＯＮＨ−及び−Ａ−Ｓ−から選択される少なくとも１つの２価の連結基を表す。Ａは単結合又はアリーレン基を表す。Ｘは２価の連結基を表す。Ｚは、
【００１８】
【化６】

【００１９】
Ｒは水素原子または酸で分解する基を表す。Ｙは水素原子、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。ｌは１〜３の整数を、ｍは１〜３の整数を、ｎは１〜６の整数を表す。
【００２０】
（４）（ａ）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の酸分解性ポリシロキサン、及び
（ｂ）露光により分解して酸を発生する化合物
を含有することを特徴とするポジ型フォトレジスト組成物。
【００２１】
（５）さらに、（ｃ）分子内に含まれるフェノール性水酸基が、酸により分解する基で部分的もしくは完全に保護されたフェノール性化合物、又は分子内に含まれるカルボキシル基が、酸により分解する基で部分的もしくは完全に保護された芳香族もしくは脂肪族カルボン酸化合物を含有することを特徴とする上記（４）記載のポジ型フォトレジスト組成物。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず本発明のポリシロキサンを説明する。
本発明の酸分解性ポリシロキサンは、少なくとも上記一般式（Ｉ）で示されるシロキサン構造単位を含有し、更に上記一般式（II）で示されるシロキサン構造単位を共重合成分として含有してもよい。
【００２３】
一般式（Ｉ）及び（II）におけるＬは、−Ａ−ＯＣＯ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＯ−、−Ａ−ＮＨＣＯＮＨ−、−Ａ−ＣＯＮＨ−、−Ａ−ＯＣＯＮＨ−及び−Ａ−Ｓ−（ここでＡは単結合又はアリーレン基を表す）からなる群から選択される２価の連結基を表し、なかでも−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯＮＨ−が好ましく、特に−ＮＨＣＯ−が好ましい。
上記アリーレン基としては、置換基を含めて炭素数６〜１１のものが好ましく、具体的には置換基を有していてもよいオルト、メタ、又はパラフェニレン基、置換基を有していてもよいナフチレン基等が挙げられ、好ましくはパラフェニレン基、ナフチレン基である。
【００２４】
一般式（Ｉ）及び（II）におけるＸは、単結合又は２価の連結基を表す。２価の連結基の具体例としては、炭素数１〜６の直鎖状のアルキレン基、炭素数１〜６の分岐状のアルキレン基、炭素数６〜１０の脂環基、炭素数６〜１０の芳香環基、及び炭素数７〜１１のアラルキレン基から選ばれる１種からなる連結基、２種以上が結合した連結基等が挙げられる。なお、Ｘは、ＸとＺの間に−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ₂ −、及び−ＣＨ＝ＣＨ−から選ばれる１つ以上の基を含有していてもよい。
上記アルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン等が好ましく挙げられる。上記脂環基としては、シクロヘキシレン基、ノルボルネン基等が好ましく挙げられる。上記芳香環基としては、フェニレン基、ナフチレン基が好ましく挙げられる。上記アラルキレン基としては、フェニレンメチレン基等が好ましく挙げられる。
【００２５】
一般式（II）におけるＹは、水素原子、アルキル基、アリール基、又はアラルキル基を示す。上記アルキル基は、直鎖状、分岐状、環状いずれであってもよい。アルキル基の炭素数は１〜１０であることが好ましく、アリ−ル基の炭素数は６〜１０であることが好ましく、アラルキル基の炭素数は７〜１１であることが好ましい。
Ｙの具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フエネチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。なかでも、水素原子、メチル基が好ましい。
【００２６】
一般式（Ｉ）及び（II）において、ｎは１〜６、好ましくは１〜３の整数を表す。
一般式（II）において、ｌは１〜３、好ましくは１〜２の整数を表し、ｍは１〜３、好ましくは１〜２の整数を表す。
【００２７】
一般式（Ｉ）で表される酸分解性ポリシロキサンの酸分解性基としては、−ＣＲ¹Ｒ²（ＯＲ³）で示される基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基、１−メチルシクロヘキシル基、トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基を挙げることができる。上記のＲ¹、Ｒ²は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数１〜６の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基を示し、Ｒ³は、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基である。さらにＲ²とＲ³は結合して環構造、好ましくは環員数６の環構造を形成していてもよい。
好ましい酸分解性基の具体例としては、ｔ−ブチル基、トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、エトキシメチル基、下記式で表される基等を挙げることができる。
【００２８】
【化７】

【００２９】
上記式のＲ⁴は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、又はｔ−ブチル基を表す。
【００３０】
一般式（II）で表される酸分解性ポリシロキサンの酸分解性基としては、−ＣＲ⁵Ｒ⁶（ＯＲ⁷）で示される基、ｔ−ブトキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニルメチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基、１−メチルシクロヘキシル基、トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基を挙げることができる。上記のＲ⁵Ｒ⁶、同一又は異なって、水素原子又は炭素数１〜６の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基を示し、Ｒ⁷、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基である。さらにＲ⁶Ｒ⁷結合して環構造、好ましくは環員数６の環構造を形成していてもよい。
好ましい酸分解性基の具体例としては、ｔ−ブトキシカルボニル基、ｔ−ブチル基、トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、下記式で表される基等を挙げることができる。
【００３１】
【化８】

【００３２】
上記式のＲ⁸、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、又はｔ−ブチル基を表す。
【００３３】
本発明の酸分解性ポリシロキサンは、一般式（Ｉ）で表される構造単位のカルボキシル基の少なくとも一部が酸分解性基で保護されている構造単位を１０〜１００モル％含有することが好ましく、３０から７０モル％含有することがより好ましい。また、一般式（Ｉ）と（II）の構造単位を共に含む酸分解性ポリシロキサンは、一般式（Ｉ）で示される構造単位を１０〜９０モル％、一般式（II）で表される構造単位のフェノール性水酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護されている単位を１０から９０モル％含有することが好ましい。
【００３４】
本発明の酸分解性ポリシロキサンは、溶剤溶解性、アルカリ溶解性の調節のため、下記一般式（III）及び／又は（IV）の構造単位を共縮合されていてもよい。
【００３５】
【化９】

【００３６】
ここで、Ｗ、Ｗ¹、Ｗ²は、アルカリ溶解性や酸分解性を有さない基を表す。
具体的には、置換基を有していてもよい炭素数１〜１０の直鎖状、置換基を有していてもよい炭素数３〜１０の分岐状あるいは置換基を有していてもよい炭素数６〜１０の環状のアルキル基；置換基を有していてもよい炭素数６〜１０のアリール基；又は置換基を有していてもよい炭素数７〜１１のアラルキル基を表す。これらの基の好ましい具体例として、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、シクロヘキシル、フェニル、ナフチル、ベンジル、ナフチルメチルを挙げることができる。
これらの基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルコキシ基、フェノキシ基、ヒドロキシル基等が挙げられる。
なおＷ¹、Ｗ²は同じであっても異なっていてもよい。
【００３７】
上記一般式（Ｉ）で表される構造単位を有する酸分解性ポリシロキサンは、Ｌが−ＮＨＣＯ−である場合は、末端にアミノ基を有する一置換トリアルコキシシランと酸無水物を反応させた後、所望により上記一般式（III）及び／又は（IV）で表される構造単位を与えるための一置換トリアルコキシシラン又は二置換ジアルコキシシランを加えた後、水及び酸、又は水及び塩基触媒存在下で縮重合することにより得たアルカリ可溶性ポリシロキサンを酸分解性基で保護することにより得ることができる。
【００３８】
上記酸無水物としては、コハク酸無水物、メチルコハク酸無水物、ジメチルコハク酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、イタコン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ノルボルネンジカルボン酸無水物、カンタリジン、メチルノルボルネンジカルボン酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコニン酸無水物、ブロモマレイン酸無水物、ジクロロマレイン酸無水物、アコニチン酸無水物、グルタル酸無水物、メチルグルタル酸無水物、ジメチルグルタル酸無水物、エチルメチルグルタル酸無水物、テトラメチレングルタル酸無水物、フタル酸無水物、メチルフタル酸無水物、ジクロロフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、ヒドロキシフタル酸無水物、ニトロフタル酸無水物、ナフタレンジカルボン酸無水物を用いることができる。
【００３９】
上記一般式（Ｉ）及び（II）で表される構造単位を有する酸分解性ポリシロキサンは、例えばＬが−ＯＣＯ−である場合は、（クロルアルキル）トリアルコキシシランと、フェノール構造を末端に含有するカルボン酸化合物を塩基触媒存在下で反応（このとき反応を加速するためヨウ化カリウム等の塩を添加してもよい）させた後、一般式（Ｉ）を与えるためのトリアルコキシシランと、所望により上記一般式（III）及び／又は（IV）で表される構造単位を与えるための一置換トリアルコキシシラン又は二置換ジアルコキシシランを加えた後、水及び酸、又は水及び塩基触媒存在下で縮重合した後、酸分解性基を導入することにより得ることができる。
【００４０】
Ｌが−ＣＯＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯＯ−、−ＮＨＣＯＮＨ−、−ＣＯＮＨ−、−ＯＣＯＮＨ−又は−Ｓ−の場合は、各々末端にカルボキシル基、アミノ基、又はメルカプト基を有するトリアルコキシシランを利用することにより得ることができる。
【００４１】
上記酸分解性基の導入方法としては、酸分解性基に対応するビニルエーテル化合物との酸触媒反応や、二炭酸ジｔ−ブチル、トリメチルシリルクロリド、あるいはｔ−ブチルジメチルシリルクロリドとの塩基触媒反応等、それぞれ公知の反応を用いることにより得られる。
【００４２】
本発明のポリシロキサン、即ち酸分解性ポリシロキサンの構成単位の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４３】
【化１０】

【００４４】
【化１１】

【００４５】
【化１２】

【００４６】
【化１３】

【００４７】
本発明のポリシロキサンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法で測定されたポリスチレン換算値として、５００〜１０００００が好ましく、さらに好ましくは７００〜５００００であり、特に好ましくは８００〜２００００である。
【００４８】
次に本発明のポジ型フォトレジスト組成物について説明する。
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、
（ａ）上記ポリシロキサン、及び
（ｂ）露光により分解して酸を発生する化合物（光酸発生剤）
を含有する。
【００４９】
さらに、（ｃ）（ｃ１）分子内に含まれるフェノール性水酸基の少なくとも一部が、酸分解性基で保護されたフェノール性化合物、又は（ｃ２）分子内に含まれるカルボキシル基の少なくとも一部が、酸分解性基で保護された芳香族もしくは脂肪族カルボン酸化合物
を含有してもよい。
【００５０】
また、前記一般式（III）及び／又は（IV）で表される構造単位を有するポリシロキサンの使用が、溶剤溶解性や感度、解像力、パターンの矩形性の点で好ましい。また、本発明の酸分解性ポリシロキサンの酸分解性基が全てはずれたアルカリ可溶性ポリシロキサンを本組成物中の５〜５０重量％の範囲で含有させてもよい。
【００５１】
本発明で用いられる（ｂ）光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物である。
本発明で使用される活性光線又は放射線の照射により分解して酸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（４００〜２００ｎｍの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、ｇ線、ｈ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー光）、ＡｒＦエキシマレーザー光、電子線、Ｘ線、分子線又はイオンビーム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。
【００５２】
また、その他の本発明に用いられる活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物としては、たとえば S. I. Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387(1974)、T. S. Bal et al, Polymer,21, 423(1980)等に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,069,056号、同27,992号、特開平3-140140号等に記載のアンモニウム塩、D. C. Necker et al, Macromolecules, 17, 2468(1984)、C. S. Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p.478 Tokyo, Oct(1988)、米国特許第4,069,055 号、同4,069,056号等に記載のホスホニウム塩、J. V. Crivello et al, Macromorecules, 10(6), 1307(1977)、Chem. & Eng. News, Nov. 28, p.31(1988)、欧州特許第104,143 号、同339,049号、同410,201号、特開平2-150848号、特開平2-296514号等に記載のヨードニウム塩、J. V. Crivello et al, Polymer J. 17, 73(1985)、J. V. Crivello et al. J. Org. Chem., 43, 3055(1978)、W. R. Watt et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 22, 1789(1984)、J. V. Crivello et al, Polymer Bull., 14, 279(1985)、J. V. Crivello et al, Macromorecules, 14(5), 1141(1981)、J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 2877(1979)、欧州特許第370,693号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第3,902,114号、同4,933,377号、同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、獨国特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号、特開平7-28237号、同8-27102号等に記載のスルホニウム塩、J. V. Crivello et al, Macromorecules, 10(6), 1307(1977)、J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047(1979)等に記載のセレノニウム塩、C. S. Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p.478 Tokyo, Oct(1988)等に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩、米国特許第3,905,815号、特公昭46-4605号、特開昭48-36281号、特開昭55-32070号、特開昭60-239736号、特開昭61-169835号、特開昭61-169837号、特開昭62-58241号、特開昭62-212401号、特開昭63-70243号、特開昭63-298339号等に記載の有機ハロゲン化合物、K. Meier et al, J. Rad. Curing, 13(4), 26(1986)、T. P. Gill et al, Inorg. Chem., 19, 3007(1980)、D. Astruc, Acc. Chem. Res., 19(12), 377(1896)、特開平2-161445号等に記載の有機金属／有機ハロゲン化物、S. Hayase et al, J. Polymer Sci., 25, 753(1987)、E. Reichmanis et al, J. Pholymer Sci., Polymer Chem. Ed., 23, 1(1985)、Q. Q. Zhu et al, J. Photochem., 36, 85, 39, 317(1987)、 B. Amit et al, Tetrahedron Lett., (24)2205(1973)、D. H. R. Barton et al, J. Chem Soc., 3571(1965)、P. M. Collins et al, J. Chem. Soc., Perkin I, 1695(1975)、M. Rudinstein et al, Tetrahedron Lett., (17), 1445(1975)、J. W. Walker et al J. Am. Chem. Soc., 110, 7170(1988)、S. C. Busman et al, J. Imaging Technol., 11(4), 191(1985)、H. M. Houlihan et al, Macormolecules, 21, 2001(1988)、P. M. Collinsetal, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532(1972)、S. Hayase et al, Macromolecules, 18, 1799(1985)、E. Reichmanis et al, J. Electrochem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130(6)、F. M. Houlihan et al, Macromolcules, 21, 2001(1988)、 欧州特許第0290,750号、同046,083号、同156,535号、同271,851号、同0,388,343号、 米国特許第3,901,710号、同4,181,531号、特開昭60-198538号、特開昭53-133022号等に記載のＯ−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、M. TUNOOKA et al, Polymer Preprints Japan, 35(8)、G. Berner et al, J. Rad. Curing, 13(4)、 W. J. Mijs et al, Coating Technol., 55(697), 45(1983), Akzo、H. Adachi et al, Polymer Preprints, Japan, 37(3)、欧州特許第0199,672号、同84,515号、同044,115号、同618,564号、同0101,122号、米国特許第4,371,605号、同4,431,774 号、特開昭64-18143号、特開平2-245756号、特開平3-140109号等に記載のイミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、特開昭61-166544 号、特開平2-71270号等に記載のジスルホン化合物、特開平3-103854号、同3-103856号、同4-210960号等に記載のジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物を挙げることができる。
【００５３】
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、M. E. Woodhouse et al, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586(1982)、S. P. Pappas et al, J. Imaging Sci., 30(5), 218(1986)、S. Kondo et al, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9, 625(1988)、Y. Yamada et al, Makromol. Chem., 152, 153, 163(1972)、J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845(1979)、米国特許第3,849,137号、獨国特許第3914407、特開昭63-26653号、特開昭55-164824号、特開昭62-69263号、特開昭63-146038 、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。
【００５４】
さらにV. N. R. Pillai, Synthesis, (1), 1(1980)、A. Abad et al, Tetrahedron Lett., (47)4555(1971)、D. H. R. Barton et al, J. Chem. Soc., (C), 329(1970)、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。
【００５５】
上記活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられるものについて以下に説明する。
（１）トリハロメチル基が置換した下記一般式（ＰＡＧ１）で表されるオキサゾール誘導体又は一般式（ＰＡＧ２）で表されるＳ−トリアジン誘導体。
【００５６】
【化１４】

【００５７】
式中、Ｒ²⁰¹ は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、Ｒ²⁰² は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、アルキル基、−Ｃ（Ｙ）₃を示す。Ｙは塩素原子又は臭素原子を示す。
具体的には以下の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。
【００５８】
【化１５】

【００５９】
【化１６】

【００６０】
【化１７】

【００６１】
（２）下記の一般式（ＰＡＧ３）で表されるヨードニウム塩、又は一般式（ＰＡＧ４）で表されるスルホニウム塩。
【００６２】
【化１８】

【００６３】
ここで式Ａｒ¹、Ａｒ²は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基としては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカプト基及びハロゲン原子が挙げられる。
【００６４】
Ｒ²⁰³ 、Ｒ²⁰⁴ 、Ｒ²⁰⁵は各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好ましくは、炭素数６〜１４のアリール基、炭素数１〜８のアルキル基及びそれらの置換誘導体である。好ましい置換基としては、アリール基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、炭素数１〜８のアルキル基、ニトロ基、カルボキシル基、ヒロドキシ基及びハロゲン原子であり、アルキル基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基である。
【００６５】
Ｚ-は対アニオンを示し、例えばＢＦ₄ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-、ＳｉＦ₆ ^2-、ＣｌＯ₄ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-等のパーフルオロアルカ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、ナフタレン−１−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニオン、スルホン酸基含有染料等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。
【００６６】
またＲ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵のうちの２つ及びＡｒ¹、Ａｒ²はそれぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
【００６７】
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６８】
【化１９】

【００６９】
【化２０】

【００７０】
【化２１】

【００７１】
【化２２】

【００７２】
【化２３】

【００７３】
【化２４】

【００７４】
【化２５】

【００７５】
【化２６】

【００７６】
【化２７】

【００７７】
【化２８】

【００７８】
【化２９】

【００７９】
【化３０】

【００８０】
【化３１】

【００８１】
【化３２】

【００８２】
【化３３】

【００８３】
一般式（ＰＡＧ３）、（ＰＡＧ４）で示される上記オニウム塩は公知であり、例えばJ. W. Knapczyk et al, J. Am. Chem. Soc., 91, 145(1969)、A. L. Maycok et al, J. Org. Chem., 35, 2532,(1970)、E. Goethas et al, Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546, (1964) 、H. M. Leicester、J. Am. Chem. Soc., 51, 3587(1929)、J. V. Crivello et al, J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677(1980)、米国特許第2,807,648 号及び同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載の方法により合成することができる。
【００８４】
（３）下記一般式（ＰＡＧ５）で表されるジスルホン誘導体又は一般式（ＰＡＧ６）で表されるイミノスルホネート誘導体。
【００８５】
【化３４】

【００８６】
式中、Ａｒ³、Ａｒ⁴は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。Ｒ²⁰⁶は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Ａは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８７】
【化３５】

【００８８】
【化３６】

【００８９】
【化３７】

【００９０】
【化３８】

【００９１】
【化３９】

【００９２】
本発明において、（ｂ）光酸発生剤が、オニウム塩、ジスルホン、４位ＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）スルホン酸エステル、トリアジン化合物であることが好ましい。
【００９３】
これらの（ｂ）光酸発生剤の添加量は、本発明のポジ型フォトレジスト組成物の全重量（塗布溶媒を除く）を基準として通常０．００１〜４０重量％の範囲で用いられ、好ましくは０．０１〜２０重量％、さらに好ましくは０．１〜５重量％の範囲で使用される。活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の添加量が、０．００１重量％より少ないと感度が低くなり、また添加量が４０重量％より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪化や、プロセス（特にベーク）マージンが狭くなり好ましくない。
【００９４】
本発明に用いられる（ｃ）分子内に含まれるフェノール性水酸基が、酸により分解する基（酸分解性基）で部分的にもしくは完全に保護されたフェノール性化合物、又は分子内に含まれるカルボキシル基が、酸により分解する基（酸分解性基）で部分的にもしくは完全に保護された芳香族もしくは脂肪族カルボン酸化合物としては、例えば２〜７個の芳香環を含有する分子量１８６〜１５００の芳香族化合物、又はＧＰＣ法で測定された重量平均分子量が２０００〜２００００の範囲にあるヒドロキシスチレン共重合体から選ばれたフェノール性化合物の水酸基の２０〜１００％が酸分解性基で保護されている化合物等を挙げることができる。
【００９５】
ここで、酸分解性基は、前記一般式（II）で表されるアルカリ可溶性ポリシロキサンのフェノール性水酸基が保護されて酸分解性ポリシロキサンとなる保護基としての酸分解性基と同様であり、その詳細は既に記載した。
【００９６】
（ｃ）成分の添加量は、本発明のポリシロキサンに対して重量比で１〜４０重量％が好ましく、さらに好ましくは２〜３０重量％であり、特に好ましくは５〜２０重量％である。
【００９７】
（ｃ）成分として、具体的には下記化合物が挙げられる。
【００９８】
【化４０】

【００９９】
【化４１】

【０１００】
【化４２】

【０１０１】
【化４３】

【０１０２】
【化４４】

【０１０３】
【化４５】

【０１０４】
【化４６】

【０１０５】
【化４７】

【０１０６】
【化４８】

【０１０７】
【化４９】

【０１０８】
【化５０】

【０１０９】
【化５１】

【０１１０】
【化５２】

【０１１１】
【化５３】

【０１１２】
【化５４】

【０１１３】
【化５５】

【０１１４】
【化５６】

【０１１５】
【化５７】

【０１１６】
【化５８】

【０１１７】
（化合物（１）〜（６３）中のＲは、水素原子又は、
【０１１８】
【化５９】

【０１１９】
の中から選ばれる基である。
但し、少なくとも２個、もしくは構造により３個は水素原子以外の基であり、各置換基Ｒは同一の基でなくともよい。）
【０１２０】
【化６０】

【０１２１】
【化６１】

【０１２２】
【化６２】

【０１２３】
【化６３】

【０１２４】
本発明の組成物には、有機塩基性化合物を配合することができる。これにより、保存時の安定性向上及びＰＥＤによる線巾変化が少なくなるため好ましい。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）構造を挙げることができる。
【０１２５】
【化６４】

【０１２６】
ここで、Ｒ²⁵⁰、Ｒ²⁵¹及びＲ²⁵²は、同一又は異なり、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアミノアルキル基、炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基又は炭素数６〜２０の置換もしくは非置換のアリール基であり、ここでＲ²⁵¹とＲ²⁵²は互いに結合して環を形成してもよい。
【０１２７】
【化６５】

【０１２８】
上記式（Ｅ）中、Ｒ²⁵³、Ｒ²⁵⁴、Ｒ²⁵⁵及びＲ²⁵⁶は、同一又は異なり、炭素数１〜６のアルキル基を示す。
【０１２９】
さら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。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、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。
【０１３０】
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、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、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）モルフオリン等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【０１３１】
これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは２種以上組み合わせて用いられる。含窒素塩基性化合物の使用量は、感光性樹脂組成物（溶媒を除く）１００重量部に対し、通常、０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０１〜５重量部である。０．００１重量部未満では上記効果が得られない。一方、１０重量部を超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向がある。
【０１３２】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて、さらに界面活性剤、染料、顔料、可塑剤、光増感剤及び現像液に対する溶解性を促進させるフェノール性ＯＨ基を２個以上有する化合物等を含有させることができる。
【０１３３】
好適な界面活性剤は、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類等のノニオン系界面活性剤、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）、フロラードＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム（株）製）、アサヒガードＡＧ７１０、サーフロンＳ−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６（旭硝子（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。
【０１３４】
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。好ましい添加量は、組成物（溶媒を除く）１００重量部に対して、０．０００５〜０．０１重量部である。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＃１０３、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−５０５（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（ＣＩ４５１７０Ｂ）、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。
【０１３５】
さらに、下記に挙げるような分光増感剤を添加し、使用する光酸発生剤が吸収を持たない遠紫外より長波長領域に増感させることで、本発明の化学増幅型ポジレジストをｉ又はｇ線に感度を持たせることができる。好適な分光増感剤としては、具体的にはベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、２−クロロチオキサントン、アントロン、９−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−Ｔ、９，１０−ジフエニルアントラセン、９−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、２−ニトロフルオレン、５−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、２−クロロ−４−ニトロアニリン、Ｎ−アセチル−ｐ−ニトロアニリン、ｐ−ニトロアニリン、Ｎ−アセチル−４−ニトロ−１−ナフチルアミン、ビクラミド、アントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、１，２−ベンズアンスラキノン、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、１，２−ナフトキノン、３，３′−カルボニル−ビス（５，７−ジメトキシカルボニルクマリン）及びコロネン等であるがこれらに限定されるものではない。
【０１３６】
現像液に対する溶解性を促進させるフェノール性水酸基を２個以上有する化合物としては、ポリヒドロキシ化合物が挙げられ、好ましくはポリヒドロキシ化合物には、フェノール類、レゾルシン、フロログルシン、フロログルシド、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、α，α′，α″−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンがある。
【０１３７】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、上記各成分を溶解する溶媒に溶かして支持体上に塗布するものであり、使用することのできる溶媒としては、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、２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、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、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メチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、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、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
【０１３８】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は精密集積回路素子の製造に使用されるような基板（例：シリコン／二酸化シリコン被覆）上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、べークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。
【０１３９】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物の現像液としては、例えば、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、リン酸ナトリウム、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１アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン等の第２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３アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、ホルムアミドやアセトアミド等のアミド類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル（２−ヒドロキシエチル）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、トリブチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエタノールアンモニウムヒドロキシド、メチルトリエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルメチルジエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルジメチルエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリエタノールアンモニウムヒドロキシド、テトラブロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の第４級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン等のアルカリ類の水溶液等がある。
【０１４０】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、基本的に既述の成分（ａ）及び（ｂ）、さらには成分（ｃ）で構成されるが、さらに皮膜性、耐熱性等を向上させるため、成分（ａ）以外のアルカリ可溶性樹脂を添加してもよい。このようなアルカリ可溶性樹脂としては、好ましくは、フェノール性水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、イミド基、スルホンアミド基、Ｎ−スルホニルアミド基、Ｎ−スルホニルウレタン基、活性メチレン基等のｐＫａが１１以下の酸性水素原子を有するポリマーである。
【０１４１】
好適なアルカリ可溶性ポリマーとしては、ノボラックフェノール樹脂、具体的にはフェノールホルムアルデヒド樹脂、ｏ−クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂、ｍ−クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂、ｐ−クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂、キシレノール−ホルムアルデヒド樹脂、もしくはこれらの共縮合物等がある。さらに、特開昭５０−１２５８０６公報に記載されている様に、下記のようなフェノール樹脂と共に、ｔ−ブチルフェノールホルムアルデヒド樹脂の様な、炭素数３〜８のアルキル基で置換されたフェノールもしくはクレゾールとホルムアルデヒドとの縮合物とを併用してもよい。また、Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル）メタクリルアミドのようなフェノール性ヒドロキシ基含有モノマーを共重合成分とするポリマー、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｏ−ヒドロキシスチレン、ｍ−イソプロペニルフェノール、ｐ−イソプロペニルフェノール等の、単独もしくは共重合のポリマー、さらに又はこれらのポリマーを部分エーテル化、部分エステル化したポリマーも使用できる。
【０１４２】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物によるレジストを２層レジストの上層レジストとして使用する場合、上層レジストパターンを保護マスクとして下層の有機高分子膜の酸素プラズマによるエッチングが行なわれるが、この上層レジストは酸素プラズマに対する十分な耐性を有する。本発明のポジ型フォトレジスト組成物の酸素プラズマ耐性は上層レジストのシリコン含有量や、エッチング装置、及びエッチング条件にも依存するが、エッチング選択比（下層と上層レジストとのエッチング速度比）は１０〜１００と充分大きく取ることができる。
【０１４３】
また、本発明のポジ型フォトレジスト組成物によるパターン形成方法においては、まず、被加工基板上に有機高分子膜を形成する。この有機高分子膜は各種公知のフォトレジストでよく、たとえば、フジフィルムオーリン社製ＦＨシリーズ、ＦＨｉシリーズあるいはオーリン社製ＯｉＲシリーズ、住友化学社製ＰＦＩシリーズの各シリーズを例示することができる。この有機高分子膜の形成は、これらを適当な溶剤に溶解させ、得られる溶液をスピンコ一ト法、スプレイ法等により塗布することにより行なわれる。次いで、上記有機高分子膜の第１層上に、本発明のポジ型フォトレジスト組成物の膜を形成する。これは第１層と同様にレジスト材料を適当な溶剤に溶解させ、得られる溶液をスピンコート法、スプレイ法等により塗布することにより行なわれる。
得られた２層レジストは次にパターン形成工程に付されるが、その第１段階として、まず第２層、すなわち上層のフォトレジスト組成物の膜にパターン形成処理を行なう。必要に応じてマスク合わせを行ない、このマスクを通して高エネルギー線を照射することにより、照射部分のフォトレジスト組成物をアルカリ水溶液に可溶とし、アルカリ水溶液で現像してパターンを形成する。
【０１４４】
次いで、第２段階として有機高分子膜のエッチングを行なうが、この操作は上記のレジスト組成物の膜のパターンをマスクとして酸素プラズマエッチングにより実施し、アスペクト比の高い微細なパターンを形成する。この酸素プラズマエッチングによる有機高分子膜のエッチングは、従来のホトエッチング操作による基板のエッチング加工の終了後に行なわれるレジスト膜の剥離の際に利用されるプラズマアッシングとまったく同一の技術である。この操作は、例えば円筒形プラズマエッチング装置、平行平坂形プラズマエッチング装置により、反応性ガス、すなわちエッチングガスとして酸素を使用して実施することができる。
さらに、このレジストパターンをマスクとして基板の加工が行なわれるが、加工法としてはスパッタエッチング、ガスプラズマエッチング、イオンビームエッチング等のドライエッチング法を利用することができる。
【０１４５】
本発明のレジスト膜を含む２層膜レジスト法によるエッチング処理は、レジスト膜の剥離操作によって完了する。このレジスト層の剥離は単に第１層の有機高分子材料の溶解処理によって実施することができる。この有機高分子材料は任意のフォトレジストであり、かつ、上記フォトエッチング操作においてなんら変質（硬化等）されていないので、各公知のフォトレジスト自体の有機溶媒を使用することができる。あるいは、プラズマエッチング等の処理により、溶媒を使用することなく剥離することも可能である。
【０１４６】
【実施例】
以下、合成例、実施例及び比較例を示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【０１４７】
合成例１：ポリシロキサン（Ｃ−４′）の合成
３−アミノプロピルトリメトキシシラン２２．１ｇを、乾燥したＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２００ｍｌに添加した後、ノルボルネンジカルボン酸無水物１６．１ｇを添加した。乾燥窒素雰囲気下１００℃で５時間反応させ、反応液を室温に戻した（これを反応中間体Ａ液と呼ぶ）。フェニルトリメトキシシラン２０ｇ、ジメチルアミノピリジン２ｇと蒸留水１５ｇをＡ液に添加し５０℃で３時間、ついで１３０〜１４０℃で１２時間反応させた。反応液を希塩酸で中和した後、蒸留水３Ｌに攪拌下投入して、白色の粉体状ポリマーを得た。これをアセトン２００ｍｌに溶解させた後、攪拌下蒸留水を添加することにより、ポリマーのオリゴマー成分を分別除去し、下層を蒸留水２Ｌ中に再沈処理して白色ポリマーを得た。このポリマーの平均分子量をＧＰＣ（ポリスチレン標準）で測定したところ、重量平均分子量量３９００であり、分子量が１０００以下の成分の含有量はＧＰＣ面積比で１４％であった。
【０１４８】
【化６６】

【０１４９】
合成例２：ポリシロキサン（Ｃ−４）の合成
真空乾燥したポリシロキサン（Ｃ−４′）２０ｇをＴＨＦ１００ｍｌに溶解させた後、テトラヒドロピラニルエーテル４．３ｇとｐ−トルエンスルホン酸一水和物２０ｍｇを加え、室温で１０時間反応させた。
トリエチルアミンを添加して反応をクエンチさせた後、蒸留水２Ｌに添加してポリマーを析出させた後、室温にて真空乾燥し、目的のポリシロキサン（Ｃ−４）１９ｇを得た。
ＮＭＲにてテトラヒドロピラニルエーテルでの保護率を求めたところ、９１％であった。このポリマーの平均分子量を合成例１と同様にして測定したところ、重量平均分子量４６００であった。
【０１５０】
【化６７】

【０１５１】
合成例３：ポリシロキサン（Ｃ−１１′）の合成
３−クロロプロピルトリメトキシラン２０ｇを、乾燥したＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２００ｍｌに添加した後、ジフェノール酸３８．７ｇ、ヨウ化カリウム３．０ｇ及びＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン）１６．０ｇを添加した。乾燥窒素雰囲気下７０℃〜９０℃で５時間反応させた（これを反応中間体Ｂ液と呼ぶ）。Ｂ液を室温に戻したのち、上記合成例１の記載のＡ液に添加したところにジメチルアミノピリジン２ｇと蒸留水１５ｇを添加し５０℃で３時間、次いで１３０〜１４０℃で１２時間反応させた。反応液を希塩酸で中和した後、蒸留水３Ｌに攪拌下投入して、白色の粉体状ポリマーを得た。これをアセトン２００ｍｌに溶解させた後、攪拌下蒸留水を添加することにより、ポリマーのオリゴマー成分を分別除去し、下層を蒸留水２Ｌ中に再沈処理して白色のポリマーを得た。このポリマーの平均分子量をＧＰＣ（ポリスチレン標準）で測定したところ、重量平均分子量量３３００であり、分子量が１０００以下の成分の含有量はＧＰＣ面積比で８％であった。
【０１５２】
【化６８】

【０１５３】
合成例４：ポリシロキサン（Ｃ−１１）の合成
真空下乾燥したポリシロキサン（Ｃ−１１′）２０ｇをＴＨＦ１００ｍｌに溶解させた後、エチルビニルエーテル３．３ｇとｐ−トルエンスルホン酸一水和物２０ｍｇを加え、室温で１０時間反応させた。
トリエチルアミンを添加して反応をクエンチした後、蒸留水２Ｌに撹拌下投入して、ポリマーを析出させた後、室温にて減圧乾燥し、目的のポリシロキサン（Ｃ−１１）１７ｇを得た。
ＮＭＲにてエチルビニルエーテルによる保護率を求めたところ、６５％であった。このポリマーの平均分子量を合成例３と同様にして測定したところ、重量平均分子量３６５０であった。
【０１５４】
【化６９】

【０１５５】
合成例５：ポリシロキサン（Ｃ−１８′）の合成
合成例１の中間体Ａ液に、合成例３の中間体Ｂ液及びフェニルトリメトキシシラン２０ｇ、ジメチルアミノピリジン２ｇと蒸留水２３ｇを添加し、５０℃で３時間、次いで１３０〜１４０℃で１２時間反応させた。反応液を希塩酸で中和した後、蒸留水３Ｌに攪拌下投入して白色の粉体状ポリマーを得た。これをアセトン２００ｍｌに溶解させた後、攪拌下蒸留水を添加することにより、ポリマーのオリゴマー成分を分別除去し、下層を蒸留水２Ｌ中に再沈処理して白色のポリマーを得た。このポリマーの平均分子量をＧＰＣ（ポリスチレン標準）で測定したところ、重量平均分子量量４５００であり、分子量が１０００以下の成分の含有量はＧＰＣ面積比で８％であった。
【０１５６】
【化７０】

【０１５７】
合成例６：ポリシロキサン（Ｃ−１８）の合成
ポリシロキサン（Ｃ−１８′）を真空乾燥させた後、その２０ｇをＴＨＦ１００ｍｌに溶解させた。二炭酸ジｔ−ブチル４．８ｇを加えた後、トリエチルアミン２．８ｇを１時間かけて滴下し、さらに室温で１０時間反応させた。蒸留水２Ｌに攪拌下投入して、ポリマーを析出させた後、室温にて減圧乾燥し、目的のポリシロキサン（Ｃ−１８）１８．２ｇ得た。
ＮＭＲにてｔ−ＢＯＣ化率を求めたところ、７２％であった。このポリマーの平均分子量を合成例５と同様にして測定したところ、重量平均分子量５１００であった。
【０１５８】
【化７１】

【０１５９】
実施例１
酸分解性ポリシロキサン（（ａ）成分）としてポリシロキサン（Ｃ−４）２ｇ及び露光により酸を発生する化合物（（ｂ）成分）としてトリフェニルスルホニウム−２，４，６−トリイソプロピルフェニルスルホネート０．０８ｇ及びトリフェニルイミダゾール０．０１２ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．２ｇに溶解し、０．１μｍのメンブレンフィルターで精密ろ過した。
シリコンウエハーにＦＨｉ−０２８Ｄレジスト（フジフイルムオーリン社製、ｉ線用レジスト）をキャノン製コーターＣＤＳ−６５０を用いて塗布し、９０℃、９０秒ベークして膜厚０．８３μｍの均一膜を得た。これをさらに２００℃、３分加熱したところ膜厚は０．７１μｍとなった。この上に上記で調整したシリコン含有レジストを塗布、９０℃、９０秒ベークして０．２０μｍの膜厚で塗設した。
【０１６０】
こうして得られたウェハーをキャノン製ＫｒＦエキシマレーザーステッパーＦＰＡ−３０００ＥＸ３に解像力マスクを装填して露光量と焦点を変化させながら露光した。その後クリーンルーム内で１２０℃、９０秒加熱した後、テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド現像液（２．３８％）で６０秒間現像し、蒸留水でリンス、乾燥してパターンを得た。走査型電子顕微鏡で観察したところ、感度３７ｍＪ／ｃｍ²で０．１５μｍのライン／スペースが解像していた。断面の矩形性は評価Ａであった。
なお、断面の矩形性は次のようにして３段階評価にて比較した。すなわち、基板とレジストパターンの側壁との角度を測定し、８０°以上９０°以下をＡ評価、７０°以上８０°未満のものをＢ評価、７０°未満のものをＣ評価とした。さらに上記ウエハーをアルバック製平行平板型リアクティブイオンエッチング装置を用い、エッチングガスを酸素とし、圧力２０ミリトール、印加パワー１００ｍＷ／ｃｍ²の条件で１５分間エッチング処理した。その結果を走査型電子顕微鏡で観察した。０．１５μｍパターンの寸法シフトは０．００５μｍであった。
【０１６１】
実施例２〜１４
実施例１における酸分解性ポリシロキサン（（ａ）成分）及び（ｂ）成分の代りにそれぞれ表１に示したポリシロキサン（（ａ）成分）及び（ｂ）成分を用いた以外は実施例１と全く同様にしてポジ型フォトレジストを調製し、実施例１と同様にして露光、現像、エッチング処理を行った。
得られたレジスト性能について表２にまとめて示した。
【０１６２】
実施例１５
酸分解性シロキサン（（ａ）成分）としてポリシロキサン（Ｃ−１１）１．９ｇ、酸発生化合物（（ｂ）成分）としてトリフェニルスルホニウム−２，４，６−トリイソプロピルフェニルスルホネート０．１２ｇ、トリフェニルイミダゾール０．０１２ｇ及び化合物例（６０）（ここでＲ＝−ＣＨ₂ＣＯＯＣ（ＣＨ₃）₃）０．１４３ｇを（ｃ）成分として用い、これ以外は実施例１と全く同様にしてポジ型フォトレジストを調製した。さらに実施例１と同様にして塗布、露光、現像、エッチング処理を行い、結果を走査型電子顕微鏡で観察した。調製したレジストを表３に、評価結果を表４にそれぞれ示す。
【０１６３】
実施例１６〜２８
実施例１５における酸分解性シロキサン、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の代りにそれぞれ表３に示したシロキサン、（ｂ）成分及び（ｃ）成分を用いた以外は実施例１５と全く同様にしてポジ型フォトレジストを調製し、実施例１５と同様にして露光、現像、エッチング処理を行った。得られたレジスト性能について表４にまとめて示した。
【０１６４】
比較例１
実施例１のポリシロキサンの代りに下記ポリシロキサンＤ−１を用い、表７に示すレジストを調製した。実施例１と全く同様にして塗布、露光、現像、エッチング処理を行い、実施例１と同様に走査型電子顕微鏡で観察した。結果を表８にしめした。
【０１６５】
比較例２
実施例１のポリシロキサンの代りに下記ポリシロキサンＤ−２を用い、表７に示すレジストを調製した、実施例１と全く同様にして塗布、露光、現像、エッチング処理を行い、実施例１と同様に走査型電子顕微鏡で観察した。結果を表８に示した。
上記比較例で使用したポリシロキサンは、下記の通りである。
【０１６６】
【化７２】

【０１６７】
【表１】

【０１６８】
【表２】

【０１６９】
【表３】

【０１７０】
【表４】

【０１７１】
【表５】

【０１７２】
【表６】

【０１７３】
【表７】

【０１７４】
【表８】

【０１７５】
表２、表４、表５に示される結果から、以下のことが明らかである。 本発明のポリシロキサンを用いた本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、解像力が高く、矩形性が良好で、しかもエッチング後の寸法シフトが小さいレジストを与え、これらの特性のバランスが良い。
一方、本発明のポリシロキサンを用いていない比較例１及び２の場合、上記特性のバランスに劣る。
【０１７６】
【発明の効果】
本発明のポリシロキサンを用いた本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、高感度かつ高解像力で矩形形状のレジストが得られる。さらに二層レジストシステムの上層レジストとして使用した場合、酸素系プラズマエッチング工程を用いて下層にパターン転写する際、寸法シフトが少なく高アスペクト比の微細パターンを形成することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a positive photoresist composition used in the manufacture of semiconductor integrated circuit elements, integrated circuit manufacturing masks, printed wiring boards, liquid crystal panels and the like.
[0002]
[Prior art]
As a pattern forming method for manufacturing electronic components such as semiconductor elements, magnetic bubble memories, and integrated circuits, a method using a photoresist that is sensitive to ultraviolet rays or visible rays has been widely used in practice. There are two types of photoresists: a negative type in which the irradiated part is insoluble in the developer by light irradiation and a positive type in which the exposed part is solubilized, but the negative type is more sensitive than the positive type and is necessary for wet etching. Because of its excellent adhesion to substrates and chemical resistance, it has been the mainstream of photoresists until recently.
However, with increasing density and integration of semiconductor devices, etc., the line width and spacing of patterns have become extremely small, and dry etching has been adopted for substrate etching. High resolution and high dry etching resistance have been demanded, and now positive photoresists dominate. In particular, among positive photoresists, it has excellent sensitivity, resolution, and dry etching resistance. , Kodak Microelectronics Seminar Proceedings, 116 (1976), etc., an alkali development type positive photoresist based on an alkali-soluble novolak resin has become the mainstream of the current process.
[0003]
However, with the recent increase in functionality and sophistication of electronic devices, there is a strong demand for pattern miniaturization in order to achieve higher density and higher integration.
[0004]
That is, since the vertical dimension has not been reduced much compared to the reduction in the horizontal dimension of the integrated circuit, the ratio of the height to the width of the resist pattern has to be increased. For this reason, it has become more difficult to suppress the dimensional change of the resist pattern on a wafer having a complicated step structure as the pattern becomes finer.
Further, various exposure methods also have problems with the reduction of the minimum dimension. For example, in light exposure, the interference effect of reflected light based on the level difference of the substrate has a large influence on the dimensional accuracy, while in electron beam exposure, a fine resist is produced by the proximity effect caused by backscattering of electrons. It is no longer possible to increase the ratio of pattern height to width.
[0005]
It has been found that many of these problems can be eliminated by using a multilayer resist system. The multilayer resist system is outlined in Solid State Technology, 74 (1981) [Solid State Technology, 74 (1981)], but many other studies on this system have been published. In general, the multilayer resist method includes a three-layer resist method and a two-layer resist method. In the three-layer resist method, an organic flattening film is applied on a stepped substrate, an inorganic intermediate layer and a resist are stacked thereon, the resist is patterned, the inorganic intermediate layer is dry-etched using this as a mask, In this method, the organic flattening film is patterned by O2 RIE (reactive ion etching) using the inorganic intermediate layer as a mask. Basically, this method was started from the early stage because conventional techniques can be used, but the process is very complicated, or the organic film, inorganic film, and organic film have different three-layer physical properties. The problem is that cracks and pinholes are likely to occur in the intermediate layer due to the overlapping of objects.
[0006]
In contrast to this three-layer resist method, in the two-layer resist method, a resist having both properties of the resist in the three-layer resist method and an inorganic intermediate layer, that is, a resist having oxygen plasma resistance is used. The generation of pinholes is suppressed, and the process is simplified because the number of layers is changed from three to two. However, in the three-layer resist method, a conventional resist can be used as the upper layer resist, but in the two-layer resist method, there is a problem that a resist having oxygen plasma resistance must be newly developed.
[0007]
From the above background, high-sensitivity, high-resolution positive photoresists with excellent oxygen plasma resistance that can be used as upper layer resists such as the two-layer resist method, in particular, alkaline development resists that can be used without changing the current process. Development was desired.
[0008]
On the other hand, a photosensitive composition obtained by combining a conventional orthoquinone diazide photosensitive material with a silicone polymer such as polysiloxane imparted with alkali solubility or polysilmethylene, such as JP-A-61-144639 and JP-A-61-256347. 62-159141, 62-191849, 62-220949, 62-229136, 63-90534, 63-91654, and U.S. Pat. No. 4,722,881. Further, a photosensitive composition in which an effective amount of an onium salt is combined with a polysiloxane / carbonate block copolymer described in JP-A-62-136638 has been proposed.
[0009]
However, all of these silicon polymers impart alkali solubility by introducing phenolic OH groups or silanol groups (≡Si-OH), and when alkali solubility is imparted by introducing phenolic OH groups, production is remarkable. In addition, when alkali solubility is imparted by a silanol group, the stability over time is not always good, or the film thickness after development is large, and there is a problem that a rectangular property cannot be obtained.
Japanese Patent No. 2736939 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-274319 disclose a photoresist containing polysiloxane having in its molecule a group that can be decomposed by the action of an acid. However, these photoresists have a problem that the resolving power is low, the shape is not rectangular, and a dimensional shift becomes large during pattern transfer to the lower layer in the next oxygen plasma process.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a positive photoresist composition that provides a photoresist having a high sensitivity, a high resolution of 0.2 μm or less, and a rectangular shape in the manufacture of semiconductor devices. .
Another object of the present invention is to provide a positive photoresist composition having a small dimensional shift when transferred to a lower layer in an oxygen plasma etching process when used as an upper layer resist in a two-layer resist system. .
Still another object of the present invention is to provide a polysiloxane capable of imparting the above excellent characteristics to a positive photoresist composition.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the following polysiloxane and positive photoresist composition are provided to achieve the above object of the present invention.
(1) A positive photoresist composition comprising an acid-decomposable polysiloxane containing at least a structural unit represented by the following general formula (I).
[0012]
[Formula 4]

[0013]
In the formula (I), L represents -A-OCO-, -A-COO-, -A-NHCO-, -A-NHCOO-, -A-NHCONH-, -A-CONH-, -A-OCONH- and It represents at least one divalent linking group selected from -AS-. A represents a single bond or an arylene group. X represents a divalent linking group. Q represents a hydrogen atom or an acid-decomposable group, but in the polysiloxane containing the formula (I), not all Q are hydrogen atoms. n represents an integer of 1 to 6.
[0014]
(2) The positive photoresist composition as described in (1) above, wherein in the structural unit represented by the general formula (I), X is an aromatic ring group or an alicyclic group.
[0015]
(3) It contains an acid-decomposable polysiloxane containing at least the structural unit represented by the general formula (I) described in the above (1) and the structural unit represented by the following general formula (II). A positive photoresist composition.
[0016]
[Chemical formula 5]

[0017]
In the formula (II), L represents -A-OCO-, -A-COO-, -A-NHCO-, -A-NHCOO-, -A-NHCONH-, -A-CONH-, -A-OCONH- and It represents at least one divalent linking group selected from -AS-. A represents a single bond or an arylene group. X represents a divalent linking group. Z is
[0018]
[Chemical 6]

[0019]
R represents a hydrogen atom or a group capable of decomposing with an acid. Y represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. l represents an integer of 1 to 3, m represents an integer of 1 to 3, and n represents an integer of 1 to 6.
[0020]
(4) (a) the acid-decomposable polysiloxane according to any one of the above (1) to (3), and
(B) Compound that decomposes upon exposure to generate acid
A positive photoresist composition comprising:
[0021]
(5) Further, (c) a phenolic compound in which the phenolic hydroxyl group contained in the molecule is partially or completely protected by a group capable of decomposing by an acid, or a carboxyl group contained in the molecule is decomposed by an acid. The positive photoresist composition as described in (4) above, which comprises an aromatic or aliphatic carboxylic acid compound partially or completely protected by a group.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the polysiloxane of the present invention will be described.
The acid-decomposable polysiloxane of the present invention contains at least a siloxane structural unit represented by the above general formula (I), and may further contain a siloxane structural unit represented by the above general formula (II) as a copolymerization component. .
[0023]
L in the general formulas (I) and (II) represents -A-OCO-, -A-COO-, -A-NHCO-, -A-NHCOO-, -A-NHCONH-, -A-CONH-,- A divalent linking group selected from the group consisting of A-OCONH- and -AS- (wherein A represents a single bond or an arylene group), among them -NHCO- and -NHCONH- are preferred, -NHCO- is particularly preferable.
As said arylene group, a C6-C11 thing including a substituent is preferable, and has ortho, meta, or paraphenylene group which may have a substituent, and a substituent specifically ,. A naphthylene group, and the like, preferably a paraphenylene group and a naphthylene group.
[0024]
X in the general formulas (I) and (II) represents a single bond or a divalent linking group. Specific examples of the divalent linking group include a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alicyclic group having 6 to 10 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. Examples thereof include a linking group composed of one kind selected from 10 aromatic ring groups and an aralkylene group having 7 to 11 carbon atoms, a linking group in which two or more kinds are bonded, and the like. X is between -X and -Z-, -CO-, -S-, -SO.₂One or more groups selected from — and —CH═CH— may be contained.
Preferred examples of the alkylene group include methylene, ethylene, propylene, butylene and the like. Preferred examples of the alicyclic group include a cyclohexylene group and a norbornene group. Preferred examples of the aromatic ring group include a phenylene group and a naphthylene group. Preferable examples of the aralkylene group include a phenylenemethylene group.
[0025]
Y in the general formula (II) represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. The alkyl group may be linear, branched or cyclic. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, the aryl group preferably has 6 to 10 carbon atoms, and the aralkyl group preferably has 7 to 11 carbon atoms.
Specific examples of Y include hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, i-pentyl group. N-hexyl group, cyclohexyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and the like. Of these, a hydrogen atom and a methyl group are preferable.
[0026]
In the general formulas (I) and (II), n represents an integer of 1 to 6, preferably 1 to 3.
In the general formula (II), l represents an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, and m represents an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2.
[0027]
The acid-decomposable group of the acid-decomposable polysiloxane represented by the general formula (I) is -CR¹R²(OR^Three), A methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a t-butyl group, a t-amyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a trimethylsilyl group, and a t-butyldimethylsilyl group. R above¹, R²Are the same or different and each represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;^ThreeIs a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R²And R^ThreeMay combine to form a ring structure, preferably a ring structure having 6 ring members.
Specific examples of preferable acid-decomposable groups include a t-butyl group, a trimethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, an ethoxymethyl group, and a group represented by the following formula.
[0028]
[Chemical 7]

[0029]
R in the above formula^FourRepresents a methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl or t-butyl group.
[0030]
The acid-decomposable group of the acid-decomposable polysiloxane represented by the general formula (II) is -CR^FiveR⁶(OR⁷) Group, t-butoxycarbonyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, t-butyl group, t-amyl group, 1-methylcyclohexyl group, trimethylsilyl group, and t-butyldimethylsilyl group. R above^FiveR⁶Are the same or different and each represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;⁷, A linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R⁶R⁷They may combine to form a ring structure, preferably a ring structure having 6 ring members.
Specific examples of preferable acid-decomposable groups include a t-butoxycarbonyl group, a t-butyl group, a trimethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a group represented by the following formula.
[0031]
[Chemical 8]

[0032]
R in the above formula⁸, Methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, or t-butyl group.
[0033]
The acid-decomposable polysiloxane of the present invention may contain 10 to 100 mol% of a structural unit in which at least a part of the carboxyl groups of the structural unit represented by the general formula (I) is protected with an acid-decomposable group. The content is preferably 30 to 70 mol%. The acid-decomposable polysiloxane containing both structural units of the general formulas (I) and (II) is represented by the general formula (II) in the range of 10 to 90 mol% of the structural unit represented by the general formula (I). It is preferable to contain 10 to 90 mol% of a unit in which at least a part of the phenolic hydroxyl group of the structural unit is protected with an acid-decomposable group.
[0034]
In the acid-decomposable polysiloxane of the present invention, structural units of the following general formulas (III) and / or (IV) may be co-condensed in order to adjust solvent solubility and alkali solubility.
[0035]
[Chemical 9]

[0036]
Where W, W¹, W²Represents a group having no alkali solubility or acid decomposability.
Specifically, it may be a straight chain having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, a branched chain having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. A C6-C10 cyclic alkyl group which may have a substituent; a C6-C10 aryl group which may have a substituent; or a C7-C11 aralkyl group which may have a substituent. . Preferred examples of these groups include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n -Nonyl, n-decyl, cyclohexyl, phenyl, naphthyl, benzyl, naphthylmethyl can be mentioned.
Examples of the substituent for these groups include a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a phenoxy group, and a hydroxyl group.
W¹, W²May be the same or different.
[0037]
When L is -NHCO-, the acid-decomposable polysiloxane having the structural unit represented by the general formula (I) is reacted with a monosubstituted trialkoxysilane having an amino group at the terminal and an acid anhydride. Then, after adding mono-substituted trialkoxysilane or di-substituted dialkoxysilane for giving the structural unit represented by the above general formula (III) and / or (IV) as desired, water and acid, or water and base It can be obtained by protecting an alkali-soluble polysiloxane obtained by condensation polymerization in the presence of a catalyst with an acid-decomposable group.
[0038]
Examples of the acid anhydride include succinic anhydride, methyl succinic anhydride, dimethyl succinic anhydride, cyclohexane dicarboxylic anhydride, methyl cyclohexyl dicarboxylic anhydride, itaconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, norbornene dicarboxylic acid. Anhydride, cantharidin, methylnorbornene dicarboxylic acid anhydride, maleic acid anhydride, citraconic acid anhydride, bromomaleic acid anhydride, dichloromaleic acid anhydride, aconitnic acid anhydride, glutaric acid anhydride, methylglutaric acid anhydride, Dimethyl glutaric anhydride, ethyl methyl glutaric anhydride, tetramethylene glutaric anhydride, phthalic anhydride, methyl phthalic anhydride, dichlorophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, hydroxyphthalic anhydride, nitrophthal Acid anhydride, It can be used lid dicarboxylic acid anhydride.
[0039]
For example, when L is —OCO—, the acid-decomposable polysiloxane having the structural units represented by the above general formulas (I) and (II) is terminated with (chloralkyl) trialkoxysilane and a phenol structure. After reacting the contained carboxylic acid compound in the presence of a base catalyst (in this case, a salt such as potassium iodide may be added to accelerate the reaction), trialkoxysilane for giving the general formula (I) Optionally adding mono-substituted trialkoxysilane or di-substituted dialkoxysilane to give the structural unit represented by the general formula (III) and / or (IV), and then water and acid, or water and base catalyst After condensation polymerization in the presence, it can be obtained by introducing an acid-decomposable group.
[0040]
When L is —COO—, —NHCO—, —NHCOO—, —NHCONH—, —CONH—, —OCONH— or —S—, each trialkoxysilane having a carboxyl group, an amino group or a mercapto group at the terminal Can be obtained by using.
[0041]
Examples of the method for introducing the acid-decomposable group include an acid-catalyzed reaction with a vinyl ether compound corresponding to the acid-decomposable group, a base-catalyzed reaction with di-t-butyl dicarbonate, trimethylsilyl chloride, or t-butyldimethylsilyl chloride. , Respectively, by using known reactions.
[0042]
Specific examples of the structural unit of the polysiloxane of the present invention, that is, the acid-decomposable polysiloxane are shown below, but the present invention is not limited thereto.
[0043]
[Chemical Formula 10]

[0044]
Embedded image

[0045]
Embedded image

[0046]
Embedded image

[0047]
The weight average molecular weight of the polysiloxane of the present invention is preferably from 500 to 100,000, more preferably from 700 to 50,000, particularly preferably from 800 to 20,000, as a polystyrene conversion value measured by gel permeation chromatography.
[0048]
Next, the positive photoresist composition of the present invention will be described.
The positive photoresist composition of the present invention is
(A) the polysiloxane, and
(B) Compound that decomposes by exposure to generate acid (photoacid generator)
Containing.
[0049]
Further, (c) (c1) a phenolic compound in which at least part of the phenolic hydroxyl group contained in the molecule is protected with an acid-decomposable group, or (c2) at least part of the carboxyl group contained in the molecule , Aromatic or aliphatic carboxylic acid compounds protected with acid-decomposable groups
It may contain.
[0050]
The use of polysiloxane having the structural unit represented by the general formula (III) and / or (IV) is preferable in terms of solvent solubility, sensitivity, resolution, and pattern rectangularity. Moreover, you may contain the alkali-soluble polysiloxane from which all the acid-decomposable groups of the acid-decomposable polysiloxane of this invention removed in the range of 5 to 50 weight% in this composition.
[0051]
The (b) photoacid generator used in the present invention is a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
Examples of the compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to be used in the present invention include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, and a photochromic. Known light (400-200 nm ultraviolet light, far ultraviolet light, particularly preferably g-line, h-line, i-line, KrF excimer laser beam), ArF excimer laser beam, electron beam A compound that generates an acid by X-ray, molecular beam, or ion beam and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
[0052]
Other compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include, for example, SI Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387 (1974), TS Bal et al, Polymer, 21 , 423 (1980), U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056, 27,992, Ammonium salts described in JP-A-3-140140, DC Necker et al, Macromolecules, 17, 2468 ( 1984), CS Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p. 478 Tokyo, Oct (1988), U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056, etc., JV Crivello et al, Macromorecules, 10 (6), 1307 (1977), Chem. & Eng. News, Nov. 28, p.31 (1988), European Patent Nos. 104,143, 339,049, 410,201, JP-A-2-150848 JV Crivello et al, Polymer J. 17, 73 (1985), JV Crivello et al. J. Org. Chem., 43, 3055 (1978), WR Watt et al, J. Polymer Sci., Poly mer Chem. Ed., 22, 1789 (1984), JV Crivello et al, Polymer Bull., 14, 279 (1985), JV Crivello et al, Macromorecules, 14 (5), 1141 (1981), JV Crivello et al , J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 2877 (1979), European Patent Nos. 370,693, 161,811, 410,201, 339,049, 233,567, 297,443, 297,442, U.S. Pat. The sulfonium salts described in JV Crivello et al, Macromorecules, 10 (6), 1307 (1977), JV Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047 (1979), etc. Selenonium salts, onium salts such as arsonium salts described in CS Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p. 478 Tokyo, Oct (1988), U.S. Pat.No. 3,905,815, Japanese Patent Publication No. 46-4605 , JP 48-36281, JP 55-32070, JP 60-239 736, JP 61-169835, JP 61-169837, JP 62-58241, JP 62-212401, JP 63-70243, JP 63-298339 Organohalogen compounds described in K. Meier et al, J. Rad. Curing, 13 (4), 26 (1986), TP Gill et al, Inorg. Chem., 19, 3007 (1980), D. Astruc , Acc. Chem. Res., 19 (12), 377 (1896), organometallic / organic halides described in JP-A-2-16145, S. Hayase et al, J. Polymer Sci., 25, 753 (1987), E. Reichmanis et al, J. Pholymer Sci., Polymer Chem. Ed., 23, 1 (1985), QQ Zhu et al, J. Photochem., 36, 85, 39, 317 (1987), B. Amit et al, Tetrahedron Lett., (24) 2205 (1973), DHR Barton et al, J. Chem Soc., 3571 (1965), PM Collins et al, J. Chem. Soc., Perkin I, 1695 (1975), M. Rudinstein et al, Tetrahedron Lett., (17), 1445 (1975), JW Walker et al J. Am. Chem. Soc., 110, 7170 (1988), SC Busman et al, J. Imaging Technol., 11 (4), 191 (1985), HM Houlihan et al, Macormolecules, 21, 2001 (1988), PM Collinse tal, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532 (1972), S. Hayase et al, Macromolecules, 18, 1799 (1985), E. Reichmanis et al, J. Electrochem. Soc., Solid State Sci Technol., 130 (6), FM Houlihan et al, Macromolcules, 21, 2001 (1988), European Patent Nos. 0290,750, 046,083, 156,535, 271,851, 0,388,343, US Patent No. 3,901,710, 4,181,531, JP-A-60-198538, JP-A-53-133022, etc., photoacid generators having an O-nitrobenzyl type protecting group, M. TUNOOKA et al, Polymer Preprints Japan, 35 (8), G. Berner et al, J. Rad. Curing, 13 (4), WJ Mijs et al, Coating Technol., 55 (697), 45 (1983), Akzo, H. Adachi et al, Polymer Preprints, Japan, 37 (3), European Patent No. 0199,672, No. 84,515, No. 044,115, No. 618,564, No. 0101,122, U.S. Pat.Nos. 4,371,605, No. 18143, JP-A-2-245756, JP-A-3-140109, etc. Compounds that generate sulfonic acid, disulfone compounds described in JP-A-61-166544, JP-A-2-71270, etc., JP-A-3-103854, JP-A-3-103856, and JP-A-4-210960 Examples thereof include diazoketosulfone and diazodisulfone compounds.
[0053]
Further, a group that generates an acid by these lights, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, ME Woodhouse et al, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586 (1982), SP Pappas et al, J. Imaging Sci., 30 (5), 218 (1986), S. Kondo et al, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9, 625 (1988), Y. Yamada et al, Makromol Chem., 152, 153, 163 (1972), JV Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845 (1979), US Patent 3,849,137, Korean Patent 3914407, Special JP-A 63-26653, JP-A 55-164824, JP-A 62-69263, JP-A 63-146038, JP-A 63-163452, JP-A 62-153853, JP-A 63 The compounds described in No.-146029 etc. can be used.
[0054]
Furthermore, VNR Pillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abad et al, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), DHR Barton et al, J. Chem. Soc., (C), 329 (1970), US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like, compounds that generate an acid by light can also be used.
[0055]
Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, those that are particularly effective are described below.
(1) An oxazole derivative represented by the following general formula (PAG1) substituted with a trihalomethyl group or an S-triazine derivative represented by the general formula (PAG2).
[0056]
Embedded image

[0057]
Where R²⁰¹Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, R²⁰²Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, -C (Y)_ThreeIndicates. Y represents a chlorine atom or a bromine atom.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0058]
Embedded image

[0059]
Embedded image

[0060]
Embedded image

[0061]
(2) An iodonium salt represented by the following general formula (PAG3) or a sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).
[0062]
Embedded image

[0063]
Where the formula Ar¹, Ar²Each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. Preferable substituents include an alkyl group, a haloalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a hydroxy group, a mercapto group, and a halogen atom.
[0064]
R²⁰³, R²⁰⁴, R²⁰⁵Each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. Preferred are aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and substituted derivatives thereof. Preferred substituents are an aryl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxy group, and a halogen atom. An alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group;
[0065]
Z − represents a counter anion, for example, BF_Four ^-, AsF₆ ^-, PF₆ ^-, SbF₆ ^-, SiF₆ ^2-, ClO_Four ^-, CF_ThreeSO_Three ^-Examples thereof include perfluoroalkane sulfonate anions such as pentafluorobenzene sulfonate anion, condensed polynuclear aromatic sulfonate anions such as naphthalene-1-sulfonate anion, anthraquinone sulfonate anion, and sulfonate group-containing dyes. It is not limited to these.
[0066]
R²⁰³, R²⁰⁴, R²⁰⁵Two of them and Ar¹, Ar²May be bonded via a single bond or a substituent.
[0067]
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0068]
Embedded image

[0069]
Embedded image

[0070]
Embedded image

[0071]
Embedded image

[0072]
Embedded image

[0073]
Embedded image

[0074]
Embedded image

[0075]
Embedded image

[0076]
Embedded image

[0077]
Embedded image

[0078]
Embedded image

[0079]
Embedded image

[0080]
Embedded image

[0081]
Embedded image

[0082]
Embedded image

[0083]
The above onium salts represented by the general formulas (PAG3) and (PAG4) are known, for example, JW Knapczyk et al, J. Am. Chem. Soc., 91, 145 (1969), AL Maycok et al, J. Org Chem., 35, 2532, (1970), E. Goethas et al, Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546, (1964), HM Leicester, J. Am. Chem. Soc., 51, 3587 (1929), JV Crivello et al, J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677 (1980), U.S. Pat.Nos. 2,807,648 and 4,247,473, and JP-A-53-101,331. be able to.
[0084]
(3) A disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or an iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).
[0085]
Embedded image

[0086]
Where Ar^Three, Ar^FourEach independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. R²⁰⁶Represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0087]
Embedded image

[0088]
Embedded image

[0089]
Embedded image

[0090]
Embedded image

[0091]
Embedded image

[0092]
In the present invention, the (b) photoacid generator is preferably an onium salt, disulfone, 4-position DNQ (diazonaphthoquinone) sulfonate, or a triazine compound.
[0093]
The added amount of these (b) photoacid generators is usually used in the range of 0.001 to 40% by weight based on the total weight (excluding the coating solvent) of the positive photoresist composition of the present invention, preferably Is used in the range of 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight. If the amount of the compound that generates an acid by decomposition upon irradiation with actinic rays or radiation is less than 0.001% by weight, the sensitivity is low, and if the amount is more than 40% by weight, the light absorption of the resist increases. This is not preferable because the profile deteriorates and the process (especially baking) margin becomes narrow.
[0094]
(C) A phenolic compound in which the phenolic hydroxyl group contained in the molecule is partially or completely protected by a group (acid-decomposable group) that is decomposed by an acid, or a carboxyl contained in the molecule Examples of the aromatic or aliphatic carboxylic acid compound in which the group is partially or completely protected by a group capable of decomposing by an acid (acid-decomposable group) include, for example, a molecular weight of 186 to 1500 containing 2 to 7 aromatic rings. 20 to 100% of the hydroxyl group of the phenolic compound selected from the aromatic compounds of the above, or the phenolic compound selected from hydroxystyrene copolymers having a weight average molecular weight measured by the GPC method in the range of 2000 to 20000 is protected with an acid-decomposable group. And the like.
[0095]
Here, the acid-decomposable group is the same as the acid-decomposable group as a protecting group that is protected by the phenolic hydroxyl group of the alkali-soluble polysiloxane represented by the general formula (II) and becomes an acid-decomposable polysiloxane. The details have already been described.
[0096]
The amount of component (c) added is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 2 to 30% by weight, and particularly preferably 5 to 20% by weight with respect to the polysiloxane of the present invention.
[0097]
Specific examples of the component (c) include the following compounds.
[0098]
Embedded image

[0099]
Embedded image

[0100]
Embedded image

[0101]
Embedded image

[0102]
Embedded image

[0103]
Embedded image

[0104]
Embedded image

[0105]
Embedded image

[0106]
Embedded image

[0107]
Embedded image

[0108]
Embedded image

[0109]
Embedded image

[0110]
Embedded image

[0111]
Embedded image

[0112]
Embedded image

[0113]
Embedded image

[0114]
Embedded image

[0115]
Embedded image

[0116]
Embedded image

[0117]
(R in the compounds (1) to (63) is a hydrogen atom or
[0118]
Embedded image

[0119]
Is a group selected from
However, at least 2 or 3 depending on the structure is a group other than a hydrogen atom, and each substituent R may not be the same group. )
[0120]
Embedded image

[0121]
Embedded image

[0122]
Embedded image

[0123]
Embedded image

[0124]
An organic basic compound can be mix | blended with the composition of this invention. This is preferable because it improves stability during storage and changes in line width due to PED are reduced. A preferable organic basic compound that can be used in the present invention is a compound that is more basic than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds are preferred. Preferable chemical environments include the structures of the following formulas (A) to (E).
[0125]
Embedded image

[0126]
Where R²⁵⁰, R²⁵¹And R²⁵²Are the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl having 6 to 20 carbon atoms. Group, where R²⁵¹And R²⁵²May combine with each other to form a ring.
[0127]
Embedded image

[0128]
In the above formula (E), R²⁵³, R²⁵⁴, R²⁵⁵And R²⁵⁶Are the same or different and represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
[0129]
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group. Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or unsubstituted Pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted amino Examples include morpholine and substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.
[0130]
Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethyl. Aminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methyl Pyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6 , 6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, -(2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, pyrimidine , 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, and the like. Absent.
[0131]
These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a nitrogen-containing basic compound is 0.001-10 weight part normally with respect to 100 weight part of photosensitive resin compositions (except a solvent), Preferably it is 0.01-5 weight part. If it is less than 0.001 part by weight, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, the sensitivity tends to decrease and the developability of the non-exposed part tends to deteriorate.
[0132]
If necessary, the positive photoresist composition of the present invention further contains two or more phenolic OH groups that promote solubility in surfactants, dyes, pigments, plasticizers, photosensitizers, and developers. And the like.
[0133]
Suitable surfactants are specifically polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene octylphenol ether, Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as oxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as rubitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303 , EF352 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101 , SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc., organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), acrylic acid-based or Le acid (co) polymer Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.).
[0134]
These surfactants may be added alone or in some combination. A preferable addition amount is 0.0005 to 0.01 part by weight with respect to 100 parts by weight of the composition (excluding the solvent). Suitable dyes include oily dyes and basic dyes. Specifically, Oil Yellow # 101, Oil Yellow # 103, Oil Pink # 312, Oil Green BG, Oil Blue BOS, Oil Blue # 603, Oil Black BY, Oil Black BS, Oil Black T-505 (oriental chemical industry) Co., Ltd.), crystal violet (CI42555), methyl violet (CI42535), rhodamine B (CI45170B), malachite green (CI42000), methylene blue (CI522015) and the like.
[0135]
Furthermore, by adding a spectral sensitizer as described below, the photoacid generator to be used is sensitized to a longer wavelength region than far ultraviolet, which has no absorption, so that the chemically amplified positive resist of the present invention is i or Sensitivity can be given to the g-line. Specific examples of suitable spectral sensitizers include benzophenone, p, p′-tetramethyldiaminobenzophenone, p, p′-tetraethylethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, anthracene, and pyrene. Perylene, phenothiazine, benzyl, acridine orange, benzoflavin, cetoflavin-T, 9,10-diphenylanthracene, 9-fluorenone, acetophenone, phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, 2-chloro- 4-nitroaniline, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, bichramid, anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tert Butylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthrone, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 3,3′-carbonyl-bis (5 7-dimethoxycarbonylcoumarin) and coronene, but are not limited thereto.
[0136]
Examples of the compound having two or more phenolic hydroxyl groups that promote solubility in a developer include polyhydroxy compounds. Preferably, polyhydroxy compounds include phenols, resorcin, phloroglucin, phloroglucid, 2,3,4- Trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone, α, α ′, α ″ -tris (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triisopropylbenzene, tris (4-hydroxyphenyl) There are methane, tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane.
[0137]
The positive type photoresist composition of the present invention is applied to a support by dissolving in the above-mentioned components in a solvent for dissolving the above components. Examples of the solvent that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2 -Heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, lactic acid Methyl, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N- methylpyrrolidone and tetrahydrofuran. These solvents are used alone or in combination.
[0138]
The positive photoresist composition of the present invention is applied on a substrate (for example, silicon / silicon dioxide coating) used in the manufacture of precision integrated circuit elements by an appropriate application method such as a spinner or coater, and then a predetermined mask. It is possible to obtain a good resist pattern by exposing through, baking and developing.
[0139]
As the developer of the positive photoresist composition of the present invention, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium phosphate, sodium metasilicate, aqueous ammonia and other inorganic alkalis, ethylamine, Primary amines such as n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, formamide And amides such as acetamide, tetramethylammonium hydroxide, trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tributylmethylammonium hydroxide, tetraethanolamine Quaternary ammonium such as monium hydroxide, methyltriethanolammonium hydroxide, benzylmethyldiethanolammonium hydroxide, benzyldimethylethanolammonium hydroxide, benzyltriethanolammonium hydroxide, tetrabromoammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide There are aqueous solutions of alkalis such as salts, cyclic amines such as pyrrole and piperidine.
[0140]
The positive photoresist composition of the present invention is basically composed of the components (a) and (b) described above, and further the component (c). In order to further improve the film property, heat resistance, etc., You may add alkali-soluble resin other than a component (a). Such an alkali-soluble resin preferably has a pKa such as a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, an imide group, a sulfonamide group, an N-sulfonylamide group, an N-sulfonylurethane group, or an active methylene group. It is a polymer having 11 or less acidic hydrogen atoms.
[0141]
Suitable alkali-soluble polymers include novolac phenolic resins, specifically phenol formaldehyde resins, o-cresol-formaldehyde resins, m-cresol-formaldehyde resins, p-cresol-formaldehyde resins, xylenol-formaldehyde resins, or a combination thereof. There are condensates and the like. Further, as described in JP-A-50-125806, together with the following phenol resin, phenol or cresol substituted with an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, such as t-butylphenol formaldehyde resin, and A condensate with formaldehyde may be used in combination. In addition, polymers containing phenolic hydroxy group-containing monomers such as N- (4-hydroxyphenyl) methacrylamide as copolymerization components, p-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, m-isopropenylphenol, p-isopropenylphenol A polymer obtained by homo- or copolymerization of the polymer, or a polymer obtained by partially etherifying or partially esterifying these polymers can also be used.
[0142]
When the resist of the positive photoresist composition of the present invention is used as the upper resist of the two-layer resist, the lower organic polymer film is etched by oxygen plasma using the upper resist pattern as a protective mask. Sufficient resistance to oxygen plasma. The oxygen plasma resistance of the positive photoresist composition of the present invention depends on the silicon content of the upper layer resist, the etching apparatus, and the etching conditions, but the etching selectivity (ratio of etching rate between the lower layer and the upper layer resist) is 10. It can be taken as large as ˜100.
[0143]
In the pattern forming method using the positive photoresist composition of the present invention, first, an organic polymer film is formed on a substrate to be processed. The organic polymer film may be various known photoresists, and examples thereof include the FH series manufactured by Fujifilm, the FHi series, the OiR series manufactured by Olin, and the PFI series manufactured by Sumitomo Chemical. The organic polymer film is formed by dissolving these in an appropriate solvent and applying the resulting solution by a spin coat method, a spray method or the like. Next, a film of the positive photoresist composition of the present invention is formed on the first layer of the organic polymer film. This is performed by dissolving the resist material in an appropriate solvent and applying the resulting solution by spin coating, spraying, or the like, as in the first layer.
The obtained two-layer resist is then subjected to a pattern forming step. As a first step, the second layer, that is, the upper layer photoresist composition film is first subjected to a pattern forming process. Mask alignment is performed as necessary, and high energy rays are irradiated through the mask to make the irradiated photoresist composition soluble in an alkaline aqueous solution and developed with the alkaline aqueous solution to form a pattern.
[0144]
Next, the organic polymer film is etched as a second stage. This operation is performed by oxygen plasma etching using the resist composition film pattern as a mask to form a fine pattern having a high aspect ratio. The etching of the organic polymer film by the oxygen plasma etching is the same technique as the plasma ashing used when the resist film is peeled off after the etching process of the substrate by the conventional photoetching operation. This operation can be performed by using, for example, oxygen as a reactive gas, that is, an etching gas, by a cylindrical plasma etching apparatus or a parallel flat slope plasma etching apparatus.
Further, the substrate is processed using this resist pattern as a mask. As a processing method, a dry etching method such as sputter etching, gas plasma etching, or ion beam etching can be used.
[0145]
The etching process by the two-layer resist method including the resist film of the present invention is completed by the resist film peeling operation. The resist layer can be removed simply by dissolving the organic polymer material of the first layer. Since this organic polymer material is an arbitrary photoresist and has not been altered (cured or the like) in the photoetching operation, an organic solvent of each known photoresist itself can be used. Alternatively, it can be peeled off without using a solvent by a process such as plasma etching.
[0146]
【Example】
Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are shown, this invention is not limited to the following Example.
[0147]
Synthesis Example 1: Synthesis of polysiloxane (C-4 ′)
After adding 22.1 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane to 200 ml of dried N, N-dimethylacetamide, 16.1 g of norbornene dicarboxylic acid anhydride was added. The reaction was allowed to proceed at 100 ° C. for 5 hours under a dry nitrogen atmosphere, and the reaction solution was returned to room temperature (this was called Reaction Intermediate A solution). 20 g of phenyltrimethoxysilane, 2 g of dimethylaminopyridine and 15 g of distilled water were added to the solution A and reacted at 50 ° C. for 3 hours and then at 130 to 140 ° C. for 12 hours. The reaction solution was neutralized with dilute hydrochloric acid, and then poured into 3 L of distilled water with stirring to obtain a white powdery polymer. This was dissolved in 200 ml of acetone and then distilled water was added with stirring to separate and remove the polymer oligomer component, and the lower layer was reprecipitated in 2 L of distilled water to obtain a white polymer. When the average molecular weight of this polymer was measured by GPC (polystyrene standard), the weight average molecular weight was 3900, and the content of components having a molecular weight of 1000 or less was 14% in terms of GPC area ratio.
[0148]
Embedded image

[0149]
Synthesis Example 2: Synthesis of polysiloxane (C-4)
After dissolving 20 g of vacuum-dried polysiloxane (C-4 ′) in 100 ml of THF, 4.3 g of tetrahydropyranyl ether and 20 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate were added and reacted at room temperature for 10 hours.
The reaction was quenched by adding triethylamine, and then added to 2 L of distilled water to precipitate a polymer, followed by vacuum drying at room temperature to obtain 19 g of the desired polysiloxane (C-4).
When the protection rate with tetrahydropyranyl ether was determined by NMR, it was 91%. When the average molecular weight of this polymer was measured in the same manner as in Synthesis Example 1, it was 4600 in weight average molecular weight.
[0150]
Embedded image

[0151]
Synthesis Example 3: Synthesis of polysiloxane (C-11 ′)
After adding 20 g of 3-chloropropyltrimethoxylane to 200 ml of dried N, N-dimethylacetamide, 38.7 g of diphenolic acid, 3.0 g of potassium iodide and DBU (1,8-diazabicyclo [5.4. 0] -7-undecene) 16.0 g was added. The reaction was carried out at 70 ° C. to 90 ° C. for 5 hours under a dry nitrogen atmosphere (this is referred to as reaction intermediate solution B). After returning the solution B to room temperature, 2 g of dimethylaminopyridine and 15 g of distilled water were added to the solution A described in Synthesis Example 1 and reacted at 50 ° C. for 3 hours and then at 130 to 140 ° C. for 12 hours. It was. The reaction solution was neutralized with dilute hydrochloric acid and then poured into 3 L of distilled water with stirring to obtain a white powdery polymer. This was dissolved in 200 ml of acetone, and then distilled water was added with stirring to separate and remove the polymer oligomer component, and the lower layer was reprecipitated in 2 L of distilled water to obtain a white polymer. When the average molecular weight of this polymer was measured by GPC (polystyrene standard), the weight average molecular weight was 3300, and the content of components having a molecular weight of 1000 or less was 8% in terms of GPC area ratio.
[0152]
Embedded image

[0153]
Synthesis Example 4: Synthesis of polysiloxane (C-11)
After 20 g of polysiloxane (C-11 ′) dried under vacuum was dissolved in 100 ml of THF, 3.3 g of ethyl vinyl ether and 20 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate were added and reacted at room temperature for 10 hours.
After the reaction was quenched by adding triethylamine, the mixture was poured into 2 L of distilled water with stirring to precipitate a polymer, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 17 g of the desired polysiloxane (C-11).
When the protection rate by ethyl vinyl ether was determined by NMR, it was 65%. The average molecular weight of this polymer was measured in the same manner as in Synthesis Example 3, and the weight average molecular weight was 3650.
[0154]
Embedded image

[0155]
Synthesis Example 5: Synthesis of polysiloxane (C-18 ')
To Intermediate A liquid of Synthesis Example 1, 20 g of Intermediate B liquid of Synthesis Example 3 and 2 g of phenyltrimethoxysilane, 2 g of dimethylaminopyridine and 23 g of distilled water are added, and 3 hours at 50 ° C., then 12 at 130 to 140 ° C. Reacted for hours. The reaction solution was neutralized with dilute hydrochloric acid and then poured into 3 L of distilled water with stirring to obtain a white powdery polymer. This was dissolved in 200 ml of acetone, and then distilled water was added with stirring to separate and remove the polymer oligomer component, and the lower layer was reprecipitated in 2 L of distilled water to obtain a white polymer. When the average molecular weight of this polymer was measured by GPC (polystyrene standard), the weight average molecular weight was 4500, and the content of components having a molecular weight of 1000 or less was 8% in terms of GPC area ratio.
[0156]
Embedded image

[0157]
Synthesis Example 6: Synthesis of polysiloxane (C-18)
After the polysiloxane (C-18 ′) was vacuum-dried, 20 g thereof was dissolved in 100 ml of THF. After adding 4.8 g of di-t-butyl dicarbonate, 2.8 g of triethylamine was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further reacted at room temperature for 10 hours. The mixture was poured into 2 L of distilled water with stirring to precipitate a polymer, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 18.2 g of the desired polysiloxane (C-18).
When the t-BOC conversion ratio was determined by NMR, it was 72%. When the average molecular weight of this polymer was measured in the same manner as in Synthesis Example 5, it was 5100.
[0158]
Embedded image

[0159]
Example 1
2 g of polysiloxane (C-4) as an acid-decomposable polysiloxane (component (a)) and triphenylsulfonium-2,4,6-triisopropylphenylsulfonate 0 as a compound that generates an acid upon exposure (component (b)) 0.08 g and 0.012 g of triphenylimidazole were dissolved in 19.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and microfiltered with a 0.1 μm membrane filter.
A silicon wafer is coated with FHi-028D resist (manufactured by Fujifilm Auline, i-line resist) using a Canon coater CDS-650 and baked at 90 ° C. for 90 seconds to obtain a uniform film having a thickness of 0.83 μm. It was. When this was further heated at 200 ° C. for 3 minutes, the film thickness became 0.71 μm. The silicon-containing resist prepared as described above was applied on this, baked at 90 ° C. for 90 seconds, and coated to a thickness of 0.20 μm.
[0160]
The wafer thus obtained was exposed to a KrF excimer laser stepper FPA-3000EX3 manufactured by Canon with a resolution mask and changing the exposure amount and focus. Then, after heating at 120 ° C. for 90 seconds in a clean room, the film was developed with tetramethylammonium hydroxide developer (2.38%) for 60 seconds, rinsed with distilled water and dried to obtain a pattern. When observed with a scanning electron microscope, the sensitivity was 37 mJ / cm.²The line / space of 0.15 μm was resolved. The rectangularity of the cross section was evaluation A.
In addition, the rectangularity of the cross section was compared by three-step evaluation as follows. That is, the angle between the substrate and the side wall of the resist pattern was measured, and 80 ° or more and 90 ° or less was evaluated as A, 70 ° or more and less than 80 ° was evaluated as B, and less than 70 ° was evaluated as C. Further, the above wafer was subjected to an ULVAC parallel plate type reactive ion etching apparatus, the etching gas was oxygen, the pressure was 20 mTorr, and the applied power was 100 mW / cm.²Etching was performed for 15 minutes under the conditions described above. The results were observed with a scanning electron microscope. The dimensional shift of the 0.15 μm pattern was 0.005 μm.
[0161]
Examples 2-14
Example 1 except that the polysiloxane (component (a)) and component (b) shown in Table 1 were used in place of the acid-decomposable polysiloxane (component (a)) and component (b) in Example 1, respectively. A positive photoresist was prepared in the same manner as in Example 1, and exposed, developed, and etched in the same manner as in Example 1.
The obtained resist performance is summarized in Table 2.
[0162]
Example 15
1.9 g of polysiloxane (C-11) as the acid-decomposable siloxane (component (a)), 0.12 g of triphenylsulfonium-2,4,6-triisopropylphenylsulfonate as the acid-generating compound (component (b)), 0.012 g of triphenylimidazole and compound example (60) (where R = —CH₂COOC (CH_Three)_ThreeA positive photoresist was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.143 g was used as the component (c). Further, application, exposure, development and etching were performed in the same manner as in Example 1, and the results were observed with a scanning electron microscope. The prepared resists are shown in Table 3, and the evaluation results are shown in Table 4, respectively.
[0163]
Examples 16-28
Except for using the acid-decomposable siloxane in Example 15 and the siloxane, (b) and (c) components shown in Table 3 in place of the (b) component and (c) component, respectively, exactly the same as in Example 15. A positive photoresist was prepared and exposed, developed and etched in the same manner as in Example 15. The resist performance obtained is summarized in Table 4.
[0164]
Comparative Example 1
A resist shown in Table 7 was prepared using the following polysiloxane D-1 instead of the polysiloxane of Example 1. Coating, exposure, development, and etching were performed in exactly the same manner as in Example 1, and observed with a scanning electron microscope as in Example 1. The results are shown in Table 8.
[0165]
Comparative Example 2
The following polysiloxane D-2 was used in place of the polysiloxane of Example 1, and the resists shown in Table 7 were prepared. The coating, exposure, development, and etching processes were performed in the same manner as in Example 1. Similarly, it was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in Table 8.
The polysiloxane used in the comparative example is as follows.
[0166]
Embedded image

[0167]
[Table 1]

[0168]
[Table 2]

[0169]
[Table 3]

[0170]
[Table 4]

[0171]
[Table 5]

[0172]
[Table 6]

[0173]
[Table 7]

[0174]
[Table 8]

[0175]
From the results shown in Table 2, Table 4, and Table 5, the following is clear. The positive photoresist composition of the present invention using the polysiloxane of the present invention provides a resist having high resolving power, good rectangularity and small dimensional shift after etching, and has a good balance of these characteristics.
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 not using the polysiloxane of the present invention are inferior in the balance of the above characteristics.
[0176]
【The invention's effect】
The positive photoresist composition of the present invention using the polysiloxane of the present invention provides a rectangular resist with high sensitivity and high resolution. Furthermore, when used as an upper layer resist in a two-layer resist system, a fine pattern with a high aspect ratio can be formed with little dimensional shift when transferring the pattern to the lower layer using an oxygen-based plasma etching process.

Claims (5)

A positive photoresist composition comprising an acid-decomposable polysiloxane containing at least a structural unit represented by the following general formula (I).

In the formula (I), L ₁ represents at least one divalent linking group selected from -A-NHCO-, -A-NHCOO-, -A-NHCONH-, -A-CONH-, and -A-OCONH-. Represents. A represents a single bond or an arylene group. X ₁ represents an aromatic ring group or an alicyclic group. Q represents a hydrogen atom or an acid-decomposable group, but not all Qs become hydrogen atoms in the polysiloxane containing the general formula (I). n represents an integer of 1 to 6. At least the structural unit represented by the general formula (I) according to claim 1 and the following general formula ( II A positive photoresist composition comprising an acid-decomposable polysiloxane containing both of the structural units represented by

  formula( II L is -A-OCO-, -A-COO-, -A-NHCO-, -A-NHCOO-, -A-NHCONH-, -A-CONH-, -A-OCONH- and -A-. It represents at least one divalent linking group selected from S-. A represents a single bond or an arylene group. X represents a divalent linking group. Z is

  R represents a hydrogen atom or a group capable of decomposing with an acid. Y represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. l represents an integer of 1 to 3, m represents an integer of 1 to 3, and n represents an integer of 1 to 6. (A) the acid-decomposable polysiloxane according to claim 1 or 2, and
(B) Compound that decomposes upon exposure to generate acid
A positive photoresist composition comprising: Further, (c) a phenolic compound in which the phenolic hydroxyl group contained in the molecule is partially or completely protected by a group decomposable by an acid, or a carboxyl group contained in the molecule is a group by a group decomposable by an acid. 4. The positive photoresist composition according to claim 3, which contains an aromatic or aliphatic carboxylic acid compound which is protected or completely protected. A pattern forming method, comprising: forming a resist film from the positive photoresist composition according to claim 1; and exposing and developing the resist film.