JP4037018B2 - Positive photoresist composition - Google Patents

Description

【００１３】
式（Ｉ）中、Ｒ¹〜Ｒ³は、それぞれ独立にアルキル基、ハロアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、又はトリアルキルシリルオキシ基を表す。ｎは０または１を表す。
一般式（IIａ)
【００１４】
【化５】

【００１５】
式（IIａ）中、Ｙは水素原子、メチル基、シアノ基、塩素原子から選ばれる基を表す。Ｌは単結合もしくは２価の連結基を表す。Ｑは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。
式（IIｂ）
【００１６】
【化６】

【００１７】
式（IIｂ）中、Ｘ¹とＸ²は、それぞれ独立に酸素原子、イオウ原子、−ＮＨ−、−ＮＨＳＯ₂−から選ばれた基を表す。なお、Ｘ ¹ とＸ ² の各々について、−ＮＨＳＯ ₂ −であるときは、−ＮＨＳＯ ₂ −における窒素原子が一般式（ II ｂ）に示すカルボニル基に結合する。
Ｌ¹とＬ²は、それぞれ独立に単結合もしくは２価の連結基を表す。Ａ¹は、−Ｑ又は−ＣＯＯＱを表すが、Ｘ¹が酸素原子で、Ｌ¹が単結合を表す場合にはＡ¹は−Ｑを表す。
Ａ²は水素原子、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＨ、―ＣＯＯＲ'、−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ''、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良い環状炭化水素基、アルコキシ基、又は−ＣＯＯＱを表す（ここでＲ'、Ｒ''はそれぞれ独立に、置換基を有していても良いアルキル基を表す。）。
Ｑは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。
【００１８】
（２） 前記一般式（Ｉ）におけるｎが１である事を特徴とする上記（１）記載のポジ型フォトレジスト組成物。
（３） 上記（Ｂ）成分が、活性光線または放射線の照射により有機スルホン酸を発生する化合物である事を特徴とする上記（１）又は（２）記載のポジ型フォトレジスト組成物。
（４） 前記活性光線または放射線の照射により有機スルホン酸を発生する化合物が、下記（Ｂ１）〜（Ｂ６）からなる群のいずれかに属する化合物である事を特徴とする上記（３）記載のポジ型フォトレジスト組成物。
（Ｂ１）有機スルホン酸アニオンをカウンターアニオンとして有するスルホニウム塩化合物
（Ｂ２）有機スルホン酸アニオンをカウンターアニオンとして有するヨードニウム塩化合物
（Ｂ３）有機ジスルホン誘導体化合物
（Ｂ４）イミノスルホネート誘導体化合物
（Ｂ５）ジアゾジスルホン誘導体化合物
（Ｂ６）ジアゾケトスルホン誘導体化合物
【００１９】
本発明においては、特定の繰り返し単位を有するシリコン含有酸分解性樹脂とともに、有機塩基性化合物と特定の界面活性剤を併用することで、パターンの矩形性及びラインエッジラフネスが改良される。その機構は明らかではないが、有機塩基性化合物と特定の界面活性剤が協働的に働いて、ライン側壁及びエッジ部分に相当するエリアの上記酸分解性樹脂の酸分解性基分解率、及びそれに起因する現像液溶解性が制御されたものと推定される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の（Ａ）の樹脂について説明する。
繰り返し構造単位(I)において、Ｒ¹〜Ｒ³は、それぞれ独立にアルキル基、ハロアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシリルオキシ基から選ばれる基を表す。
上記アルキル基としては、炭素数１〜１０の直鎖または分岐のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基である。
ハロアルキル基としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基が挙げられる。
【００２１】
アルコキシ基としては、炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルコキシ基であり、更に好ましくはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、中でも特に好ましいのはメトキシとエトキシ基である。
【００２２】
トリアルキルシリルのアルキル基としては炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、中でも最も好ましいのはメチル基である。
トリアルキルシリルオキシ基のアルキル基としては炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基であり、中でも最も好ましいのはメチル基である。
ｎは０または１を表し、好ましくは１である。これにより、エッジラフネスが一層良好となる。
【００２３】
繰り返し単位(IIa)において、Ｙは水素原子、メチル基、シアノ基、塩素原子から選ばれる基を表す。Ｌは単結合もしくは２価の連結基を表す。Ｑは水素原子または酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。
酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基は、露光により（Ｂ）成分から発生した酸により、樹脂から分解／離脱して−ＣＯＯＨ基を発生する基である。そのような基としては具体的には、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基等の３級アルキル基、イソボロニル基、１−エトキシエチル基、１−ブトキシエチル基、１−イソブトキシエチル基、１−シクロヘキシルオキシエチル基等の１−アルコキシエチル基、１−メトキシメチル基、１−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフルフリル基、トリアルキルシリル基、３−オキソシクロヘキシル基、２−メチルーアダマンチル基、メバロニックラクトン残基、２−（γ―ブチロラクトニルオキシカルボニル）−２−プロピル基等を挙げることができる。
【００２４】
上記一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００２５】
【化７】

【００２６】
繰り返し単位(IIb)において、Ｘ¹とＸ²はそれぞれ独立に酸素原子、イオウ原子、−ＮＨ−、−ＮＨＳＯ₂−から選ばれた基を表す。Ｌ¹とＬ²はそれぞれ独立に単結合もしくは２価の連結基を表す。
【００２７】
上記Ｌ¹とＬ²における２価の連結基としては、具体的にはアルキレン基、置換アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、ウレア基よりる群から選択される単独あるいは２つ以上の基の組み合わせが挙げられる。
上記Ｌ¹とＬ²におけるアルキレン基、置換アルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔Ｃ（Ｒa )(Ｒb ）〕r −
式中、Ｒa 、Ｒb は、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。ｒは１〜１０の整数を表す。
【００２８】
Ａ²は水素原子、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＨ、―ＣＯＯＲ'、−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ''、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良い環状炭化水素基、アルコキシ基、又は−ＣＯＯＱを表す（ここでＲ'、Ｒ''はそれぞれ独立に、置換基を有していても良いアルキル基を表す。）。
Ａ²、Ｒ' 、R'' における、アルキル基としては、炭素数１〜１０の直鎖または分岐のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基である。同じくアルコキシ基としては、炭素数１〜６の直鎖または分岐のアルコキシ基であり、更に好ましくはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、中でも特に好ましいのはメトキシとエトキシ基である。
同じくＱは、繰り返し単位(IIa)のＱと同様な基が挙げられる。
上記アルキル基、アルコキシ基の更なる置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等のアルコキシ基等が挙げられる。
Ａ²の環状炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、２−メチル−２−アダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、イソボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基等を挙げることができる。これらの環状炭化水素基の環を形成する結合の中に、エステル結合又はカルボニル結合を有していてもよい。
環状炭化水素基の更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、アシルオキシ基等を挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッソ素原子、沃素原子等を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものを挙げることができ、アシル基としてはホルミル基、アセチル基等を挙げることができ、アシルオキシ基としてはアセトキシ基等を挙げることができる。
【００２９】
上記一般式（IIa）で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００３０】
【化８】

【００３１】
【化９】

【００３２】
上記一般式（IIb）で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００３３】
【化１０】

【００３４】
【化１１】

【００３５】
【化１２】

【００３６】
【化１３】

【００３７】
【化１４】

【００３８】
本発明に係る樹脂は、本発明の効果が有効に得られる範囲内で、更に以下のような単量体が該樹脂を構成する繰り返し単位を与えるものとして共重合されていてもよいが、下記単量体に限定されるものではない。
これにより、前記樹脂に要求される性能、特に（１）塗布溶剤に対する溶解性、（２）製膜性（ガラス転移点）、（３）アルカリ現像性、（４）膜べり（親疎水性、アルカリ可溶性基選択）、（５）未露光部の基板への密着性、（６）ドライエッチング耐性、の微調整が可能となる。
このような共重合単量体としては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を１個有する化合物などを挙げることができる。
【００３９】
具体的には、例えばアクリル酸エステル類、例えばアルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい）アクリレート（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−ｔ−オクチル、クロルエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート２，２−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、５−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートなど）；
【００４０】
メタクリル酸エステル類、例えばアルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい。）メタクリレート（例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、５−ヒドロキシペンチルメタクリレート、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど）；
【００４１】
アクリルアミド類、例えばアクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、（アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミド（アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−２−アセトアミドエチル−Ｎ−アセチルアクリルアミドなど；
【００４２】
メタクリルアミド類、例えばメタクリルアミド、Ｎ−アルキルメタクリルアミド（アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルメタクリルアミド（アルキル基としてはエチル基、プロピル基、ブチル基などがある。）、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルメタクリルアミドなど；
【００４３】
アリル化合物、例えばアリルエステル類（例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルなど）、アリルオキシエタノールなど；
【００４４】
ビニルエーテル類、例えばアルキルビニルエーテル（例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、１−メチル−２，２−ジメチルプロピルビニルエーテル、２−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテルなど）；
【００４５】
ビニルエステル類、例えばビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレートなど；
【００４６】
イタコン酸ジアルキル類（例えばイタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど）；
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等がある。
【００４７】
本発明における（Ａ）樹脂において、一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位、ならびに繰り返し単位(IIa)と(IIb)の内少なくとも一方の繰り返し単位の含有量は、所望のレジストの酸素プラズマエッチング耐性、感度、パターンのクラッキング防止、基板密着性、レジストプロファイル、さらには一般的なレジストの必要用件である解像力、耐熱性、等を勘案して適宜設定することができる。一般的に、本発明の（Ａ）樹脂において、一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、１０〜９０モル％であり、好ましくは１５〜７０モル％、さらに好ましくは２０〜５０モル％である。
また繰り返し単位(IIa)と(IIb)の内少なくとも一方の繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、１０〜９０モル％であり、好ましくは２０〜８０モル％であり、更に好ましくは２５〜５０モル％である。
【００４８】
本発明の（Ａ）樹脂は、一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位に相当する単量体、一般式(IIa)と(IIb) のうち少なくともいずれかの繰り返し単位に相当する単量体を重合触媒存在下で共重合することによって得られる。別法として、重合触媒としてラジカル重合開始剤を用いる場合には、共重合性の観点から、一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位に相当する単量体及び一般式(IIa)と一般式（IIb）の繰り返し単位に相当する単量体にさらに無水マレイン酸を共重合し、これら得られた共重合体の無水マレイン酸に由来する繰り返し単位を、塩基性あるいは酸性条件下でのアルコール類との開環エステル化あるいは加水分解を実施し、その後生成したカルボン酸部を所望の置換基に変換する方法も適用できる。
【００４９】
本発明に係る樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ法によりポリスチレン換算値として、好ましくは１，０００〜２００，０００である。重量平均分子量が１，０００未満では耐熱性やドライエッチング耐性の劣化が見られるため余り好ましくなく、２００，０００を越えると現像性が劣化したり、粘度が極めて高くなるため製膜性が劣化するなど余り好ましくない結果を生じる。
【００５０】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物において、本発明に係わる（Ａ）樹脂の組成物全体中の配合量は、全レジスト固形分中４０〜９９．９９重量％が好ましく、より好ましくは５０〜９９．９７重量％である。
【００５１】
次に（Ｂ）活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物について説明する。
本発明で使用される活性光線また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る公知の光（４００〜２００ｎｍの紫外線、遠紫外線、特に好ましくはｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマーレーザー光、ＡｒＦエキシマーレーザー光、電子線、Ｘ線、分子線またはイオンビームにより酸を発生させる化合物およびそれらの混合物を適宜に選択して用いることができる。
本発明で使用される活性光線また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およ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 etal,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 Re 27,992号、特開平3-140140号等に記載のアンモニウム塩、D.C.Necker etal,Macromolecules,17,2468(1984)、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 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 etal, Macromorecules, 10(6), 1307(1977)、Chem.&Eng. News, Nov. 28, p31(1988)、欧州特許第104,143 号、米国特許第339,049号、同第410,201号、特開平2-150,848号、特開平2-296,514 号等に記載のヨードニウム塩、J.V.Crivello etal, Polymer J.17,73 (1985)、J.V.Crivello etal. J.Org.Chem.,43,3055(1978)、W.R.Watt etal, J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,22,1789(1984)、J.V.Crivello etal,Polymer Bull.,14,279(1985)、J.V.Crivello etal,Macromorecules,14(5),1141(1981)、J.V.Crivello etal, J.PolymerSci.,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 etal, Macromorecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello etal, J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed., 17,1047(1979)等に記載のセレノニウム塩、C.S.Wen etal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 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 etal, J. Polymer Sci.,25,753(1987)、E.Reichmanis etal, J. Pholymer Sci.,Polymer Chem. Ed.,23,1(1985)、Q.Q.Zhu etal, J.Photochem.,36, 85, 39, 317(1987)、 B.Amit etal, Tetrahedron Lett., (24)2205(1973)、 D.H.R. Barton etal, J.Chem Soc.,3571(1965)、P.M.Collins etal, J.Chem.SoC.,PerkinI,1695(1975)、 M. Rudinstein etal, Tetrahedron Lett.,(17),1445(1975)、J.W.Walker etal J.Am.Chem.Soc.,110,7170(1988)、S.C.Busman etal, J. Imaging Technol., 11(4), 191(1985)、 H.M.Houlihan etal, Macormolecules, 21, 2001(1988)、 P.M. Collins etal, J. Chem. Soc., Chem. Commun.,532(1972)、S.Hayase etal, Macromolecules,18,1799(1985)、 E.Reichman etal, J.Electrochem.Soc., Solid State Sci. Technol.,130(6)、 F.M.Houlihan etal,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０−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、M.TUNOOKA etal, Polymer Preprints Japan,35(8)、G. Berner etal, J.Rad.Curing,13(4)、 W.J.Mijs etal, Coating Technol., 55(697), 45(1983), Akzo、H.Adachi etal, Polymer Preprints,Japan,37(3)、欧州特許第0199,672号、同84515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または側鎖に導入した化合物、たとえば、M. E. Woodhouse etal, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586(1982)、S.P.Pappas etal, J.Imaging Sci.,30(5),218(1986)、S.Kondo etal, Makromol.Chem.,Rapid Commun.,9,625(1988)、Y. Yamadaetal, Makromol. Chem.,152, 153, 163(1972)、J.V.Crivello etal, J. PolymerSci.,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】
上記活性光線また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または一般式（ＰＡＧ２）で表されるＳ−トリアジン誘導体。
【００５６】
【化１５】

【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をしめす。Ｙは塩素原子または臭素原子を示す。
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１６】

【００５９】
【化１７】

【００６０】
【化１８】

【００６１】
（２）下記の一般式（ＰＡＧ３）で表されるヨードニウム塩、または一般式（ＰＡＧ４）で表されるスルホニウム塩。
【００６２】
【化１９】

【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、メルカプト基およ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のアルキル基およ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、ヒロドキシ基およ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つおよびＡｒ¹、Ａｒ²はそれぞれの単結合また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２０】

【００６９】
【化２１】

【００７０】
【化２２】

【００７１】
【化２３】

【００７２】
【化２４】

【００７３】
【化２５】

【００７４】
【化２６】

【００７５】
【化２７】

【００７６】
【化２８】

【００７７】
【化２９】

【００７８】
【化３０】

【００７９】
【化３１】

【００８０】
【化３２】

【００８１】
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 etal,J.Am.Chem.Soc.,91,145(1969)、A.L.Maycok etal, J.Org.Chem.,35,2532,(1970)、E.Goethas etal, Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546, (1964) 、H.M.Leicester、 J. Ame. Chem.Soc., 51,3587(1929)、J.V.Crivello etal, J.Polym.Chem.Ed.,18,2677(1980)、米国特許第2,807,648 号および同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。
【００８２】
（３）下記一般式（ＰＡＧ５）で表されるジスルホン誘導体または一般式（ＰＡＧ６）で表されるイミノスルホネート誘導体。
【００８３】
【化３３】

【００８４】
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。
【００８５】
【化３４】

【００８６】
【化３５】

【００８７】
【化３６】

【００８８】
【化３７】

【００８９】
【化３８】

【００９０】
【化３９】

【００９１】
（４）下記一般式（ＰＡＧ７）で示されるジアゾジスルホン誘導体化合物。
【００９２】
（ＰＡＧ７）
【化４０】

【００９３】
ここでＲ²¹、Ｒ²²は、それぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、シクロアルキル基、置換基を有していても良いアリール基を表す。
ここでアルキル基としては、炭素数が１〜２０までの直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、さらに好ましくは炭素数１〜１２の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基もしくはシクロヘキシル基が好ましい。アリール基としては、炭素数６〜１０の置換基を有していても良いアリール基が好ましい。ここで置換基としては、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アセチル基などが挙げられる。
【００９４】
ジアゾジスルフォン誘導体化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
ビス（メチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（エチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（プロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ヘプチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（オクチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ノニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（デシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ドデシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ベンジルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−クロロベンジルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−クロロベンジルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−メトキシフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（３−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２、４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２、５−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（３、４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２、４、６−トリメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−フルオロフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジフルオロフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４、６−トリフルオロフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−ニトロフェニルスルホニル）ジアゾメタン
【００９５】
（５）下記一般式（ＰＡＧ８）で示されるジアゾケトスルホン誘導体化合物。
【００９６】
（ＰＡＧ８）
【化４１】

【００９７】
ここでＲ²¹，Ｒ²²は、上記（ＰＡＧ７）のＲ²¹、Ｒ²²と同義である。
ジアゾケトスルフォン誘導体化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
【００９８】
メチルスルホニルーベンゾイルージアゾメタン、エチルスルホニルーベンゾイルージアゾメタン、メチルスルホニルー４−ブロモベンゾイルージアゾメタン、エチルスルホニルー４−ブロモベンゾイルージアゾメタン、フェニルスルホニルーベンゾイルージアゾメタン、フェニルスルホニルー２−メチルフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー３−メチルフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー４−メチルフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー３−メトキシフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー４−メトキシフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー３−クロロベンゾイルージアゾメタン、フェニルスルホニルー４−クロロフェニルージアゾメタン、トリルスルホニルー３−クロロベンゾイルージアゾメタン、トリルスルホニルー４−クロロフェニルージアゾメタン、フェニルスルホニルー４−フルオロフェニルージアゾメタン、トリルスルホニルー４−フルオロフェニルージアゾメタン
【００９９】
上記の中でも、活性光線または放射線の照射により分解して有機スルホン酸を発生する化合物が好適に使用できる。ここで、有機スルホン酸としては、有機基を有するスルホン酸であり、その有機基としては、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いフェニル基、置換基を有していても良いナフチル基等が挙げられる。その置換基としては、炭素数１〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等が挙げられる。有機基としては、具体的には、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−アミル基、ｉ−アミル基、ｔ−アミル基、ｓ−アミル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、クロロエチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロオクチル基等の置換アルキル基、フェニル基、トシル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、ヨードフェニル基、フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基等の置換フェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、メトキシナフチル基、クロロフェニル基、ブロモナフチル基、ヨードナフチル基等の置換ナフチル基が挙げられる。この有機基の中でもフッ素原子を有する基が特に好ましい。
【０１００】
この様な化合物としては、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ６）の化合物が挙げられる。これらの（Ｂ１）〜（Ｂ６）の化合物は、前述の一般式（ＰＡＧ−１）〜（ＰＡＧ−８）で示される化合物のうち有機スルホン酸を発生するものに相当する。
（Ｂ１）有機スルホン酸アニオンをカウンターアニオンとして有するスルホニウム塩化合物
（Ｂ２）有機スルホン酸アニオンをカウンターアニオンとして有するヨードニウム塩化合物
（Ｂ３）有機ジスルホン誘導体化合物
（Ｂ４）イミノスルホネート誘導体化合物
（Ｂ５）ジアゾジスルホン誘導体化合物
（Ｂ６）ジアゾケトスルホン誘導体化合物
【０１０１】
光酸発生剤としては、活性光線または放射線の照射により有機スルホン酸を発生する（Ｂ−３）〜（Ｂ−６）化合物が、解像力が良好なことから好ましく、特にフッ素化有機スルホン酸を発生する（Ｂ−３）〜（Ｂ−６）化合物は感度が高く好ましい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、（Ｄ）有機塩基性化合物を含有する。有機塩基性化合物としては、以下の構造を有する化合物が挙げられる。
【０１０４】
【化４２】

【０１０５】
ここで、Ｒ²⁵⁰、Ｒ²⁵¹およびＲ²⁵²は、同一または異なり、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または炭素数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。
【０１０６】
【化４３】

【０１０７】
（式中、Ｒ²⁵³、Ｒ²⁵⁴、Ｒ²⁵⁵およびＲ²⁵⁶は、同一または異なり、炭素数１〜６のアルキル基を示す）
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を２個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。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ーゾル、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。
【０１０８】
好ましい具体的化合物として、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）モルフォリン、１，５−ジアザビシクロ〔４，３，０〕ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕ウンデカ−７−エン、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−ヒドロキシエチルモルホリン、Ｎ−ベンジルモルホリン、シクロヘキシルモルホリノエチルチオウレア（ＣＨＭＥＴＵ）等の３級モルホリン誘導体、特開平１１−５２５７５号公報に記載のヒンダードアミン類（例えば該公報〔０００５〕に記載のもの）等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【０１０９】
特に好ましい具体例は、１,５−ジアザビシクロ[４.３.０]−５−ノネン、１,８−ジアザビシクロ[５.４.０]−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、１,４−ジアザビシクロ[２.
２.２]オクタン、４−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、４,４−ジメチルイミダゾリン、ピロール類、ピラゾール類、イミダゾール類、ピリダジン類、ピリミジン類、ＣＨＭＥＴＵ等の３級モルホリン類、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバゲート等のヒンダードアミン類等を挙げることができる。
【０１１０】
中でも、１，５−ジアザビシクロ〔４，３，０〕ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕ウンデカ−７−エン、１，４−ジアザビシクロ〔２，２，２〕オクタン、４−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、ＣＨＭＥＴＵ、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバゲートが好ましい。
【０１１１】
これらの有機塩基性化合物は、単独であるいは２種以上組み合わせて用いられる。有機塩基性化合物の使用量は、レジスト組成物の全固形分に対し、通常、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜５重量％である。０．００１重量％未満では上記有機塩基性化合物の添加の効果が得られない。一方、１０重量％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。
【０１１２】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、（Ｅ）の界面活性剤を含有する。即ち、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤、ノニオン系界面活性剤の少なくとも１種の界面活性剤を含有する。中でもフッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤が特に好ましい。
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08（大日本インキ（株）製）、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106（旭硝子（株）製）等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341（信越化学工業（株）製）もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
【０１１３】
他の界面活性剤としては、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−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等を挙げることができる。
（Ｅ）界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分を基準として、通常０．００１重量％〜２重量％、好ましくは０．０１重量％〜１重量％である。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
【０１１４】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、上記（Ａ）成分，（Ｂ）成分を溶解する溶剤を含有する。その溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸アルキルエステル類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、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等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、２−ヘプタノン、γ−プチロラクトン、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等のアルコキシプロピオン酸アルキル類、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等のピルビン酸アルキルエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド等から選ばれる少なくとも１種の溶剤を用いて塗布される。
【０１１５】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、上記以外の界面活性剤、光増感剤、および現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
【０１１６】
本発明のこのようなポジ型フォトレジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚は０．４〜１．５μｍが好ましい。
上記組成物を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、ベ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。ここで露光光としては、好ましくは２５０ｎｍ以下、より好ましくは２２０ｎｍ以下の波長の遠紫外線である。具体的には、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ₂エキシマレーザー（１５７ｎｍ）、Ｘ線、電子ビーム等が挙げられ、特にＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）が好ましい。
【０１１７】
本発明の遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等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等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。
合成例（１） （樹脂（１）の合成）
トリメチルアリルシラン１１．４ｇ、無水マレイン酸９．８ｇ、アクリロニトリル５．３ｇを乾燥ＴＨＦ３４ｇに加えた後、窒素気流下６５℃に加熱した。反応温度が安定したところで和光純薬（株）製開始剤Ｖ−６５を前記モノマーの総モル数の１０ｍｏｌ％加え反応を開始させた。 ６時間反応させた後、反応混合物をＴＨＦで２倍に希釈した後、大量のヘキサン中に投入し、白色粉体を析出させた。 次に残存モノマーおよび低分子成分の低減のため、析出した粉体をアセトンに溶解した後、そこへ少しづつヘキサンを添加するようにしてポリマーを沈殿させた。 沈殿したポリマーをヘキサン／アセトン（８／２）にて洗浄、乾燥した後、アセトン１００ｍｌに溶かし、そこへｔ−ブタノール１０ｇおよび４−ジメチルアミノピリジン１２．２ｇを添加し、８０℃で６時間反応さた。
反応液の温度が２０℃に下げたところでヨウ化メチル１５ｇを加え、室温にで６時間反応させた。減圧で溶媒を留去し、濃縮させた後、ポリマーを蒸留水１Ｌに投入し、再沈した。ついで減圧で乾燥を行い、樹脂（１）を得た。
得られた樹脂（１）の分子量はＧＰＣ測定の結果、ポリスチレンを標準サンプルとして重量平均で６６００であり、分子量１０００以下の成分の含有量はＧＰＣの面積比で４％であった。
【０１２３】
上記と同様な方法で樹脂（２）〜（４）を得た。
樹脂（１）〜（４）の各繰り返し単位のモル比率と重量平均分子量を以下の構造式と表１に示す。
【０１２４】
【化４４】

【０１２５】
（実施例１）
酸分解性樹脂（Ａ）成分として樹脂（１） ２ｇ、
露光により酸を発生する化合物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、および
ＤＢＵ ０．０１２ｇ、
下記記載の界面活性剤Ｗ−１ ０．００３g
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組成物を塗布、９０℃、９０秒ベークして０．２０μｍの膜厚で塗設した。
【０１２６】
こうして得られたウェハーをＡｒＦエキシマレーザーステッパー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、０．１５μｍのライン／スペースが解像していた（解像力）。断面の矩形性は評価Ａであった。ラフネスは、評価Ａであった。
【０１２７】
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。
ラフネスは、０．１５μｍのラインアンドスペースパターンにおけるラインエッジ部分のラフネス（凹凸）の大きさをＳＥＭにて観察して目視評価した。良好な方から順にＡ，Ｂ，Ｃの３段階で評価し、ラインエッジにラフネス（凹凸）が殆ど見られないものをＡとし、ラインエッジにラフネス（凹凸）が少し見られるものをＢとし、ラインエッジにラフネス（凹凸）が明らかに見られるものをＣとした。
【０１２８】
（実施例２〜４）
実施例１におけるレジスト組成物の代わりに、それぞれ表１に示した処方のレジスト組成物を用いた以外は、実施例１と全く同じにしてポジ型フォトレジスト組成物を調整し、実施例１と同様にして露光、現像処理を行った。得られた性能について表３に示した。
【０１２９】
また、界面活性剤としては、
Ｗ−１：メガファックＦ１７６（大日本インキ（株）製）（フッ素系）
Ｗ−２：メガファックＲ０８（大日本インキ（株）製）（フッ素及びシリコーン系）
Ｗ−３：ポリシロキサンポリマーＫＰ−３４１（信越化学工業（株）製）
Ｗ−４：ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
を表す。
【０１３０】
（比較例１）
実施例１において、表２に示すように、下記有機塩基性化合物及び／又はフッ素系、シリコン系又はノニオン系界面活性剤を除いた以外は、実施例１と全く同じにしてポジ型フォトレジスト組成物を調整し、実施例１と同様にして露光、現像処理を行った。得られた性能について表４に示した。
（比較例２〜１２）
比較例１と同様にして、表２に記載の処方の組成物について評価した。その結果を表４に示した。
【０１３１】
【表１】

【０１３２】
【表２】

【０１３３】
【表３】

【０１３４】
【表４】

【０１３５】
上記結果をみると、本発明の組成物は、評価項目全てにおいて優れた性能を示した。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明により、半導体デバイスの製造において、高解像力を有し、しかも矩形形状を有するフォトレジストを与えるポジ型レジスト組成物を提供することができ、更にラインパターンのエッジラフネスが少ないポジ型レジスト組成物を提供することができる。[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.
[0003]
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.
Further, in recent years, with the increasing 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]
Furthermore, in the manufacture of VLSIs that require processing of ultrafine patterns with line widths of less than half a micron, the wavelength used for lithography equipment used in lithography has become shorter, and now KrF excimer laser light and ArF excimers are used. The use of laser light has been studied. In such short-wavelength photolithography, a resist called a chemical amplification type is generally used. In particular, when ArF excimer laser light is used, it is not appropriate to introduce a phenol structure into the binder resin which is the main component of the resist from the viewpoint of optical transparency of the film, and tertiary such as t-butyl ester. In general, a resin polymer containing a structure capable of generating a carboxylic acid by being decomposed by an acid, such as an ester, a 1-alkyladamantyl ester, or a THP protected form of a carboxylic acid, is used as a binder.
[0009]
As an example of a Si-containing resist containing an image-forming site that is transparent to ArF excimer laser light, a terpolymer comprising maleic anhydride-unsaturated carboxylic acid t-butyl ester-allyltrimethylsilane is disclosed in JP-A-5-11450. It is disclosed. Although this resist is excellent in resolving power for processing ultrafine patterns, it has a problem that the rectangularity of the line pattern and the edge roughness of the line pattern are poor. Here, the edge roughness is when the top and bottom edges of the resist line pattern irregularly fluctuate in the direction perpendicular to the line direction due to the characteristics of the resist. This means that the edges appear uneven.
[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 pattern having a high resolution 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 reduced edge roughness of a line pattern.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on resist compositions in a positive chemical amplification system, the present inventors can achieve the object of the present invention by using an acid-decomposable resin copolymerized with a specific repeating unit and a specific additive. I found out. That is, the present invention is the following positive photoresist composition.
(1) (A) a repeating unit represented by the following general formula (I) and a repeating unit represented by at least one of the following general formulas (IIa) and (IIb): A resin with increased solubility in developer,
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation,
(C) Organic solvent for dissolving the above (A) and (B)
(D) an organic basic compound,
(E) At least one of fluorine-based and / or silicon-based surfactants and nonionic surfactants
A positive photoresist composition comprising:
Formula (I)
[0012]
[Formula 4]

[0013]
In formula (I), R¹~ R^ThreeEach independently represents an alkyl group, a haloalkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a trialkylsilyl group, or a trialkylsilyloxy group. n represents 0 or 1.
Formula (IIa)
[0014]
[Chemical formula 5]

[0015]
  In formula (IIa), Y represents a group selected from a hydrogen atom, a methyl group, a cyano group, and a chlorine atom. L represents a single bond or a divalent linking group. QIs acidIt represents a group capable of decomposing to generate a carboxylic acid.
Formula (IIb)
[0016]
[Chemical 6]

[0017]
  In formula (IIb), X¹And X²Each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH-, -NHSO₂Represents a group selected from-.X ¹ And X ² -NHSO for each of ₂ When-, -NHSO ₂ The nitrogen atom in − is represented by the general formula ( II It binds to the carbonyl group shown in b).
  L¹And L²Each independently represents a single bond or a divalent linking group. A¹Represents -Q or -COOQ, but X¹Is an oxygen atom, L¹A represents a single bond¹Represents -Q.
  A²Is a hydrogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR ′, —CO—NH—R ″, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cyclic hydrocarbon group, an alkoxy group, or — Represents COOQ (wherein R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group which may have a substituent).
  Q represents a group that can be decomposed with an acid to generate a carboxylic acid.
[0018]
(2) The positive photoresist composition as described in (1) above, wherein n in the general formula (I) is 1.
(3) The positive photoresist composition as described in (1) or (2) above, wherein the component (B) is a compound that generates an organic sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
(4) The compound according to (3) above, wherein the compound that generates an organic sulfonic acid upon irradiation with an actinic ray or radiation is a compound belonging to any of the following groups (B1) to (B6): Positive type photoresist composition.
(B1) A sulfonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion
(B2) An iodonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion
(B3) Organic disulfone derivative compound
(B4) Iminosulfonate derivative compound
(B5) Diazodisulfone derivative compound
(B6) Diazoketosulfone derivative compound
[0019]
In the present invention, the rectangularity of the pattern and the line edge roughness are improved by using an organic basic compound and a specific surfactant together with a silicon-containing acid-decomposable resin having a specific repeating unit. Although the mechanism is not clear, an organic basic compound and a specific surfactant work cooperatively, and the acid-decomposable group decomposition rate of the acid-decomposable resin in the area corresponding to the line sidewall and the edge portion, and It is estimated that the developer solubility resulting from this was controlled.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the resin (A) of the present invention will be described.
In the repeating structural unit (I), R¹~ R^ThreeEach independently represents a group selected from an alkyl group, a haloalkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a trialkylsilyl group, and a trialkylsilyloxy group.
The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, still more preferably a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group and t-butyl group.
Examples of the haloalkyl group include a chloromethyl group, a bromomethyl group, and an iodomethyl group.
[0021]
The alkoxy group is a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an i-propyloxy group, an n-butoxy group, or an i-butoxy group. Group, s-butoxy group, t-butoxy group, and particularly preferred are methoxy and ethoxy groups.
[0022]
The alkyl group of trialkylsilyl is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i- A butyl group, a s-butyl group, and a t-butyl group, and most preferred is a methyl group.
The alkyl group of the trialkylsilyloxy group is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, An i-butyl group, an s-butyl group, and a t-butyl group are preferable, and a methyl group is most preferable among them.
n represents 0 or 1, and is preferably 1. Thereby, the edge roughness is further improved.
[0023]
In the repeating unit (IIa), Y represents a group selected from a hydrogen atom, a methyl group, a cyano group, and a chlorine atom. L represents a single bond or a divalent linking group. Q represents a hydrogen atom or a group capable of decomposing with an acid to generate a carboxylic acid.
The group capable of decomposing with an acid to generate a carboxylic acid is a group capable of decomposing / leaving from the resin to generate a —COOH group by an acid generated from the component (B) by exposure. Specific examples of such a group include tertiary alkyl groups such as t-butyl group and t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1 1-alkoxyethyl group such as cyclohexyloxyethyl group, alkoxymethyl group such as 1-methoxymethyl group, 1-ethoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofurfuryl group, trialkylsilyl group, 3-oxocyclohexyl group , 2-methyl-adamantyl group, mevalonic lactone residue, 2- (γ-butyrolactonyloxycarbonyl) -2-propyl group, and the like.
[0024]
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (I) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.
[0025]
[Chemical 7]

[0026]
In the repeating unit (IIb), X¹And X²Each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH-, -NHSO₂Represents a group selected from-. L¹And L²Each independently represents a single bond or a divalent linking group.
[0027]
L above¹And L²Specifically, the divalent linking group in is selected from the group consisting of an alkylene group, a substituted alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, and a urea group. Or a combination of two or more groups.
L above¹And L²Examples of the alkylene group and substituted alkylene group in can include groups represented by the following formulae.
− [C (Ra) (Rb)] r −
In the formula, Ra and Rb each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group or an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r represents an integer of 1 to 10.
[0028]
A²Is a hydrogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR ′, —CO—NH—R ″, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cyclic hydrocarbon group, an alkoxy group, or — Represents COOQ (wherein R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group which may have a substituent).
A², R ′ and R ″ are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Preferred are methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group and t-butyl group. Similarly, the alkoxy group is a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an i-propyloxy group, an n-butoxy group, an i- Butoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, and particularly preferred are methoxy and ethoxy groups.
Similarly, Q is the same group as Q of the repeating unit (IIa).
Examples of further substituents for the alkyl group and alkoxy group include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine, and alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy.
A²As the cyclic hydrocarbon group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a norbornyl group, a boronyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, a dicyclopentenyl group, A nobornane epoxy group, a menthyl group, an isomenthyl group, a neomenthyl group, a tetracyclododecanyl group, etc. can be mentioned. Among the bonds forming the ring of these cyclic hydrocarbon groups, an ester bond or a carbonyl bond may be included.
Examples of the further substituent of the cyclic hydrocarbon group include a hydroxyl group, a halogen atom, a carboxyl group, an alkoxy group, an acyl group, a cyano group, and an acyloxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the acyl group include a formyl group and an acetyl group. Examples thereof include an acetoxy group.
[0029]
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (IIa) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.
[0030]
[Chemical 8]

[0031]
[Chemical 9]

[0032]
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (IIb) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.
[0033]
Embedded image

[0034]
Embedded image

[0035]
Embedded image

[0036]
Embedded image

[0037]
Embedded image

[0038]
The resin according to the present invention may be copolymerized as a monomer that gives a repeating unit constituting the resin within the range in which the effects of the present invention can be effectively obtained. It is not limited to monomers.
As a result, the performance required for the resin, in particular (1) solubility in coating solvents, (2) film-formability (glass transition point), (3) alkali developability, (4) film slippage (hydrophobic, alkaline) (Soluble group selection), (5) Adhesion of unexposed part to substrate, and (6) Dry etching resistance can be finely adjusted.
Examples of such a comonomer include an addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, and the like. A compound having one compound can be given.
[0039]
Specifically, for example, acrylic esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) acrylate (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, acrylic Cyclohexyl acid, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate 2,2-dimethylhydroxypropyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol Monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc.);
[0040]
Methacrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) methacrylate (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate) , Chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, full Furyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate Rate, etc.);
[0041]
Acrylamides such as acrylamide, N-alkyl acrylamide (the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, t-butyl, heptyl, octyl, cyclohexyl Group, hydroxyethyl group, etc.), N, N-dialkylacrylamide (alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, butyl group, isobutyl group, ethylhexyl group, cyclohexyl group, etc. N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide, etc .;
[0042]
Methacrylamides such as methacrylamide, N-alkyl methacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, t-butyl, ethylhexyl, hydroxyethyl, cyclohexyl, etc.) N, N-dialkylmethacrylamide (there are alkyl groups such as ethyl, propyl and butyl), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like;
[0043]
Allyl compounds such as allyl esters (eg allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), allyloxyethanol, etc .;
[0044]
Vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, Hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether, etc.);
[0045]
Vinyl esters such as vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl acetoacetate , Vinyl lactate, vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate, etc .;
[0046]
Dialkyl itaconates (eg dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, etc.);
There are acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile and the like.
[0047]
In the resin (A) in the present invention, the content of the repeating unit represented by the general formula (I) and at least one of the repeating units (IIa) and (IIb) is determined by oxygen plasma etching of a desired resist. The resistance, sensitivity, pattern cracking prevention, substrate adhesion, resist profile, and resolution, heat resistance, etc., which are necessary requirements for general resists, can be set as appropriate. In general, in the resin (A) of the present invention, the content of the repeating unit represented by the general formula (I) is 10 to 90 mol%, preferably 15 to 70 mol, based on all repeating units. %, More preferably 20 to 50 mol%.
The content of at least one of the repeating units (IIa) and (IIb) is from 10 to 90 mol%, preferably from 20 to 80 mol%, more preferably from all repeating units. It is 25-50 mol%.
[0048]
The resin (A) of the present invention includes a monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (I), and a monomer corresponding to at least one of the repeating units of the general formulas (IIa) and (IIb) Can be obtained by copolymerization in the presence of a polymerization catalyst. Alternatively, when a radical polymerization initiator is used as a polymerization catalyst, from the viewpoint of copolymerization, the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (I) and the general formula (IIa) and the general formula The monomer corresponding to the repeating unit (IIb) is further copolymerized with maleic anhydride, and the repeating unit derived from maleic anhydride of these copolymers is converted into alcohols under basic or acidic conditions. It is also possible to apply a method in which ring-opening esterification or hydrolysis with is carried out, and then the carboxylic acid moiety formed is converted to a desired substituent.
[0049]
The weight average molecular weight of the resin according to the present invention is preferably 1,000 to 200,000 as a polystyrene conversion value by the GPC method. When the weight average molecular weight is less than 1,000, heat resistance and dry etching resistance are deteriorated, which is not preferable. When the weight average molecular weight exceeds 200,000, developability is deteriorated, and the viscosity is extremely high, so that the film forming property is deteriorated. Produces less favorable results.
[0050]
In the positive photoresist composition of the present invention, the blending amount of the resin composition (A) according to the present invention in the entire composition is preferably 40 to 99.99% by weight, more preferably 50 to 99% in the total resist solid content. 97% by weight.
[0051]
Next, (B) a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation will be described.
Examples of the compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, and a photochromic color Known light (400-200 nm ultraviolet light, far ultraviolet light, particularly preferably g-line, i-line, KrF excimer laser beam, ArF excimer laser beam, electron beam, X-ray, molecular beam) Alternatively, a compound that generates an acid by an ion beam and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
Examples of the compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, and a photochromic color 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 capable of generating an acid by X-ray, molecular beam or ion beam and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
[0052]
In addition, other compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include, for example, SIS Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387 (1974), TSBal etal, Polymer, 21, 423 (1980). Diazonium salts described in U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056, Re 27,992, Ammonium salts described in JP-A-3-140140, DCNecker etal, Macromolecules, 17, 2468 (1984), CSWen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988), U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056, etc., JVCrivello etal, Macromorecules, 10 (6), 1307 (1977), Chem. & Eng. News, Nov. 28, p31 (1988), European Patent No. 104,143, U.S. Pat.Nos. 339,049, 410,201, JP-A-2-150,848, JP-A-2-296,514, etc. JVCrivello etal, Polymer J. 17, 73 (1985), JVCrivello etal. J. Org. Chem., 43, 3055 (1978), WRWatt etal, J. Polymer Sci., Polymer Chem. .Ed., 22, 1789 (1984) JVCrivello etal, Polymer Bull., 14, 279 (1985), JVCrivello etal, Macromorecules, 14 (5), 1141 (1981), JVCrivello etal, 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. Patents 3,902,114, 4,933,377, 4,760,013, 4,734,444, 2,833,827 No. 2, Yasukuni Patent Nos. 2,904,626, 3,604,580, 3,604,581, JP-A-7-28237, 8-27102, etc., JVCrivello etal, Macromorecules, 10 (6), 1307 (1977) ), JVCrivello etal, J. PolymerSci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047 (1979) and the like, CSWen etal, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct ( 1988) and the like, U.S. Pat.No. 3,905,815, JP-B 46-4605, JP-A 48-36281, JP-A 55-32070, JP-A 60-239736, JP 61-169835, JP 61-1698 No. 37, JP-A 62-58241, JP-A 62-212401, JP-A 63-70243, JP-A 63-298339, etc., K. Meier et al, J. Rad. Curing, 13 (4), 26 (1986), TPGill 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 etal, J. Polymer Sci., 25, 753 (1987), E. Reichmanis etal, J. Pholymer Sci., Polymer Chem. Ed , 23, 1 (1985), QQZhu etal, J. Photochem., 36, 85, 39, 317 (1987), B. Amit etal, Tetrahedron Lett., (24) 2205 (1973), DHR Barton etal, J. Chem Soc., 3571 (1965), PMCollins etal, J. Chem. SoC., Perkin I, 1695 (1975), M. Rudinstein etal, Tetrahedron Lett., (17), 1445 (1975), JWWalker etal J. Am. Chem. Soc., 110, 7170 (1988), SCBusman etal, J. Imaging Technol., 11 (4), 191 (1985), HMHoulihan etal, Macormolecules, 21, 2001 (1988), PM Collins etal, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532 (1972), S. Hayase etal, Macromolecules, 18, 1799 (1985), ER eichman etal, J. Electrochem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130 (6), FMHoulihan etal, Macromolcules, 21, 2001 (1988), European Patent Nos. 0290,750, 046,083, 156,535 No. 271,851, No. 0,388,343, U.S. Pat.Nos. 3,901,710, 4,181,531, JP-A-60-198538, JP-A-53-133022, etc. Agent, M.TUNOOKA etal, Polymer Preprints Japan, 35 (8), G. Berner etal, J. Rad. Curing, 13 (4), WJMijs etal, Coating Technol., 55 (697), 45 (1983), Akzo, H. Adachi etal, Polymer Preprints, Japan, 37 (3), European Patent Nos. 0199,672, 84515, 044,115, 618,564, 0101,122, U.S. Pat.No. 4,371,605, No. 4,431,774, JP-A-64-18143, JP-A-2-245756, JP-A-3-140109, and the like, compounds that generate sulfonic acid upon photolysis, such as iminosulfonate, etc. Disulfo described in JP-A-61-166544 and JP-A-2-71270 Compounds, JP-A-3-103854, the 3-103856 JP, diazo keto sulfone described in item 4-210960, etc., can be given diazodisulfone compound.
[0053]
Further, these light-generating groups or compounds in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, ME Woodhouse etal, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586 (1982), SP Pappas etal, J. Imaging Sci., 30 (5), 218 (1986), S. Kondo etal, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9,625 (1988), Y. Yamadaetal, Makromol. Chem., 152, 153 , 163 (1972), JVCrivello etal, J. PolymerSci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845 (1979), U.S. Pat.No. 3,849,137, Korean Patent No. 3914407, JP-A 63-26653, JP The compounds described in JP 55-164824, JP 62-69263, JP 63-146038, JP 63-163452, JP 62-153853, JP 63-146029, etc. Can be used.
[0054]
Furthermore, VNRPillai, 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]
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[0057]
Where R²⁰¹Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, R²⁰²Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, -C (Y)_ThreeShow. Y represents a chlorine atom or a bromine atom.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0058]
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[0059]
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[0060]
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[0061]
(2) An iodonium salt represented by the following general formula (PAG3) or a sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).
[0062]
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[0063]
Where the formula Ar¹, Ar²Each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. Preferred substituents include alkyl groups, haloalkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, nitro groups, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, hydroxy groups, mercapto groups, and halogen atoms.
[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]
Also 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]
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[0069]
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[0070]
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[0071]
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[0079]
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[0080]
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[0081]
The above onium salts represented by the general formulas (PAG3) and (PAG4) are known, for example, JWKnapczyk etal, J. Am. Chem. Soc., 91, 145 (1969), ALMaycok etal, J. Org. Chem., 35,2532, (1970), E. Goethas etal, Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546, (1964), HMLeicester, J. Ame. Chem. Soc., 51, 3587 (1929), JV Crivello etal, J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677 (1980), US Pat. Nos. 2,807,648 and 4,247,473, and JP-A-53-101,331.
[0082]
(3) A disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or an iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).
[0083]
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[0084]
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 thereof include the following compounds, but are not limited thereto.
[0085]
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[0086]
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[0087]
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[0088]
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[0089]
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[0090]
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[0091]
(4) A diazodisulfone derivative compound represented by the following general formula (PAG7).
[0092]
(PAG7)
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[0093]
Where R^{twenty one}, R^{twenty two}Each independently represents an optionally substituted alkyl group, a cycloalkyl group, or an optionally substituted aryl group.
Here, the alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. As the cycloalkyl group, a cyclopentyl group or a cyclohexyl group is preferable. As the aryl group, an aryl group which may have a substituent having 6 to 10 carbon atoms is preferable. Here, as the substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n -Hexyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, alkyl group such as dodecyl group, alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, halogen atom, nitro group, acetyl Groups and the like.
[0094]
Specific examples of the diazodisulfone derivative compound include the following compounds.
Bis (methylsulfonyl) diazomethane, bis (ethylsulfonyl) diazomethane, bis (propylsulfonyl) diazomethane, bis (1-methylpropylsulfonyl) diazomethane, bis (butylsulfonyl) diazomethane, bis (1-methylbutylsulfonyl) diazomethane, bis ( Heptylsulfonyl) diazomethane, bis (octylsulfonyl) diazomethane, bis (nonylsulfonyl) diazomethane, bis (decylsulfonyl) diazomethane, bis (dodecylsulfonyl) diazomethane, bis (trifluoromethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (Benzylsulfonyl) diazomethane, bis (2-chlorobenzylsulfonyl) diazomethane, bis (4-chlorobenzylsulfonyl) ) Diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-methoxyphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2-methylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (3-methylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-methylphenylsulfonyl) diazomethane, Bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,5-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (3,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4,6-trimethylphenylsulfonyl) diazomethane, Bis (4-fluorophenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-difluorophenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4,6-trifluorophenylsulfonyl) diazomethane, bi (4-nitrophenyl sulfonyl) diazomethane
[0095]
(5) A diazoketosulfone derivative compound represented by the following general formula (PAG8).
[0096]
(PAG8)
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[0097]
Where R^{twenty one}, R^{twenty two}Is the R of the above (PAG7)^{twenty one}, R^{twenty two}It is synonymous with.
Specific examples of the diazoketosulfone derivative compound include the following compounds.
[0098]
Methylsulfonyl-benzoyl-diazomethane, ethylsulfonyl-benzoyl-diazomethane, methylsulfonyl-4-bromobenzoyl-diazomethane, ethylsulfonyl-4-bromobenzoyl-diazomethane, phenylsulfonyl-benzoyl-diazomethane, phenylsulfonyl-2-methylphenyl-diazomethane , Phenylsulfonyl-3-methylphenyl-diazomethane, phenylsulfonyl-4-methylphenyl-diazomethane, phenylsulfonyl-3-methoxyphenyl-diazomethane, phenylsulfonyl-4-methoxyphenyl-diazomethane, phenylsulfonyl-3-chlorobenzoyl-diazomethane , Phenylsulfonyl-4-chlorophenyl-diazomethane, tolylsulfonyl-3-chlorobenzoyl Azometan, tolylsulfonyl over 4-chlorophenyl over diazomethane, phenylsulfonyl over 4-fluorophenyl over diazomethane, tolylsulfonyl over 4-fluorophenyl over diazomethane
[0099]
Among the above, compounds that decompose by irradiation with actinic rays or radiation to generate an organic sulfonic acid can be preferably used. Here, the organic sulfonic acid is a sulfonic acid having an organic group, and the organic group includes an alkyl group which may have a substituent, a phenyl group which may have a substituent, and a substituent. A naphthyl group which may have Examples of the substituent include linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, and halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine. Specific examples of the organic group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, an n-amyl group, and an i-amyl group. T-amyl group, s-amyl group, n-hexyl group, n-pentyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group and other alkyl groups, chloromethyl group, dichloromethyl Group, trichloromethyl group, chloroethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, perfluorobutyl group, perfluorooctyl group and other substituted alkyl groups, phenyl group, tosyl group, dimethylphenyl group, trimethylphenyl group , Methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, chlorophenyl group, bromophenyl group, iodophenyl group, fluorophenyl group, Substituted phenyl groups such pentafluorophenyl group, naphthyl group, methylnaphthyl group, methoxynaphthyl group, chlorophenyl group, bromonaphthyl group and a substituted naphthyl group such as Yodonafuchiru group. Among these organic groups, a group having a fluorine atom is particularly preferable.
[0100]
Examples of such compounds include the following compounds (B1) to (B6). These compounds (B1) to (B6) correspond to compounds generating organic sulfonic acids among the compounds represented by the general formulas (PAG-1) to (PAG-8).
(B1) A sulfonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion
(B2) An iodonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion
(B3) Organic disulfone derivative compound
(B4) Iminosulfonate derivative compound
(B5) Diazodisulfone derivative compound
(B6) Diazoketosulfone derivative compound
[0101]
As the photoacid generator, compounds (B-3) to (B-6) that generate organic sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation are preferable because of their good resolving power, and in particular generate fluorinated organic sulfonic acid. The (B-3) to (B-6) compounds to be used are preferred because of their high sensitivity.
[0102]
The addition 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 upon decomposition by 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.
[0103]
The positive photoresist composition of the present invention contains (D) an organic basic compound. Examples of the organic basic compound include compounds having the following structure.
[0104]
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[0105]
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.
[0106]
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[0107]
(Wherein R²⁵³, R²⁵⁴, R²⁵⁵And R²⁵⁶Are the same or different and represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)
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.
[0108]
Preferred specific compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4 -Dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6 -Methylpyridine, 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 1- (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, 1,5-diazabicyclo [4, 3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene, 2,4,5-triphenylimidazole, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N- Tertiary compounds such as hydroxyethylmorpholine, N-benzylmorpholine, cyclohexylmorpholinoethylthiourea (CHMETU), etc. Holin derivatives, hindered amines described in JP-A-11-52575 (e.g. those described in the publication [0005]), and the can be mentioned but not limited thereto.
[0109]
Particularly preferred examples are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (DBU), 1,4-diazabicyclo [2 .
2.2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, 4,4-dimethylimidazoline, pyrroles, pyrazoles, imidazoles, pyridazines, pyrimidines, tertiary morpholines such as CHMETU, bis (1, And hindered amines such as 2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate.
[0110]
Among them, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, CHMETU, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate are preferred.
[0111]
These organic basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of an organic basic compound is 0.001 to 10 weight% normally with respect to the total solid of a resist composition, Preferably it is 0.01 to 5 weight%. If it is less than 0.001% by weight, the effect of adding the organic basic compound cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 10% by weight, there is a tendency for the sensitivity to deteriorate and the developability of the non-exposed area to deteriorate.
[0112]
The positive photoresist composition of the present invention contains the surfactant (E). That is, it contains at least one surfactant selected from fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms, and nonionic surfactants. Of these, fluorine surfactants, silicon surfactants, and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms are particularly preferred.
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-63-34540 Surfactants described in JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432 and JP-A-9-5988 can be mentioned, and the following commercially available surfactants can also be used as they are.
Commercially available surfactants that can be used include, for example, F-top EF301, EF303 (made by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (made by Sumitomo 3M Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.) etc. it can. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon surfactant.
[0113]
Specific examples of other surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octylphenol ether. , Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate Sorbitan fatty acid esters such as sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxye Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as lensorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, etc. Can do.
(E) The compounding quantity of surfactant is 0.001 weight%-2 weight% normally based on solid content in the composition of this invention, Preferably it is 0.01 weight%-1 weight%.
These surfactants may be added alone or in some combination.
[0114]
The positive photoresist composition of the present invention contains a solvent that dissolves the components (A) and (B). Examples of the solvent include propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monoethyl ether acetate, lactic acid alkyl esters such as methyl lactate and ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether. Propylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monoethyl ether acetate, 2 -Heptanone, γ-ptyrolactone, methoxyp Alkoxypropionate alkyls such as methyl pionate and ethyl ethoxypropionate, pyruvate alkyl esters such as methyl pyruvate and ethyl pyruvate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc. It is applied using at least one solvent.
[0115]
The positive photoresist composition of the present invention further promotes solubility in acid-decomposable dissolution inhibiting compounds, dyes, plasticizers, other surfactants, photosensitizers, and developers as necessary. A compound etc. can be contained.
[0116]
Such a positive photoresist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The film thickness of this coating film is preferably 0.4 to 1.5 μm.
The above composition is applied onto a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements by an appropriate application method such as a spinner or a coater, then exposed through a predetermined mask, and baked. A good resist pattern can be obtained by carrying out development. Here, the exposure light is preferably far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F₂Excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam and the like can be mentioned, and ArF excimer laser (193 nm) is particularly preferable.
[0117]
As a developer for the positive photoresist composition for deep ultraviolet exposure of the present invention, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n- Primary amines such as propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as hydroxide and tetraethylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
[0118]
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.
[0119]
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.
[0120]
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.
[0121]
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.
[0122]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely using an Example, the content of this invention is not limited to these.
Synthesis Example (1) (Synthesis of Resin (1))
After adding 11.4 g of trimethylallylsilane, 9.8 g of maleic anhydride, and 5.3 g of acrylonitrile to 34 g of dry THF, the mixture was heated to 65 ° C. under a nitrogen stream. When the reaction temperature was stabilized, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. initiator V-65 was added at 10 mol% of the total number of moles of the monomers to initiate the reaction. After reacting for 6 hours, the reaction mixture was diluted twice with THF and then poured into a large amount of hexane to precipitate a white powder. Next, in order to reduce residual monomers and low-molecular components, the precipitated powder was dissolved in acetone, and then hexane was added gradually to precipitate the polymer. The precipitated polymer was washed with hexane / acetone (8/2) and dried, then dissolved in 100 ml of acetone, to which 10 g of t-butanol and 12.2 g of 4-dimethylaminopyridine were added, and reacted at 80 ° C. for 6 hours. Sat.
When the temperature of the reaction solution was lowered to 20 ° C., 15 g of methyl iodide was added and reacted at room temperature for 6 hours. After evaporating the solvent under reduced pressure and concentrating, the polymer was poured into 1 L of distilled water and reprecipitated. Subsequently, it dried under reduced pressure and obtained resin (1).
As a result of GPC measurement, the molecular weight of the obtained resin (1) was 6600 in terms of weight average using polystyrene as a standard sample, and the content of components having a molecular weight of 1000 or less was 4% in terms of the area ratio of GPC.
[0123]
Resins (2) to (4) were obtained in the same manner as above.
The molar ratio and weight average molecular weight of each repeating unit of the resins (1) to (4) are shown in the following structural formula and Table 1.
[0124]
Embedded image

[0125]
Example 1
2 g of resin (1) as the acid-decomposable resin (A) component,
0.12 g of triphenylsulfonium-2,4,6-triisopropylphenylsulfonate as a compound component that generates an acid upon exposure, and
DBU 0.012g,
0.003 g of the following surfactant W-1
Was dissolved in 19.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and microfiltered with a 0.1 μm membrane filter.
A silicon wafer was 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 composition prepared as described above was applied onto this, baked at 90 ° C. for 90 seconds, and coated to a thickness of 0.20 μm.
[0126]
The wafer thus obtained was exposed while an ArF excimer laser stepper was loaded with a resolution mask and the exposure amount and focus were changed. 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, a line / space of 0.15 μm was resolved (resolution). The rectangularity of the cross section was evaluation A. The roughness was evaluation A.
[0127]
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.
The roughness was visually evaluated by observing the size of roughness (unevenness) at the line edge portion in a 0.15 μm line and space pattern with an SEM. Evaluate in order of A, B, and C in order from the best, A is the one where the roughness (unevenness) is hardly seen on the line edge, and B is the one where the roughness (unevenness) is slightly seen on the line edge, C where the line edge clearly showed roughness (unevenness).
[0128]
(Examples 2 to 4)
A positive photoresist composition was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that the resist composition having the formulation shown in Table 1 was used instead of the resist composition in Example 1. The exposure and development processes were performed in the same manner. The obtained performance is shown in Table 3.
[0129]
In addition, as a surfactant,
W-1: Megafuck F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (fluorine and silicone)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-4: Polyoxyethylene nonylphenyl ether
Represents.
[0130]
(Comparative Example 1)
In Example 1, as shown in Table 2, a positive photoresist composition was exactly the same as Example 1 except that the following organic basic compounds and / or fluorine-based, silicon-based or nonionic surfactants were excluded. The product was prepared and exposed and developed in the same manner as in Example 1. The obtained performance is shown in Table 4.
(Comparative Examples 2 to 12)
In the same manner as in Comparative Example 1, the compositions having the formulations described in Table 2 were evaluated. The results are shown in Table 4.
[0131]
[Table 1]

[0132]
[Table 2]

[0133]
[Table 3]

[0134]
[Table 4]

[0135]
From the above results, the composition of the present invention showed excellent performance in all the evaluation items.
[0136]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a positive resist composition that can provide a photoresist having a high resolving power and a rectangular shape in the manufacture of semiconductor devices. Can be provided.

Claims (5)

(A) A repeating unit represented by the following general formula (I) and a repeating unit represented by at least one of the following general formulas (IIa) and (IIb) Resin with increased solubility,
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation,
(C) Organic solvent for dissolving (A) and (B) above (D) Organic basic compound,
(E) A positive photoresist composition comprising at least one of a fluorine-based and / or silicon-based surfactant and a nonionic surfactant.
Formula (I)

In formula (I), R ^{1 to} R ³ each independently represents an alkyl group, a haloalkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a trialkylsilyl group, or a trialkylsilyloxy group. n represents 0 or 1.
Formula (IIa)

In formula (IIa), Y represents a group selected from a hydrogen atom, a methyl group, a cyano group, and a chlorine atom. L represents a single bond or a divalent linking group. Q represents a capable of generating a carboxylic acid is decomposed by an acid group.
Formula (IIb)

In formula (IIb), X ¹ and X ² each independently represent a group selected from an oxygen atom, a sulfur atom, —NH—, and —NHSO ₂ —. Note that each of X ¹ and X ^2, -NHSO ₂ - which case a is, -NHSO ₂ - nitrogen atoms in are attached to the carbonyl group represented by the general formula (II b).
L ¹ and L ² each independently represents a single bond or a divalent linking group.
A ¹ represents -Q or -COOQ, but when X ¹ is an oxygen atom and L ¹ represents a single bond, A ¹ represents -Q. A ² represents a hydrogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR ′, —CO—NH—R ″, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cyclic hydrocarbon group, an alkoxy group, Or -COOQ (wherein R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group which may have a substituent).
Q represents a group that can be decomposed with an acid to generate a carboxylic acid.   2. The positive photoresist composition according to claim 1, wherein n in the general formula (I) is 1.   3. The positive photoresist composition according to claim 1, wherein the component (B) is a compound that generates an organic sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation. 4. The positive photoresist according to claim 3, wherein the compound that generates an organic sulfonic acid upon irradiation with an actinic ray or radiation is a compound belonging to any one of the following groups (B1) to (B6): Composition.
(B1) a sulfonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion (B2) an iodonium salt compound having an organic sulfonate anion as a counter anion (B3) an organic disulfone derivative compound (B4) an iminosulfonate derivative compound (B5) a diazodisulfone derivative Compound (B6) diazoketosulfone derivative compound 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.