JP4184212B2 - 低加速電子線用ポジ型レジスト組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、低加速電子線を用いて露光する工程に好適に用いられる低加速電子線用ポジ型レジスト組成物に関する。
一般に、半導体製造に際しては、シリコンウェーハ等の基板上にリソグラフィ−技術を用いてレジストパターンを形成し、これをマスクとしてドライエッチングを行い、基板上にパターンを形成することが行われている。
近年、リソグラフィー技術の進歩により、レジストパターンの微細化が急速に進んでいる。最近では、９０ｎｍ以下、さらには７０ｎｍ以下のコンタクトホールパターンを形成可能な解像性が求められるようになっている。
しかしながら、これまで最も量産に適し微細なパターンが可能なＡｒＦエキシマレーザーを用いたリソグラフィーにおいても上記のような微細なコンタクトホールパターンの解像性が限界といわれている。
他方、高解像性を実現するための微細加工技術として、古くから電子線描画を用いたリソグラフィーが提案されているが、描画であるためウエーハ１枚あたりのスループットが悪く、量産技術として広く普及はしていない。
しかし近年、電子線を用いた量産技術を視野におき、そのような描画の欠点を改善する試みが盛んに行われ、大別してＥＰＬ（（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：電子ビーム投影露光）と称される高加速の電子ビームステッパーを用いたリソグラフィとＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：低加速電圧電子ビーム方式の等倍リソグラフィ）と称される低加速電子線照射により露光する方法が提案されている。
電子線による露光工程を用いた方法に好適なレジスト材料として提案されているポジ型レジスト組成物としては、一般に、ベース樹脂として、ポリヒドロキシスチレン系樹脂の水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護したものと、酸発生剤とを含有する化学増幅型のポジ型レジスト組成物が用いられている。該ベース樹脂の酸解離性溶解抑制基としては、１−エトキシエチル基に代表される鎖状エーテル基又はテトラヒドロピラニル基に代表される環状エーテル基等のいわゆるアセタール基、ｔｅｒｔ−ブチル基に代表される第３級アルキル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基に代表される第３級アルコキシカルボニル基等が主に用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平８−２６２７２１号公報
特開２００２−３４１５３８号公報
近年、リソグラフィー技術の進歩により、レジストパターンの微細化が急速に進んでいる。最近では、９０ｎｍ以下、さらには７０ｎｍ以下のコンタクトホールパターンを形成可能な解像性が求められるようになっている。
しかしながら、これまで最も量産に適し微細なパターンが可能なＡｒＦエキシマレーザーを用いたリソグラフィーにおいても上記のような微細なコンタクトホールパターンの解像性が限界といわれている。
他方、高解像性を実現するための微細加工技術として、古くから電子線描画を用いたリソグラフィーが提案されているが、描画であるためウエーハ１枚あたりのスループットが悪く、量産技術として広く普及はしていない。
しかし近年、電子線を用いた量産技術を視野におき、そのような描画の欠点を改善する試みが盛んに行われ、大別してＥＰＬ（（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：電子ビーム投影露光）と称される高加速の電子ビームステッパーを用いたリソグラフィとＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：低加速電圧電子ビーム方式の等倍リソグラフィ）と称される低加速電子線照射により露光する方法が提案されている。
電子線による露光工程を用いた方法に好適なレジスト材料として提案されているポジ型レジスト組成物としては、一般に、ベース樹脂として、ポリヒドロキシスチレン系樹脂の水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護したものと、酸発生剤とを含有する化学増幅型のポジ型レジスト組成物が用いられている。該ベース樹脂の酸解離性溶解抑制基としては、１−エトキシエチル基に代表される鎖状エーテル基又はテトラヒドロピラニル基に代表される環状エーテル基等のいわゆるアセタール基、ｔｅｒｔ−ブチル基に代表される第３級アルキル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基に代表される第３級アルコキシカルボニル基等が主に用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
上述したような近年の電子線を用いたリソグラフィーにおいて最も重要になるのは、レジスト層の電子線透過性である。レジスト層の電子線透過性は、レジスト材料の物性よりも、レジスト層の膜厚等の物理的因子の影響が大きい。また、電子線照射時の加速電圧が低いほど透過性が低くなる。そのため、上記ＬＥＥＰＬのような加速電圧が比較的低い、例えば加速電圧２ｋＶ程度の低加速電子線を用いる場合には、レジスト層の電子線に対する透過性を確保するために、薄膜レジストプロセスが用いられる。
しかしながら、従来用いられているレジスト材料は、薄膜レジストプロセスに用いるには、ドライエッチング耐性が充分でなく、ドライエッチングの際に膜減りが生じてしまうという問題がある。
しかしながら、従来用いられているレジスト材料は、薄膜レジストプロセスに用いるには、ドライエッチング耐性が充分でなく、ドライエッチングの際に膜減りが生じてしまうという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、高解像性で、ドライエッチング耐性に優れ、膜減りの低減された、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いられるポジ型レジスト組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、レジスト膜のドライエッチング耐性や膜減りと、アルカリ現像液に対する溶解性との間に相関性があることを見出し、アルカリ現像後の残膜率が８０％以上であるポジ型レジスト組成物により、上記課題が解決されることを見出した。また、特定の構成単位を有する樹脂をベース樹脂として用いたポジ型レジスト組成物によっても、上記課題が解決されることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、本発明は、アルカリ可溶性の構成単位（ａ１）と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位（ａ２）とを有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ’）と、露光により酸を発生する酸発生剤成分（Ｂ）とを含む、加速電圧２〜５ｋＶの低加速電子線用ポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂成分（Ａ’）が、ヒドロキシスチレンまたはα−メチルヒドロキシスチレンから誘導される構成単位［構成単位（ａ１１）］と、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位（ａ１２）とを有し、かつ前記構成単位（ａ１１）の水酸基および前記構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部が酸解離性溶解抑制基により保護されている共重合体（Ａ’２）であり、前記酸解離性溶解抑制基で保護される前の共重合体（Ａ’２）の質量平均分子量が２０００以上８５００以下であることを特徴とする低加速電子線用ポジ型レジスト組成物である。
なお、本明細書において、「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を意味する。また、「露光」には、電子線の描画やマスクを介しての照射も含まれる。
本発明によれば、高解像性、ドライエッチング耐性に優れ、膜減りの低減された、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いられるポジ型レジスト組成物を実現することができる。
また、断面形状の良好なレジストパターン、現像欠陥の少ないレジストパターンを形成できる。
また、断面形状の良好なレジストパターン、現像欠陥の少ないレジストパターンを形成できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ）（以下、（Ａ）成分ということがある。）と、露光により酸を発生する酸発生剤成分（Ｂ）（以下、（Ｂ）成分ということがある。）とを含む。
前記（Ａ）成分においては、露光により前記（Ｂ）成分から発生した酸が作用すると、酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって（Ａ）成分全体がアルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。
そのため、レジストパターンの形成においてマスクパターンを介して露光すると、または露光に加えて露光後加熱（ＰＥＢ）を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりポジ型のレジストパターンが形成できる。
本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ）（以下、（Ａ）成分ということがある。）と、露光により酸を発生する酸発生剤成分（Ｂ）（以下、（Ｂ）成分ということがある。）とを含む。
前記（Ａ）成分においては、露光により前記（Ｂ）成分から発生した酸が作用すると、酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって（Ａ）成分全体がアルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。
そのため、レジストパターンの形成においてマスクパターンを介して露光すると、または露光に加えて露光後加熱（ＰＥＢ）を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりポジ型のレジストパターンが形成できる。
本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、当該ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布し、プレベークしてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して低加速電子線を用いて選択的露光を行った後、露光後加熱を施し、アルカリ現像してレジストパターンを形成する方法に用いられるものである。低加速電子線とは、典型的には、上記ＬＥＥＰＬプロセスで用いられる電子線である。
≪第１の発明のポジ型レジスト組成物≫
本発明の第１の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、上記レジスト膜の未露光部における前記アルカリ現像後の残膜率が８０％以上であることを特徴とするものである。残膜率が８０％以上であることにより、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜のドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減され、高解像性のレジストパターンが得られる。そのため、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いることができる。
ここで、「残膜率」とは、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布し、プレベークにより形成されたレジスト膜の膜厚を、当該レジスト膜を２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間現像した後の膜厚と比較し、（現像後のレジスト膜の膜厚）／（現像前のレジスト膜の膜厚）×１００（％）によって求められる値である。残膜率の測定において用いられるレジスト膜のアルカリ現像前の膜厚は、通常の薄膜プロセスに用いられている範囲内、例えば５０〜１００ｎｍとすることが好ましい。
すなわち、本発明は、アルカリ現像前後のレジスト膜の変化率が一定値未満のポジ型レジスト組成物、つまりアルカリ現像液に対する耐性の高いポジ型レジスト組成物が、ドライエッチング耐性にも優れており、低加速電子線露光プロセス用として好適であることを見出してなされたものである。アルカリ現像液に対する耐性の高いポジ型レジスト組成物が、ドライエッチング耐性にも優れる理由は、明らかではないが、樹脂骨格中に嵩高い骨格がある為と推測される。
残膜率は、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上であり、１００％に近いほど好ましい。
本発明の第１の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、上記レジスト膜の未露光部における前記アルカリ現像後の残膜率が８０％以上であることを特徴とするものである。残膜率が８０％以上であることにより、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜のドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減され、高解像性のレジストパターンが得られる。そのため、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いることができる。
ここで、「残膜率」とは、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布し、プレベークにより形成されたレジスト膜の膜厚を、当該レジスト膜を２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間現像した後の膜厚と比較し、（現像後のレジスト膜の膜厚）／（現像前のレジスト膜の膜厚）×１００（％）によって求められる値である。残膜率の測定において用いられるレジスト膜のアルカリ現像前の膜厚は、通常の薄膜プロセスに用いられている範囲内、例えば５０〜１００ｎｍとすることが好ましい。
すなわち、本発明は、アルカリ現像前後のレジスト膜の変化率が一定値未満のポジ型レジスト組成物、つまりアルカリ現像液に対する耐性の高いポジ型レジスト組成物が、ドライエッチング耐性にも優れており、低加速電子線露光プロセス用として好適であることを見出してなされたものである。アルカリ現像液に対する耐性の高いポジ型レジスト組成物が、ドライエッチング耐性にも優れる理由は、明らかではないが、樹脂骨格中に嵩高い骨格がある為と推測される。
残膜率は、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上であり、１００％に近いほど好ましい。
残膜率の調節は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分の種類や配合量、これらとともに配合される任意の成分の種類や配合量等を調節するなどの周知の方法により行うことができる。
例えば、（Ａ）成分における酸解離性溶解抑制基の種類をアダマンチル基等の嵩高い基とする、酸解離性溶解抑制基による保護率を高める、質量平均分子量を大きくする、溶解抑制剤を配合する、酸解離性溶解抑制基ではない部位であっても、樹脂側鎖中にアダマンチル基等の嵩高い基を導入する等により、未露光部のアルカリ溶解性が高め、残膜率を高くすることができる。
例えば、（Ａ）成分における酸解離性溶解抑制基の種類をアダマンチル基等の嵩高い基とする、酸解離性溶解抑制基による保護率を高める、質量平均分子量を大きくする、溶解抑制剤を配合する、酸解離性溶解抑制基ではない部位であっても、樹脂側鎖中にアダマンチル基等の嵩高い基を導入する等により、未露光部のアルカリ溶解性が高め、残膜率を高くすることができる。
本発明の第１の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物において、（Ａ）成分としては、レジスト膜の残膜率が８０％以上であれば、一般的にポジ型レジスト組成物に使用されている任意の樹脂が使用できる。好ましくは、本発明の第２の発明のポジ型レジスト組成物において（Ａ´）成分として用いられている重合体、例えば後述する重合体（Ａ´１）や共重合体（Ａ´２）等が好適に用いられる。また、（Ｂ）成分および任意に添加されるその他の成分の種類および配合量としては、以下に説明する本発明の第２の発明のポジ型レジスト組成物と同様である。
≪第２の発明のポジ型レジスト組成物≫
［（Ａ´）成分］
本発明の第２の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、樹脂成分（Ａ´）（以下、（Ａ´）成分ということがある）が、アルカリ可溶性の構成単位（ａ１）と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位（ａ２）とを有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ´）であって、前記構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つが多環式基を有する重合体（以下、重合体（Ａ´）ということがある）であることを特徴とするものである。上記多環式基を有する構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つを有する重合体（Ａ´）を用いることにより、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜のドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減され、高解像性のレジストパターンが得られる。そのため、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いることができる。
重合体（Ａ´）を用いることによりドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減される理由としては、多環式基によるドライエッチング耐性の向上と、多環式基によりレジスト膜表面の疎水性が高まり、レジスト膜表面が難溶化して膜減りが低減されていることが考えられる。
ここで、「アルカリ可溶性の構成単位」とは、当該構成単位内に水酸基、カルボキシ基等の極性基を有し、当該構成単位を誘導するモノマーが、アルカリ現像液等のアルカリに可溶性である構成単位を意味する。
［（Ａ´）成分］
本発明の第２の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、樹脂成分（Ａ´）（以下、（Ａ´）成分ということがある）が、アルカリ可溶性の構成単位（ａ１）と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位（ａ２）とを有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ´）であって、前記構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つが多環式基を有する重合体（以下、重合体（Ａ´）ということがある）であることを特徴とするものである。上記多環式基を有する構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つを有する重合体（Ａ´）を用いることにより、当該低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜のドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減され、高解像性のレジストパターンが得られる。そのため、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いることができる。
重合体（Ａ´）を用いることによりドライエッチング耐性が向上し、ドライエッチング時の膜減りが低減される理由としては、多環式基によるドライエッチング耐性の向上と、多環式基によりレジスト膜表面の疎水性が高まり、レジスト膜表面が難溶化して膜減りが低減されていることが考えられる。
ここで、「アルカリ可溶性の構成単位」とは、当該構成単位内に水酸基、カルボキシ基等の極性基を有し、当該構成単位を誘導するモノマーが、アルカリ現像液等のアルカリに可溶性である構成単位を意味する。
構成単位（ａ１）としては、ヒドロキシスチレンまたはα−メチルヒドロキシスチレンから誘導される構成単位、すなわち下記一般式（Ｉ）
で表される構成単位（ａ１１）、後述する（ａ１２）のようなアルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位、（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位等が挙げられる。なかでも、上記構成単位（ａ１１）と（ａ１２）は、ドライエッチング耐性が高い、容易に入手可能で低価格である等の理由から、好ましく用いられる。
なお、「（メタ）アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の一方あるいは両方を意味する。
式（Ｉ）中、Ｒは、水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。Ｒが水素原子であると、水酸基の保護率を向上させることができ、コントラストを向上させることができる。また、現像後の溶解速度を上昇させることができる。水酸基の位置は、ｏ−位、ｍ−位、ｐ−位のいずれでもよいが、容易に入手可能で低価格であることからｐ−位が好ましい。
構成単位（ａ２）としては、例えば上記構成単位（ａ１）において挙げた構成単位（ａ１１）、（ａ１２）、（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位において、そのフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、又はカルボキシ基の水素原子が公知又は出願人により出願中である酸解離性溶解抑制基で置換されているものが挙げられる。
従来公知の酸解離性溶解抑制基としては、化学増幅型のＫｒＦ用ポジ型レジスト組成物およびＡｒＦ用ポジ型レジスト組成物における、酸解離性溶解抑制基として提案されているものを適宜用いることができ、例えば、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、１‐メチルシクロペンチル基、１‐エチルシクロペンチル基、１‐メチルシクロヘキシル基、１‐エチルシクロヘキシル基等の鎖状又は環状の第３級アルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等の環状エーテル基、１位が炭素数１〜８の鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基で置換された１−低級アルコキシアルキル基等を用いることができる。出願人により出願中である酸解離性溶解抑制基としては、後述する重合体（Ａ´１）の一般式（ＩＩ）で表される。
従来公知の酸解離性溶解抑制基としては、化学増幅型のＫｒＦ用ポジ型レジスト組成物およびＡｒＦ用ポジ型レジスト組成物における、酸解離性溶解抑制基として提案されているものを適宜用いることができ、例えば、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、１‐メチルシクロペンチル基、１‐エチルシクロペンチル基、１‐メチルシクロヘキシル基、１‐エチルシクロヘキシル基等の鎖状又は環状の第３級アルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等の環状エーテル基、１位が炭素数１〜８の鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基で置換された１−低級アルコキシアルキル基等を用いることができる。出願人により出願中である酸解離性溶解抑制基としては、後述する重合体（Ａ´１）の一般式（ＩＩ）で表される。
上記多環式基を有する構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つを有する重合体（Ａ´）における多環式基としては、脂肪族多環式基であっても芳香族多環式基であってもよく、炭素数１０〜１６の脂肪族多環式基、または炭素数１０〜１６の芳香族多環式炭化水素基が好ましい。これらのうち、脂肪族多環式基が、レジストパターンのラインエッジラフネスおよび断面形状の矩形性が良好になるため好ましい。
炭素数１０〜１６の脂肪族多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから１個又は２個の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個又は２個の水素原子を除いた基などが挙げられる。この様な多環式基は、例えば、従来のＡｒＦレジストにおいて多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。これらの中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上好ましく、特にアダマンチル基が好ましい。
脂肪族多環式基を有することにより、高い解像性が得られ、また、レジストパターンの断面形状が良好な矩形形状となる。
脂肪族多環式基を有することにより、高い解像性が得られ、また、レジストパターンの断面形状が良好な矩形形状となる。
炭素数１０〜１６の芳香族多環式基としては、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどから１個又は２個の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、１−ピレニル基等が挙げられ、２−ナフチル基が工業上特に好ましい。
芳香族多環式基を有することにより、感度が良好になり、スループットが速く、生産性を向上させることができる。
芳香族多環式基を有することにより、感度が良好になり、スループットが速く、生産性を向上させることができる。
前記構成単位（ａ１）又は（ａ２）の少なくとも一つが多環式基を有するとは、上記した多環式基が有機化学的に結合していればよい。また、該多環式基はさらに水酸基、カルボキシ基等の、アルカリ可溶性とする官能基やメチル基、エチル基、プロピル基などの低級アルキル基を有しても良いし、また酸解離性溶解抑制基中の一部に含まれていても良い。具体的には、後述する（ａ１２）や（ａ２１）の構成単位が挙げられる。
重合体（Ａ´）中の構成単位（ａ１）の割合は、重合体（Ａ´）を構成する全構成単位の５０〜９５モル％であることが好ましく、６０〜８５モル％であることがより好ましい。これにより、適度なアルカリ溶解性が得られる。
重合体（Ａ´）中の構成単位（ａ２）の割合は、重合体（Ａ）を構成する全構成単位の５〜４５モル％であることが好ましく、１５〜４０モル％であることがより好ましい。これにより、レジストパターンを形成する際の、レジスト膜の未露光部におけるアルカリ不溶性を充分に確保できる。
重合体（Ａ´）中の構成単位（ａ２）の割合は、重合体（Ａ）を構成する全構成単位の５〜４５モル％であることが好ましく、１５〜４０モル％であることがより好ましい。これにより、レジストパターンを形成する際の、レジスト膜の未露光部におけるアルカリ不溶性を充分に確保できる。
重合体（Ａ´）の質量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算、以下同様。）は、酸解離性溶解抑制基で保護する前で２０００〜３００００、好ましくは４０００〜２００００、保護した後で３５００〜３３０００、好ましくは５５００〜２３０００である。該質量平均分子量を３００００以下にすることによって、レジスト溶剤に対する溶解性を充分に確保でき、２０００以上にすることによって、得られるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上し、膜減りが改善される。また、質量平均分子量が大きいほど、残膜率が高くなる傾向がある。
本発明においては、さらに、重合体（Ａ´）を含有する本発明のポジ型レジスト組成物が、前記第１の発明の条件、すなわち残膜率８０％以上を満たすものであることが好ましい。
残膜率は、例えば重合体（Ａ´）における上記多環式基の割合を高くする、重合体（Ａ´）の質量平均分子量を大きくする等により向上させることができる。
残膜率は、例えば重合体（Ａ´）における上記多環式基の割合を高くする、重合体（Ａ´）の質量平均分子量を大きくする等により向上させることができる。
本発明において好ましい（Ａ´）成分としては、前記構成単位（ａ１）を有し、該構成単位（ａ１）の水酸基の水素原子の一部が酸解離性溶解抑制基により保護されており、かつ前記構成単位（ａ１）が多環式基を有する、または前記酸解離性溶解抑制基が多環式基を有する、若しくはこれらをともに有する重合体が挙げられる。該重合体としては、例えば下記重合体（Ａ´１）および共重合体（Ａ´２）が挙げられる。（Ａ´）成分として、下記重合体（Ａ´１）または共重合体（Ａ´２）を用いることにより、この薄膜レジストプロセスに必要なドライエッチング耐性を確保することができるとともに、ドライエッチング時の膜減りが低減され、高解像性のレジストパターンが得られ、さらに現像後のレジストパターンにおけるパターン欠陥（現像欠陥）の発生を抑制できる。これは、薄膜化することでレジスト膜中における樹脂成分の含有量が少なくなくなるためだと考えられる。
＜重合体（Ａ´１）＞
重合体（Ａ´１）は、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ該構成単位（ａ１１）の水酸基の水素原子一部が、下記一般式（ＩＩ）
重合体（Ａ´１）は、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ該構成単位（ａ１１）の水酸基の水素原子一部が、下記一般式（ＩＩ）
で表される酸解離性溶解抑制基により保護されている構成単位（ａ２１）を有する重合体である。
式（ＩＩ）中、Ｒ１は、炭素数１〜５の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
Ｒ２は、炭素数１〜５のアルキル基または水素原子である。炭素数１〜５のアルキル基としては、上述のＲ１の場合と同様の置換基とすることができる。これらのうち、Ｒ２としては、工業的には水素原子が好ましい。
Ｘは脂肪族多環式基または芳香族多環式基であり、これにより、高い残膜率を達成できる。また、エッチング耐性の向上や膜減りの低減が達成される。
Ｘとしては、上記多環式基において挙げたのと同様のものが挙げられる。なかでも、脂肪族多環式基が、レジストパターンのラインエッジラフネスおよび断面形状の矩形性が良好になるため好ましい。
Ｘとしては、上記多環式基において挙げたのと同様のものが挙げられる。なかでも、脂肪族多環式基が、レジストパターンのラインエッジラフネスおよび断面形状の矩形性が良好になるため好ましい。
構成単位（ａ２１）における酸解離性溶解抑制基として好ましいものを、以下に具体的に例示する。
［構成単位（ａ３）］
重合体（Ａ´１）は、前記構成単位（ａ１１）、（ａ２１）のほかに、さらに、下記一般式（ＩＩＩ）
重合体（Ａ´１）は、前記構成単位（ａ１１）、（ａ２１）のほかに、さらに、下記一般式（ＩＩＩ）
で表される構成単位（ａ３）を有する共重合体であってもよい。
式（ＩＩＩ）中、Ｒ３は、炭素数１〜５の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
ｎは、０または１〜３の整数である。これらのうち、ｎは０または１であることが好ましく、特に工業上０であることが好ましい。
なお、ｎが１〜３である場合には、Ｒ３の置換位置はｏ−位、ｍ−位、ｐ−位のいずれでもよく、さらに、ｎが２または３の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
ｎは、０または１〜３の整数である。これらのうち、ｎは０または１であることが好ましく、特に工業上０であることが好ましい。
なお、ｎが１〜３である場合には、Ｒ３の置換位置はｏ−位、ｍ−位、ｐ−位のいずれでもよく、さらに、ｎが２または３の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
本発明において、構成単位（ａ３）は必須ではないが、これを含有させると、その含有量によりアルカリ溶解性をコントロールし、残膜率をコントロールすることができる。また、これによって、ラインエッジラフネスを低下させることができる、良好なアイソレートラインが得られるなどの利点がある。構成単位（ａ３）を用いる場合は、重合体（Ａ´１）を構成する構成単位の合計の０．５〜２５モル％とすることが好ましく、より好ましくは３〜２０モル％である。構成単位（ａ３）が上記範囲より多いと、アルカリ溶解性が低くなり、ラインエッジラフネスが増加したり、良好なアイソレートラインが得られない傾向にある。
本発明のポジ型レジスト組成物において、重合体（Ａ´１）としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
前記重合体（Ａ´１）として２種以上の混合物を用いる場合には、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ、該構成単位（ａ２１）を有する重合体、または、前記構成単位（ａ１１）、前記構成単位（ａ２１）および前記構成単位（ａ３）を有する共重合体から選ばれる任意の２種以上を組み合わせることができる。すなわち、それらの重合体の質量平均分子量が異なるものや、各構成単位の割合の異なるものを任意に混合して用いることができる。好ましくは、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ、該構成単位（ａ２１）を有する重合体と、前記構成単位（ａ１１）、前記構成単位（ａ２１）および前記構成単位（ａ３）を有する共重合体との混合物を用いる。重合体（Ａ´１）としてこのような混合物を用いることにより、形成されるレジストパターンの形状が良好な矩形性を有し、かつ、優れたアイソレートラインを得ることができる。
前記重合体（Ａ´１）として２種以上の混合物を用いる場合には、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ、該構成単位（ａ２１）を有する重合体、または、前記構成単位（ａ１１）、前記構成単位（ａ２１）および前記構成単位（ａ３）を有する共重合体から選ばれる任意の２種以上を組み合わせることができる。すなわち、それらの重合体の質量平均分子量が異なるものや、各構成単位の割合の異なるものを任意に混合して用いることができる。好ましくは、前記構成単位（ａ１１）を有し、かつ、該構成単位（ａ２１）を有する重合体と、前記構成単位（ａ１１）、前記構成単位（ａ２１）および前記構成単位（ａ３）を有する共重合体との混合物を用いる。重合体（Ａ´１）としてこのような混合物を用いることにより、形成されるレジストパターンの形状が良好な矩形性を有し、かつ、優れたアイソレートラインを得ることができる。
重合体（Ａ´１）の、前記酸解離性溶解抑制基で保護される前における質量平均分子量（ポリスチレン換算、以下同様。）は、２０００〜３００００が好ましく、５０００〜２００００がさらに好ましい。該質量平均分子量を３００００以下にすることによって、レジスト溶剤に対する溶解性を向上させることができ、２０００以上にすることによって、得られるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上し、膜減りが改善される。また、良好なレジストパターン形状が得られる。
また、質量平均分子量が大きいほど、残膜率が高くなる。
また、重合体（Ａ´１）の、前記酸解離性溶解抑制基で保護される前における分散度（質量平均分子量を数平均分子量で除した値。以下同様。）としては、分散度が小さい単分散であると、解像性に優れ好ましい。具体的には、２．０以下が好ましく、さらに１．５以下が好ましい。
また、質量平均分子量が大きいほど、残膜率が高くなる。
また、重合体（Ａ´１）の、前記酸解離性溶解抑制基で保護される前における分散度（質量平均分子量を数平均分子量で除した値。以下同様。）としては、分散度が小さい単分散であると、解像性に優れ好ましい。具体的には、２．０以下が好ましく、さらに１．５以下が好ましい。
本発明において、重合体（Ａ´１）を構成する全構成単位の合計に対して、前記構成単位（ａ１１）は、５０〜９５モル％、好ましくは６０〜８５モル％であり、前記構成単位（ａ２１）の割合は、５〜４５モル％、好ましくは１５〜４０モル％である。
前記重合体が構成単位（ａ３）を有さない場合には、前記構成単位（ａ２１）の含有割合は、全構成単位に対して、好ましくは５〜３５モル％であり、より好ましくは２０〜３０モル％である。
前記重合体が構成単位（ａ３）を有する場合には、前記構成単位（ａ２１）の含有割合は、全構成単位に対して、好ましくは５〜３５モル％であり、より好ましくは１０〜２０モル％である。
含有割合を上記の範囲の下限値以上にすることによって、良好なコントラストが得られ、また、上記の範囲の上限値以下にすることによって、現像欠陥（ディフェクト）を防ぐ効果が得られる。
前記重合体が構成単位（ａ３）を有さない場合には、前記構成単位（ａ２１）の含有割合は、全構成単位に対して、好ましくは５〜３５モル％であり、より好ましくは２０〜３０モル％である。
前記重合体が構成単位（ａ３）を有する場合には、前記構成単位（ａ２１）の含有割合は、全構成単位に対して、好ましくは５〜３５モル％であり、より好ましくは１０〜２０モル％である。
含有割合を上記の範囲の下限値以上にすることによって、良好なコントラストが得られ、また、上記の範囲の上限値以下にすることによって、現像欠陥（ディフェクト）を防ぐ効果が得られる。
重合体（Ａ´１）は、例えば、水酸基の水素原子が保護されていない構成単位（ａ１１）に相当するモノマーを重合させた後、構成単位（ａ１１）の水酸基の水素原子の一部を、周知の手法により酸解離性溶解抑制基で保護する方法により製造することができる。
または、予め水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護された構成単位（ａ２１）に相当するモノマーを調製し、これを常法により重合させた後、加水分解により、酸解離性溶解抑制基で保護された水酸基の水素原子の一部を水素原子に変える方法によっても製造することができる。
または、予め水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護された構成単位（ａ２１）に相当するモノマーを調製し、これを常法により重合させた後、加水分解により、酸解離性溶解抑制基で保護された水酸基の水素原子の一部を水素原子に変える方法によっても製造することができる。
＜共重合体（Ａ´２）＞
共重合体（Ａ´２）は、前記構成単位（ａ１１）と、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１２）とを必須の構成単位として有し、構成単位（ａ１１）の水酸基および構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護された共重合体である。
この共重合体（Ａ´２）は、第１の構成単位（ａ１１）および第２の構成単位（ａ１２）のほかに、さらに、前記重合体（Ａ´１）において述べたのと同様の構成単位（ａ３）を有していてもよい。
共重合体（Ａ´２）は、前記構成単位（ａ１１）と、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１２）とを必須の構成単位として有し、構成単位（ａ１１）の水酸基および構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護された共重合体である。
この共重合体（Ａ´２）は、第１の構成単位（ａ１１）および第２の構成単位（ａ１２）のほかに、さらに、前記重合体（Ａ´１）において述べたのと同様の構成単位（ａ３）を有していてもよい。
［構成単位（ａ１２）］
構成単位（ａ１２）は、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
かかる構成単位（ａ１２）は、構成単位（ａ１１）よりもアルカリ現像液に対する溶解性が低いので、共重合体（Ａ´２）は、従来のポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂よりも、酸解離性溶解抑制基が脱離した状態でのアルカリ現像液に対する溶解性が低くなっている。このため、従来のポリヒドロキシスチレン系樹脂より低い保護率でもアルカリ現像液に対する十分な不溶性を得ることができ、これにより、高い残膜率を達成できる。また、エッチング耐性の向上や膜減りの低減が達成される。さらに、酸解離性溶解抑制基に起因する現像欠陥を抑えつつ高解像性を達成することができる。
すなわち共重合体（Ａ´２）においては、構成単位（ａ１１）に代えて、フェノール性水酸基よりもアルカリ溶解性に劣るアルコール性水酸基をベース樹脂側鎖中の一部に導入しうる構成単位（ａ１２）を用いることにより、アルカリ現像液に対する溶解性を低下させている。また、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基を含有することから、高解像性、耐ドライエッチング性に優れる。
共重合体（Ａ´２）における構成単位（ａ１２）は、そのような作用を有する限り、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位であれば、特に限定されない。
構成単位（ａ１２）は、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
かかる構成単位（ａ１２）は、構成単位（ａ１１）よりもアルカリ現像液に対する溶解性が低いので、共重合体（Ａ´２）は、従来のポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂よりも、酸解離性溶解抑制基が脱離した状態でのアルカリ現像液に対する溶解性が低くなっている。このため、従来のポリヒドロキシスチレン系樹脂より低い保護率でもアルカリ現像液に対する十分な不溶性を得ることができ、これにより、高い残膜率を達成できる。また、エッチング耐性の向上や膜減りの低減が達成される。さらに、酸解離性溶解抑制基に起因する現像欠陥を抑えつつ高解像性を達成することができる。
すなわち共重合体（Ａ´２）においては、構成単位（ａ１１）に代えて、フェノール性水酸基よりもアルカリ溶解性に劣るアルコール性水酸基をベース樹脂側鎖中の一部に導入しうる構成単位（ａ１２）を用いることにより、アルカリ現像液に対する溶解性を低下させている。また、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基を含有することから、高解像性、耐ドライエッチング性に優れる。
共重合体（Ａ´２）における構成単位（ａ１２）は、そのような作用を有する限り、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位であれば、特に限定されない。
上記アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基を構成する多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テロラシクロアルカンなどから１個の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個の水素原子を除いた基などが挙げられる。この様な多環式基は、ＡｒＦレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。これらの中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
構成単位（ａ１２）としては、特に、下記一般式（ＩＶ）で表される、少なくとも１つのアルコール性水酸基を有するアダマンチル基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位を好適に用いることができる。
下記一般式（ＩＶ）で表される構成単位（ａ１２）の中で最も好ましいのは下記一般式（ＩＶａ）で表される構成単位である。
下記一般式（ＩＶ）で表される構成単位（ａ１２）の中で最も好ましいのは下記一般式（ＩＶａ）で表される構成単位である。
また、構成単位（ａ１２）の中でも、アクリル酸エステルから誘導される構成単位は、メタクリル酸エステルから誘導される構成単位よりも、酸解離性溶解抑制基が脱離した状態でのアルカリ現像液に対する溶解性が高いので、酸解離性溶解抑制基による保護割合を高くしてコントラストを向上させることができる。したがって、構成単位（ａ１２）としてアルコール性水酸基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位を用いることが、現像欠陥を抑えつつ解像性を向上させるうえでより好ましい。構成単位（ａ１２）のうちの８０モル％以上がアルコール性水酸基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位であることが好ましく、１００モル％がより好ましい。
［共重合体（Ａ´２）の酸解離性溶解抑制基］
共重合体（Ａ´２）においては、構成単位（ａ１１）の水酸基と構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部の水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護されている必要がある。
前記酸解離性溶解抑制基としては、上記構成単位（ａ２）において挙げたのと同様のものが挙げられる。これらの中でも、特に、１位が炭素数１〜８の鎖状、分岐状、又は環状のアルコキシ基で置換された１−低級アルコキシアルキル基、すなわち、下記一般式（Ｖ）で表される１−低級アルコキシアルキル基が好ましい。それらの具体例としては、１−エトキシエチル基、１‐イソプロポキシエチル基のような鎖状又は分岐状アルコキシアルキル基、１‐シクロヘキシルオキシエチル基のような環状アルコキシアルキル基が挙げられ、それらの中でも特に、解像性能に優れることから、１−エトキシエチル基が好ましい。
共重合体（Ａ´２）においては、構成単位（ａ１１）の水酸基と構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部の水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で保護されている必要がある。
前記酸解離性溶解抑制基としては、上記構成単位（ａ２）において挙げたのと同様のものが挙げられる。これらの中でも、特に、１位が炭素数１〜８の鎖状、分岐状、又は環状のアルコキシ基で置換された１−低級アルコキシアルキル基、すなわち、下記一般式（Ｖ）で表される１−低級アルコキシアルキル基が好ましい。それらの具体例としては、１−エトキシエチル基、１‐イソプロポキシエチル基のような鎖状又は分岐状アルコキシアルキル基、１‐シクロヘキシルオキシエチル基のような環状アルコキシアルキル基が挙げられ、それらの中でも特に、解像性能に優れることから、１−エトキシエチル基が好ましい。
本発明において、共重合体（Ａ´２）における水酸基の保護割合（水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で置換される割合）は、構成単位（ａ１１）の水酸基と構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基との合計の１０モル％以上３５モル％以下の範囲であることが好ましく、２０モル％以上３０モル％以下であることがより好ましい。
水酸基の保護割合を上記範囲の上限以下とすることにより、現像後のレジストパターンのパターン欠陥（現像欠陥）を効果的に防止することができる。一方、水酸基の保護割合を上記範囲の下限以上とすることにより、エッチング耐性が向上し、膜減りが低減される。また、解像性能の劣化が抑制できる。また、水酸基の保護割合が高いほど、残膜率が高くなる。
水酸基の保護割合を上記範囲の上限以下とすることにより、現像後のレジストパターンのパターン欠陥（現像欠陥）を効果的に防止することができる。一方、水酸基の保護割合を上記範囲の下限以上とすることにより、エッチング耐性が向上し、膜減りが低減される。また、解像性能の劣化が抑制できる。また、水酸基の保護割合が高いほど、残膜率が高くなる。
共重合体（Ａ´２）において、酸解離性溶解抑制基で保護されている水酸基は、構成単位（ａ１１）の水酸基であっても、構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基であってもよく、特に限定されないが、構成単位（ａ１１）の水酸基（ヒドロキシスチレンのフェノール性水酸基）のみ、又は構成単位（ａ１１）の水酸基および構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基の両方が、酸解離性溶解抑制基で保護されていることが好ましい。また、酸解離性溶解抑制基にも依存するが、構成単位（ａ１１）の水酸基および構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基の両方が酸解離性溶解抑制基で保護されていることがより好ましい。
共重合体（Ａ´２）において、前記酸解離性溶解抑制基で保護する前の共重合体の構成単位（ａ１１）と前記構成単位（ａ１２）とのモル比は９５：５〜７５：２５の範囲内であることが好ましく、より好ましい範囲は８２：１８〜７８：２２である。
構成単位（ａ１２）が上記の範囲より多いと、現像液に対する溶解性が不足し、他方、少ないと、構成単位（ａ１２）を用いたことによる効果が十分に得られない。
構成単位（ａ１２）が上記の範囲より多いと、現像液に対する溶解性が不足し、他方、少ないと、構成単位（ａ１２）を用いたことによる効果が十分に得られない。
また、共重合体（Ａ´２）において、前記酸解離性溶解抑制基で保護する前の共重合体の構成単位（ａ１１）と構成単位（ａ１２）との合計が、共重合体（Ａ´２）を構成する全構成単位の合計の９０モル％以上であることが好ましい。９０モル％より少ないと、解像性が劣化する傾向がある。構成単位（ａ１１）と構成単位（ａ１２）との合計は、より好ましくは９５モル％以上であり、１００モル％でもよい。
本発明において、構成単位（ａ３）は必須ではないが、これを含有させると、焦点深度が向上する、ドライエッチング耐性がさらに向上するなどの利点が得られる。
構成単位（ａ３）を有する場合、共重合体（Ａ´２）中の構成単位（ａ３）の割合は、共重合体（Ａ´２）を構成する全構成単位の合計の０．５〜１０モル％であることが好ましく、より好ましくは２〜５モル％である。構成単位（ａ３）が上記範囲より多いと、現像液に対する溶解性が劣化する傾向にある。
構成単位（ａ３）を有する場合、共重合体（Ａ´２）中の構成単位（ａ３）の割合は、共重合体（Ａ´２）を構成する全構成単位の合計の０．５〜１０モル％であることが好ましく、より好ましくは２〜５モル％である。構成単位（ａ３）が上記範囲より多いと、現像液に対する溶解性が劣化する傾向にある。
共重合体（Ａ´２）において、水酸基の水素原子の一部が酸解離性溶解抑制基で保護される前の共重合体の質量平均分子量は、２０００以上８５００以下であることが好ましく、より好ましくは４５００以上８５００以下である。該質量平均分子量が８５００以下であると、得られるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上し、膜減りが改善される。また、マイクロブリッジの発生を防止することができる。また、該質量平均分子量が２０００以上であると耐熱性が良好である。また、酸解離性溶解抑制基で保護した後の共重合体の質量平均分子量は、上述の酸解離性溶解抑制基の保護割合から、８６００以上２００００以下であることが好ましく、より好ましくは９０００以上１５０００以下であることが好ましい。
ここでのマイクロブリッジとは、現像欠陥の一種であり、例えばラインアンドスペースパターンにおいて、隣接するレジストパターンの表面に近い部分どうしがレジストでつながれて橋かけ状態になった欠陥をいう。マイクロブリッジは、質量平均分子量が高いほど、また露光後加熱（ＰＥＢ）の温度が高いほど発生し易い。
ここでのマイクロブリッジとは、現像欠陥の一種であり、例えばラインアンドスペースパターンにおいて、隣接するレジストパターンの表面に近い部分どうしがレジストでつながれて橋かけ状態になった欠陥をいう。マイクロブリッジは、質量平均分子量が高いほど、また露光後加熱（ＰＥＢ）の温度が高いほど発生し易い。
また、共重合体（Ａ´２）の、水酸基の水素原子の一部が酸解離性溶解抑制基で保護される前における分散度（Ｍｗ／Ｍｎ比）は、分散度が小さい単分散であると、解像性に優れ好ましい。具体的には、２．０以下、好ましくは１．７以下である。
共重合体（Ａ´２）は、例えば、水酸基が保護されていない、構成単位（ａ１１）に相当するモノマーと、水酸基が保護されていない、構成単位（ａ１２）に相当するモノマーとを共重合させた後、構成単位（ａ１１）および／または構成単位（ａ１２）の水酸基の水素原子の一部を、周知の手法により酸解離性溶解抑制基で保護する方法により製造することができる。
または、構成単位（ａ１１）の水酸基が予め酸解離性溶解抑制基で保護された構成単位に相当するモノマーを調製し、このモノマーと構成単位（ａ１２）に相当するモノマーとを常法により共重合させた後、加水分解により、酸解離性溶解抑制基で保護された水酸基の一部を水酸基に変え、さらに必要であれば構成単位（ａ１２）の水酸基を、周知の手法により酸解離性溶解抑制基で保護する方法によっても製造することができる。
または、構成単位（ａ１１）の水酸基が予め酸解離性溶解抑制基で保護された構成単位に相当するモノマーを調製し、このモノマーと構成単位（ａ１２）に相当するモノマーとを常法により共重合させた後、加水分解により、酸解離性溶解抑制基で保護された水酸基の一部を水酸基に変え、さらに必要であれば構成単位（ａ１２）の水酸基を、周知の手法により酸解離性溶解抑制基で保護する方法によっても製造することができる。
本発明のポジ型レジスト組成物において、（Ａ´）成分は、前記重合体（Ａ´１）および前記共重合体（Ａ´２）のどちらか一方であってよく、それらの混合物であってもよい。
本発明のポジ型レジスト組成物において、（Ａ）成分又は（Ａ´）成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよいが、一般的には、固形分濃度にして、５〜２５質量％、より好ましくは７〜２０質量％である。
［（Ｂ）成分］
（Ｂ）成分としては、従来、化学増幅型ホトレジストにおける酸発生剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
該酸発生剤のなかでもフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩やオキシムスルホネート化合物が好ましい。
（Ｂ）成分としては、従来、化学増幅型ホトレジストにおける酸発生剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
該酸発生剤のなかでもフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩やオキシムスルホネート化合物が好ましい。
オニウム塩の例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、（４−メトキシフェニル）フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、（４−メトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、（４−メチルフェニル）ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、（４−トリフルオロメチルフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、（４−トリフルオロメチルフェニル）ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネートなどのオニウム塩などが挙げられる。
オキシムスルホネート化合物の例としては、α‐（メチルスルホニルオキシイミノ）‐フェニルアセトニトリル、α‐（メチルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐（トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ）‐フェニルアセトニトリル、α‐（トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐（エチルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐（プロピルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐メチルフェニルアセトニトリル、α‐（メチルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α‐（メチルスルホニルオキシイミノ）‐ｐ‐メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。
（Ｂ）成分として、１種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（Ｂ）成分の使用量は、（Ａ）成分又は（Ａ´）成分１００質量部に対し、０．５〜３０質量部、好ましくは１〜１０質量部とされる。０．５質量部未満ではパターン形成が十分に行われないし、３０質量部を超えると均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原因となるおそれがある。
（Ｂ）成分の使用量は、（Ａ）成分又は（Ａ´）成分１００質量部に対し、０．５〜３０質量部、好ましくは１〜１０質量部とされる。０．５質量部未満ではパターン形成が十分に行われないし、３０質量部を超えると均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原因となるおそれがある。
［（Ｃ）成分］
本発明のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤（Ｃ）（以下、（Ｃ）成分という）に溶解させて製造することができる。
（Ｃ）成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを１種又は２種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ-ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類などを挙げることができる。これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、２種以上の混合溶剤として用いてもよい。
使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度とされる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤（Ｃ）（以下、（Ｃ）成分という）に溶解させて製造することができる。
（Ｃ）成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを１種又は２種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ-ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類などを挙げることができる。これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、２種以上の混合溶剤として用いてもよい。
使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度とされる。
［（Ｄ）成分］
本発明のポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の（Ｄ）成分として含窒素有機化合物を配合させることができる。
この含窒素有機化合物は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第２級脂肪族アミンや第３級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとはアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言う。
本発明のポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の（Ｄ）成分として含窒素有機化合物を配合させることができる。
この含窒素有機化合物は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第２級脂肪族アミンや第３級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとはアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言う。
（Ｄ）成分の具体例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリペンチルアミン、トリ−ｎ−ヘプチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、ジ−ｎ−ヘプチルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ドデシルアミン等のアルキルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−ｎ−オクタノールアミン、トリ−ｎ−オクタノールアミン等のアルキルアルコールのアミンが挙げらる。これらのうち、炭素数７〜１５のアルキル基を有する第２級または第３級の脂肪族アミンが好ましい。炭素数が７〜１５のアルキル基を有することによって、該脂肪族アミンが、形成されたレジストパターン中で拡散しにくいため均等に分布できる。本発明において、特にトリ−ｎ−オクチルアミンのようなアルキルアミンが好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、（Ａ）成分１００質量部に対して、通常０．０１〜５．０質量部の範囲で用いられる。
これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、（Ａ）成分１００質量部に対して、通常０．０１〜５．０質量部の範囲で用いられる。
［（Ｅ）成分］
また、前記（Ｄ）成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の（Ｅ）成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分は併用することもできるし、いずれか１種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐ｎ‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐ｎ‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
（Ｅ）成分は、（Ａ）成分１００質量部当り０．０１〜５．０質量部の割合で用いられる。
また、前記（Ｄ）成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の（Ｅ）成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分は併用することもできるし、いずれか１種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐ｎ‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐ｎ‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
（Ｅ）成分は、（Ａ）成分１００質量部当り０．０１〜５．０質量部の割合で用いられる。
［その他の任意成分］
本発明のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜、添加含有させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜、添加含有させることができる。
［レジストパターン形成方法］
本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法は例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、８０〜１５０℃の温度条件下、プレベークを４０〜１２０秒間、好ましくは６０〜９０秒間施してレジスト膜を形成する。
本発明において、レジスト膜の膜厚は５０〜１５０ｎｍ以下、まで薄くすることができ、好ましくは５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。前者が加速電圧５ｋＶの場合で、後者が加速電圧２ｋＶの場合である。
次いで、このレジスト膜に対して、低加速電子線を、マスクパターンを介さずに直接照射して描画してもよいが、好ましくは、低加速電子線露光装置、例えば「ＬＥＥＰＬ」（製品名、（株）リープル製、加速電圧２ｋＶ）により、所望のマスクパターンを介して選択的に露光する。マスクパターンを介しての露光を行うことにより、スループットが向上する、パターン間の間隔（ピッチサイズ）の小さいレジストパターンが形成できる等の利点がある。
「ＬＥＥＰＬ」は、試料とマスクとを近接（例えば約５０μｍ）させて、平行な低加速電子線を照射し、パターンを転写するもので、マスクとしては等倍マスクが使用される。そのため、光リソグラフィーの縮小投影露光法に用いられているマスクに比べ、製造コストが低いという利点を有する。また、近接効果の影響を受けないため、高精度のパターンを形成できる。
低加速電子線の加速電圧は、例えば２〜５ｋＶが好ましく、最も好ましくは２ｋＶである。
本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法は例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、８０〜１５０℃の温度条件下、プレベークを４０〜１２０秒間、好ましくは６０〜９０秒間施してレジスト膜を形成する。
本発明において、レジスト膜の膜厚は５０〜１５０ｎｍ以下、まで薄くすることができ、好ましくは５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。前者が加速電圧５ｋＶの場合で、後者が加速電圧２ｋＶの場合である。
次いで、このレジスト膜に対して、低加速電子線を、マスクパターンを介さずに直接照射して描画してもよいが、好ましくは、低加速電子線露光装置、例えば「ＬＥＥＰＬ」（製品名、（株）リープル製、加速電圧２ｋＶ）により、所望のマスクパターンを介して選択的に露光する。マスクパターンを介しての露光を行うことにより、スループットが向上する、パターン間の間隔（ピッチサイズ）の小さいレジストパターンが形成できる等の利点がある。
「ＬＥＥＰＬ」は、試料とマスクとを近接（例えば約５０μｍ）させて、平行な低加速電子線を照射し、パターンを転写するもので、マスクとしては等倍マスクが使用される。そのため、光リソグラフィーの縮小投影露光法に用いられているマスクに比べ、製造コストが低いという利点を有する。また、近接効果の影響を受けないため、高精度のパターンを形成できる。
低加速電子線の加速電圧は、例えば２〜５ｋＶが好ましく、最も好ましくは２ｋＶである。
次いで、８０〜１５０℃の温度条件下、ＰＥＢ（露光後加熱）を４０〜１２０秒間、好ましくは６０〜９０秒間施す。次いで、これをアルカリ現像液、例えば０．１〜１０質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
上述のように、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、従来のポリヒドロキシスチレン系樹脂を用いた化学増幅型のポジ型レジスト組成物に比べて、エッチング耐性に優れ、膜減りが低減されたレジスト層を形成できるものである。
そのため、レジスト層の薄膜化が可能であり、これによって、低加速電子線による露光工程を有するレジストパターン形成方法においても良好なパターンが得られ有効に用いることができる。
そのため、レジスト層の薄膜化が可能であり、これによって、低加速電子線による露光工程を有するレジストパターン形成方法においても良好なパターンが得られ有効に用いることができる。
［三層レジスト法］
さらに、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、薄膜化が可能であることから、三層レジスト法における上層のポジ型レジスト層に好適に用いられる。
すなわち、半導体製造において、これまでの化学増幅型レジスト材料を用いてリソグラフィー法により微細加工する場合には、機械的強度の点で、単層で高アスペクト比のパターン形成を行うことは非常にむずかしい。このため、最近、寸法精度が高く、高アスペクト比が得やすい方法として、上層をポジ型レジスト層とし、下層を有機層とし、これらの上層と下層の間に中間層として金属薄膜層を設けた三層レジスト法（例えば、特開２００１−５１４２２号公報参照）が提案されている。
さらに、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、薄膜化が可能であることから、三層レジスト法における上層のポジ型レジスト層に好適に用いられる。
すなわち、半導体製造において、これまでの化学増幅型レジスト材料を用いてリソグラフィー法により微細加工する場合には、機械的強度の点で、単層で高アスペクト比のパターン形成を行うことは非常にむずかしい。このため、最近、寸法精度が高く、高アスペクト比が得やすい方法として、上層をポジ型レジスト層とし、下層を有機層とし、これらの上層と下層の間に中間層として金属薄膜層を設けた三層レジスト法（例えば、特開２００１−５１４２２号公報参照）が提案されている。
三層レジスト法では、上層に形成したパターンをマスクとして、ハロゲン系ガスによる中間層エッチングと酸素プラズマによる下層エッチングを順次施すことにより、パターンを転写し、このレジストパターンをマスクとして、最後にフッ化炭素系ガス等によるプラズマエッチングにより基板にパターンを刻設する。三層レジスト法では、中間層を設けていることにより、プラズマエッチングの際に上層の膜減りが生じた場合でも、マスクパターンとしての役割が十分に発揮される。
三層レジスト法においては、下層（有機層）により所要の厚みを確保することによって、レジストパターンの高アスペクト比化、ドライエッチング耐性の確保がなされるため、上層（ポジ型レジスト層）の薄膜化が可能である。そのため、より微細なレジストパターンが形成できる。
三層レジスト法においては、下層（有機層）により所要の厚みを確保することによって、レジストパターンの高アスペクト比化、ドライエッチング耐性の確保がなされるため、上層（ポジ型レジスト層）の薄膜化が可能である。そのため、より微細なレジストパターンが形成できる。
三層レジスト法による半導体素子の製造は、例えば以下のようにして行うことができる。
まず、基板上に有機層を設けて下層とし、その上に中間層を形成させる。
この際用いる基板としては、特に制限はなく、通常の半導体デバイスの基板材料として慣用されている材料の中から任意に選ぶことができる。
また、この基板上に下層として設けられる有機層は、酸素プラズマによりドライエッチングされうるものであればよく、ほとんどすべての有機物を使用することができる。通常使用されるものとしては、有機系ホトレジスト、ポリメチルメタクリレート、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体、イミド系樹脂などがあるが、好適なのはノボラック樹脂及び１，２‐キノンジアジド基を導入したノボラック樹脂である。
まず、基板上に有機層を設けて下層とし、その上に中間層を形成させる。
この際用いる基板としては、特に制限はなく、通常の半導体デバイスの基板材料として慣用されている材料の中から任意に選ぶことができる。
また、この基板上に下層として設けられる有機層は、酸素プラズマによりドライエッチングされうるものであればよく、ほとんどすべての有機物を使用することができる。通常使用されるものとしては、有機系ホトレジスト、ポリメチルメタクリレート、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体、イミド系樹脂などがあるが、好適なのはノボラック樹脂及び１，２‐キノンジアジド基を導入したノボラック樹脂である。
中間層の材料および形成方法に特に制限はないが、ポリマー中のシリコン含有率が５〜３０％、好ましくは５〜１５％程度の材料およびそれを用いた形成方法が使用可能であるが、特に、本発明の第２の発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物とのマッチングが良好であることから、下記ハードマスク形成用組成物が好適に用いられる。
「ハードマスク形成用組成物」
ハードマスク形成用組成物は、アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）及び光酸発生剤（ＢＨＭ）を含むものであり、アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）として、下記構成単位（ｓ１）、（ｓ２）および（ｓ３）からなるラダー型シリコーン共重合体を用いたものである（なお、反射防止機能を有することから、反射防止膜形成用組成物と言うこともできる）。
構成単位（ｓ１）：（ヒドロキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−１）または（Ｓ−１’）で表される構成単位。
構成単位（ｓ２）：（アルコキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−２）または（Ｓ−２’）で表される構成単位。
構成単位（ｓ３）：アルキル又はフェニルシルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−３）または（Ｓ−３’）で表される構成単位。
ハードマスク形成用組成物は、アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）及び光酸発生剤（ＢＨＭ）を含むものであり、アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）として、下記構成単位（ｓ１）、（ｓ２）および（ｓ３）からなるラダー型シリコーン共重合体を用いたものである（なお、反射防止機能を有することから、反射防止膜形成用組成物と言うこともできる）。
構成単位（ｓ１）：（ヒドロキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−１）または（Ｓ−１’）で表される構成単位。
構成単位（ｓ２）：（アルコキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−２）または（Ｓ−２’）で表される構成単位。
構成単位（ｓ３）：アルキル又はフェニルシルセスキオキサン単位、すなわち下記一般式（Ｓ−３）または（Ｓ−３’）で表される構成単位。
上記一般式（Ｓ−２）および（Ｓ−２’）中のＲ６としては、メチル基が最も好ましい。
また、一般式（Ｓ−３）中のＲ７としては、炭素数１〜５の低級アルキル基、炭素数５〜６のシクロアルキル基又はフェニル基が、ｋ値（消衰係数）を調整しやすいので好ましい。
また、上記一般式（Ｓ−１）、（Ｓ−１’）、（Ｓ−２）および（Ｓ−２’）における−ＯＨ基と−ＯＲ基は、ｏ位、ｍ位及びｐ位のいずれでもよいが、工業的にはｐ位が好ましい。
また、構成単位（ｓ１）、（ｓ２）および（ｓ３）は、通常、上記一般式（Ｓ−１）、（Ｓ−２）および（Ｓ−３）で表わされたり、あるいは（Ｓ−１’）、（Ｓ−２’）および（Ｓ−３’）と表わされる。
このラダー型シリコーン共重合体は、質量平均分子量（ポリスチレン換算）が１５００〜２００００の範囲にあるものが好ましい。
また、一般式（Ｓ−３）中のＲ７としては、炭素数１〜５の低級アルキル基、炭素数５〜６のシクロアルキル基又はフェニル基が、ｋ値（消衰係数）を調整しやすいので好ましい。
また、上記一般式（Ｓ−１）、（Ｓ−１’）、（Ｓ−２）および（Ｓ−２’）における−ＯＨ基と−ＯＲ基は、ｏ位、ｍ位及びｐ位のいずれでもよいが、工業的にはｐ位が好ましい。
また、構成単位（ｓ１）、（ｓ２）および（ｓ３）は、通常、上記一般式（Ｓ−１）、（Ｓ−２）および（Ｓ−３）で表わされたり、あるいは（Ｓ−１’）、（Ｓ−２’）および（Ｓ−３’）と表わされる。
このラダー型シリコーン共重合体は、質量平均分子量（ポリスチレン換算）が１５００〜２００００の範囲にあるものが好ましい。
これらの構成単位の含有割合は、構成単位（ｓ１）１０〜９０モル％、好ましくは１５〜８５モル％、構成単位（ｓ２）０〜５０モル％、好ましくは１０〜４０モル％、構成単位（ｓ３）１〜９０モル％、好ましくは１５〜８５モル％の範囲内で選ばれる。
この中の構成単位（ｓ２）はアルカリに対する溶解度を調整して膜減りを抑制し、レジストパターン断面に生じる丸味を防止するためである。これは、（ヒドロキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位の出発原料である（アルコキシフェニルアルキル）シルセスキオキサン単位と同じであるから、アルコキシ基の解離度を抑制することにより簡単に導入することができるので有利である。
光酸発生剤（ＢＨＭ）は、光の照射により酸を発生する化合物のことであり、これまでも一般の化学増幅型ポジ型レジスト組成物の成分として通常使用されているものであり、本発明においては、このようにこれまで使用されているものの中から適宜選択して用いることができる。特にオニウム塩、ジアゾメタン系化合物が好ましい。
好ましい酸発生剤（ＢＨＭ）としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート又はノナフルオロブタンスルホネート、ビス（４‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネート又はノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート又はノナフルオロブタンスルホネート、トリ（４‐メチルフェニル）スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート又はノナフルオロブタンスルホネートなどのオニウム塩や、ビス（ｐ‐トルエンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１，１‐ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソプロピルスルホニル）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（２，４‐ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタンなどのジアゾメタン系化合物を挙げることができる。これらの中で特に好ましいのは、分解点２５０℃以下のオニウム塩例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス（ｐ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ヨードニウムの７，７‐ジメチル‐ビシクロ‐［２，２，１］‐ヘプタン‐２‐オン‐１‐スルホン酸塩などである。。
これらの光酸発生剤（ＢＨＭ）は、単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。その含有量は、前記アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）１００質量部に対し、通常０．５〜２０質量部、好ましくは１〜１０質量部の範囲で選ばれる。この光酸発生剤が０．５質量部未満では像形成ができにくいし、２０質量部を超えると均一な溶液とならず、保存安定性が低下する。
ハードマスク形成用組成物には、上記の必須成分（アルカリ可溶性樹脂（ＡＨＭ）および光酸発生剤（ＢＨＭ）に加えて、必要に応じ、架橋剤（ＣＨＭ）を配合することができる。
本ハードマスク形成用組成物において好適に用いられる架橋剤（ＣＨＭ）は、ハードマスク形成用組成物を加熱又は焼成したときに（ＡＨＭ）成分を架橋してハードマスク材として適切な被膜を形成しうるものであればよく、特に制限はないが、２個以上の反応性基を持つ化合物、例えばジビニルベンゼン、ジビニルスルホン酸、トリアクリルホルマール、グリオキザールや多価アルコールの（メタ）アクリル酸エステル、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、グリコールウリルのアミノ基の少なくとも２個がメチロール基又は低級アルコキシメチル基で置換されたものが好ましい。その中でも、特に下記式
これらの架橋剤（ＣＨＭ）は、（ＡＨＭ）１００質量部あたり１〜１０質量部の範囲で用いることができる。
本発明に好適に用いられるハードマスク組成物には、上記の（ＡＨＭ）成分、（ＢＨＭ）成分及び（ＣＨＭ）成分に加え、必要に応じさらに（ＤＨＭ）成分として線状ポリマーを含有させることができる。
この線状ポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミドなどを用いることができるが、特に好ましいのはアクリル系ポリマー、特に側鎖にアダマンチル基を結合したアクリル系ポリマーである。
この線状ポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミドなどを用いることができるが、特に好ましいのはアクリル系ポリマー、特に側鎖にアダマンチル基を結合したアクリル系ポリマーである。
このような線状ポリマーとしては、例えば一般式（ｄ１）
で表される単位１０〜６０モル％、好ましくは２０〜４０モル％、一般式（ｄ２）
で表される単位３０〜８０モル％、好ましくは２０〜５０モル％、及び一般式（ｄ３）
で表される単位１０〜５０モル％、好ましくは２０〜４０モル％からなる線状共重合体を挙げることができる。
上記一般式（ｄ１）中のＲ２としては、炭素数１〜５の低級アルキル基、特にメチル基やエチル基が工業的な面から好ましい。
この（ＤＨＭ）成分の線状ポリマーは、質量平均分子量５０００〜２００００の範囲のものが好ましい。
この（ＤＨＭ）成分は、（ＡＨＭ）成分１００質量部当り１０〜１００質量部の割合で配合される。
この（ＤＨＭ）成分は、（ＡＨＭ）成分１００質量部当り１０〜１００質量部の割合で配合される。
本発明に好適に用いられるハードマスク形成用組成物には、上記した（ＡＨＭ）成分、（ＢＨＭ）成分及び（ＣＨＭ）成分、場合により配合される（ＤＨＭ）成分に加えて、さらに分散性及び塗膜均一性を付与するために慣用のイオン性又は非イオン性界面活性剤を含有させることができる。
これらの界面活性剤は、固体分合計量１００質量部当り０．０５〜１．０質量部の割合で添加される。
本発明に用いられるハードマスク形成用組成物は、下地材としての有機膜を有するシリコンウエーハのような基材上に、慣用のスピンコーティング法により簡単に塗布し、所望の反射防止膜を形成させることができる。これまでのレジストプロセスにおいては、蒸着により基材上に酸化膜を形成し、その上にレジスト膜を施すことが必要であったことを考えれば、非常に簡便化されている。
このハードマスクを形成するには、基材上に回転塗布し、乾燥後、溶剤の沸点以下、例えば１００〜１２０℃において、６０〜１２０分間、次いで２００〜２５０℃において、６０〜１２０分間焼成する多段階焼成法を用いるのがよい。このようにして、厚さ１０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜８０ｎｍのハードマスクを形成したのち、常法によりこの上にレジスト膜を厚さ５０〜１５０ｎｍ、好ましくは５０〜１００ｎｍの厚さで設けて多層レジスト積層体を製造する。この場合、基材上に先ず５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜４００ｎｍの厚さに有機膜を設け、その有機膜とレジスト膜の中間層として、上記のハードマスク（反射防止膜）を形成させることにより、三層の多層レジスト積層体とすることもできる。
ハードマスク形成用組成物は、使用に際して適当な溶剤に溶かし、溶液として用いられる。この際用いる溶剤としては、上述した（Ｃ）成分と同様のものが使用可能である。
ハードマスク形成用組成物には、所望に応じ、さらに、相容性のある添加物、例えば増感剤、付加的樹脂、可塑剤、安定剤あるいは現像した像をより一層可視的にするための着色料などの慣用されているものを添加含有させることができる。
次いで、得られたレジスト積層体の上層に、上記［レジストパターン形成方法］において説明したようにして、レジストパターンを形成する。
次いで、このレジストパターンをマスクパターンとして用い、中間層にレジストパターンを転写形成する。
中間層パターンの形成は、上層レジストパターンをマスクとして、中間層エッチャント（中間層をエッチング可能なガス）、例えば中間層がシリコン系被膜の場合は、ハロゲン系のガスでオキサイドエッチする。なお、これらのエッチャントやエッチング条件は、公知の方法で行うことができる。
中間層パターンの形成は、上層レジストパターンをマスクとして、中間層エッチャント（中間層をエッチング可能なガス）、例えば中間層がシリコン系被膜の場合は、ハロゲン系のガスでオキサイドエッチする。なお、これらのエッチャントやエッチング条件は、公知の方法で行うことができる。
次に、このレジストパターンと中間層パターン（ハードマスクパターン）をマスクパターンとして用い、最下層の有機層を、酸素ガスによるドライエッチング、例えばプラズマエッチング法、リアクティブイオンエッチング法などによりエッチングすることで、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
ついで、一般的には、上述のようにして得られたパターン（主に中間層パターンと有機層パターン）をマスクとして、基板のエッチングを行い、レジストで被覆されていない部分の基板等を選択的に除去する。
ドライエッチングの方法としては、ダウンフローエッチングやケミカルドライエッチング等の化学的エッチング；スパッタエッチングやイオンビームエッチング等の物理的エッチング；ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の化学的・物理的エッチングなどの公知の方法を用いることができる。
最も一般的なドライエッチングは、平行平板型ＲＩＥである。この方法では、まず、ＲＩＥ装置のチャンバーにレジスト積層体を入れ、必要なエッチングガスを導入する。チャンバー内の、上部電極と平行に置かれたレジスト積層体のホルダーに高周波電圧を加えると、ガスがプラズマ化される。プラズマ中では正・負のイオンや電子などの電荷粒子、中性活性種などが存在している。これらのエッチング種が下部レジスト層に吸着すると、化学反応が生じ、反応生成物が表面から離脱して外部へ排気され、エッチングが進行する。
ドライエッチングの方法としては、ダウンフローエッチングやケミカルドライエッチング等の化学的エッチング；スパッタエッチングやイオンビームエッチング等の物理的エッチング；ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の化学的・物理的エッチングなどの公知の方法を用いることができる。
最も一般的なドライエッチングは、平行平板型ＲＩＥである。この方法では、まず、ＲＩＥ装置のチャンバーにレジスト積層体を入れ、必要なエッチングガスを導入する。チャンバー内の、上部電極と平行に置かれたレジスト積層体のホルダーに高周波電圧を加えると、ガスがプラズマ化される。プラズマ中では正・負のイオンや電子などの電荷粒子、中性活性種などが存在している。これらのエッチング種が下部レジスト層に吸着すると、化学反応が生じ、反応生成物が表面から離脱して外部へ排気され、エッチングが進行する。
上述したように、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、ドライエッチング耐性に優れ、膜減りの低減されたものであることから、高解像性のレジストパターンが得られ、低加速電子線を用いて露光する工程を経てレジストパターンを形成する方法に好適に用いられる。
また、三層レジスト法において、上層には、薄層化が可能なドライエッチング耐性や、中間層に対して良好なマッチング特性等が必要とされるが、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、ドライエッチング耐性に優れ、また、一般的に用いられている中間層や、特に上述したハードマスク形成用組成物組成物を用いて形成される中間層ともマッチング特性が良好であり、高解像性のレジストパターンが得られ、三層レジスト法に好適に用いられる。
また、三層レジスト法において、上層には、薄層化が可能なドライエッチング耐性や、中間層に対して良好なマッチング特性等が必要とされるが、本発明の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物は、ドライエッチング耐性に優れ、また、一般的に用いられている中間層や、特に上述したハードマスク形成用組成物組成物を用いて形成される中間層ともマッチング特性が良好であり、高解像性のレジストパターンが得られ、三層レジスト法に好適に用いられる。
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。ただし、実施例３、４、７、８は参考例である。
はじめに、ハードマスク形成用組成物の調製方法を以下に示す。
（ＡＨＭ）成分として、ｐ‐ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン単位７２モル％とフェニルシルセスキオキサン単位２８モル％からなる共重合体（質量平均分子量７０００）を用い、この（ＡＨＭ）成分１００質量部と（ＢＨＭ）成分としてビス（ｐ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ヨードニウムの７，７‐ジメチル‐ビシクロ‐［２，２，１］‐ヘプタン‐２‐オン‐１‐スルホン酸塩３質量部と架橋剤としてテトラブトキシメチルグリコールウリル５質量部とを加え、さらに線状ポリマーとして下記化学式［化１６］で示されるアクリレートタイプポリマー３５質量部を加えたものを、プロピレングリコールモノエーテルモノアセテートとプロピレングリコールモノプロピルエーテルとの混合物（質量比６．２／９３．８）３００質量部に溶解して、ハードマスク形成用組成物を調製した。
はじめに、ハードマスク形成用組成物の調製方法を以下に示す。
（ＡＨＭ）成分として、ｐ‐ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン単位７２モル％とフェニルシルセスキオキサン単位２８モル％からなる共重合体（質量平均分子量７０００）を用い、この（ＡＨＭ）成分１００質量部と（ＢＨＭ）成分としてビス（ｐ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ヨードニウムの７，７‐ジメチル‐ビシクロ‐［２，２，１］‐ヘプタン‐２‐オン‐１‐スルホン酸塩３質量部と架橋剤としてテトラブトキシメチルグリコールウリル５質量部とを加え、さらに線状ポリマーとして下記化学式［化１６］で示されるアクリレートタイプポリマー３５質量部を加えたものを、プロピレングリコールモノエーテルモノアセテートとプロピレングリコールモノプロピルエーテルとの混合物（質量比６．２／９３．８）３００質量部に溶解して、ハードマスク形成用組成物を調製した。
［実施例１］
まず（Ａ´２）成分を用意した。すなわち、ｐ−ヒドロキシスチレンと、前記一般式（ＩＶａ）において、Ｒがメチル基である構成単位を誘導するアダマンタノールメタアクリレートとを、酸触媒下で公知の重合方法により反応させて得られた共重合体（モル比８０：２０、質量平均分子量（Ｍｗ）８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２）と、エチルビニルエーテルとを、酸触媒下で公知の手法により反応させて、前記共重合体の水酸基の水素原子を１−エトキシエチル基で保護した樹脂（Ｘ）を得た。
この樹脂（Ｘ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンとアダマンタノールの合計水酸基の数に対する１−エトキシエトキシ基の数は２５％であった。これより、水酸基の保護割合が２５モル％であると認められた。また、樹脂（Ｘ）のＭｗは１００００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
まず（Ａ´２）成分を用意した。すなわち、ｐ−ヒドロキシスチレンと、前記一般式（ＩＶａ）において、Ｒがメチル基である構成単位を誘導するアダマンタノールメタアクリレートとを、酸触媒下で公知の重合方法により反応させて得られた共重合体（モル比８０：２０、質量平均分子量（Ｍｗ）８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２）と、エチルビニルエーテルとを、酸触媒下で公知の手法により反応させて、前記共重合体の水酸基の水素原子を１−エトキシエチル基で保護した樹脂（Ｘ）を得た。
この樹脂（Ｘ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンとアダマンタノールの合計水酸基の数に対する１−エトキシエトキシ基の数は２５％であった。これより、水酸基の保護割合が２５モル％であると認められた。また、樹脂（Ｘ）のＭｗは１００００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
この樹脂（Ｘ）を（Ａ´２）成分として用い、（Ａ´２）成分１００質量部と、（Ｂ）成分として、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート８質量部と、（Ｄ）成分としてトリオクチルアミン０．８質量部、および（Ｅ）成分としてサリチル酸０．３２質量部を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、「ＰＭ」と記載する。）に溶解させて、固形分濃度３．５質量％の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を得た。
得られた低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を、シリコンウェーハ上に、スピンナーを用いて塗布し、１００℃で９０秒間ソフトベーク処理することにより、膜厚７０ｎｍのポジ型レジスト層を形成した。
次いで、このレジスト層に、１１０℃で９０秒間の露光後加熱（ＰＥＢ）処理を施し、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で６０秒間パドル現像し、その後３０秒間、純水を用いて水リンスした。振り切り乾燥を行った後、１００℃で６０秒間加熱して乾燥させた後、ポジ型レジスト層の膜厚を測定したところ、６７ｎｍであった。この結果から、残膜率が９５％であったことがわかる。
次いで、このレジスト層に、１１０℃で９０秒間の露光後加熱（ＰＥＢ）処理を施し、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で６０秒間パドル現像し、その後３０秒間、純水を用いて水リンスした。振り切り乾燥を行った後、１００℃で６０秒間加熱して乾燥させた後、ポジ型レジスト層の膜厚を測定したところ、６７ｎｍであった。この結果から、残膜率が９５％であったことがわかる。
また、得られた低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を、ヘキサメチルジシラザン処理を施した８インチシリコン基板上に膜厚７０ｎｍにて均一に塗布し１００℃にて９０秒ベーク処理を行って成膜した。その基板を低加速電子線露光装置ＬＥＥＰＬ（株式会社リープル製、加速電圧２ｋＶ）にてマスク転写を行い、１１０℃にて９０秒ベーク処理、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液にて６０秒現像、純水にて３０秒リンス、振り切り乾燥を行った後、１００℃にて６０秒ベーク処理を行った。この処理によって、ラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンに関しては８０ｎｍ、コンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンに関しては８０ｎｍの解像が得られた。ディフェクトを、ＫＬＡテンコール社製の表面欠陥観察装置ＫＬＡ２１３２（製品名）を用いて測定し、ウェハ内の欠陥数を評価したところ０個であった。
ついで、上記で形成した線幅８０ｎｍのＬ／Ｓパターンをマスクとして、基板にドライエッチングを施すエッチング速度試験を行った。すなわち、エッチングガスとして酸素とテトラフルオロメタンとの混合ガスを用い、エッチング速度を測定したところ、後述の比較例１において同条件で測定した場合と比べて１．２倍エッチング速度が遅く、優れたエッチング耐性を有することがわかった。
［実施例２］
実施例１において、（Ａ´２）成分の合成に用いたアダマンタノールメタアクリレートを、前記一般式（ＩＶａ）において、Ｒが水素原子である構成単位を誘導するアダマンタノールアクリレートに代えた以外は実施例１と同様にして、共重合体（モル比８０：２０、質量平均分子量（Ｍｗ）７７００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２）の水酸基を１−エトキシエチル基で保護した樹脂（Ｙ）を得た。
この樹脂（Ｙ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンとアダマンタノールの合計水酸基の数に対する１−エトキシエトキシ基の数は３０％であった。これより、水酸基の保護割合が３０モル％であると認められた。また、樹脂（Ｙ）のＭｗは９７００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、樹脂（Ｘ）に代えて樹脂（Ｙ）を用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
実施例１において、（Ａ´２）成分の合成に用いたアダマンタノールメタアクリレートを、前記一般式（ＩＶａ）において、Ｒが水素原子である構成単位を誘導するアダマンタノールアクリレートに代えた以外は実施例１と同様にして、共重合体（モル比８０：２０、質量平均分子量（Ｍｗ）７７００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２）の水酸基を１−エトキシエチル基で保護した樹脂（Ｙ）を得た。
この樹脂（Ｙ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンとアダマンタノールの合計水酸基の数に対する１−エトキシエトキシ基の数は３０％であった。これより、水酸基の保護割合が３０モル％であると認められた。また、樹脂（Ｙ）のＭｗは９７００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、樹脂（Ｘ）に代えて樹脂（Ｙ）を用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
また、得られた低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてレジストパターンを形成した。その結果、ラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンに関しては８０ｎｍ、コンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンに関しては８０ｎｍの解像が得られた。ディフェクトを、ＫＬＡテンコール社製の表面欠陥観察装置 ＫＬＡ２１３２（製品名）を用いて測定し、ウェハ内の欠陥数を評価したところ０個であった。
また、実施例１と同様にしてエッチング速度を測定したところ、後述の比較例１において同条件で測定した場合と比べて１．２倍エッチング速度が遅く、優れたエッチング耐性を有することがわかった。
［実施例３］
まず、（Ａ´１）成分を用意した。すなわち、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）（質量平均分子量（Ｍｗ）は８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．２）とアダマントキシビニルエーテルを、酸触媒下で公知の手法により反応させて、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）の水酸基の水素原子の一部を上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂（Ｚ）を得た。
この樹脂（Ｚ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンの水酸基の数に対する上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基の数は３０％であった。これより、水酸基の保護割合が３０モル％であると認められた。また、樹脂（Ｚ）のＭｗは１２０００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、この樹脂（Ａ´１）を（Ａ）成分として用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
まず、（Ａ´１）成分を用意した。すなわち、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）（質量平均分子量（Ｍｗ）は８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．２）とアダマントキシビニルエーテルを、酸触媒下で公知の手法により反応させて、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）の水酸基の水素原子の一部を上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂（Ｚ）を得た。
この樹脂（Ｚ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンの水酸基の数に対する上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基の数は３０％であった。これより、水酸基の保護割合が３０モル％であると認められた。また、樹脂（Ｚ）のＭｗは１２０００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、この樹脂（Ａ´１）を（Ａ）成分として用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
また、得られた低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてレジストパターンを形成した。その結果、Ｌ／Ｓパターンに関しては８０ｎｍ、Ｃ／Ｈパターンに関しては８０ｎｍの解像が得られた。ディフェクトを、ＫＬＡテンコール社製の表面欠陥観察装置 ＫＬＡ２１３２（製品名）を用いて測定し、ウェハ内の欠陥数を評価したところ０個であった。
また、実施例１と同様にしてエッチング速度を測定したところ、後述の比較例１において同条件で測定した場合と比べて１．４倍エッチング速度が遅く、優れたエッチング耐性を有することがわかった。
［実施例４］
実施例３において、（Ａ）成分の合成に用いたポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）を、ｐ−ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体（モル比８５：１５、質量平均分子量（Ｍｗ）は８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．２）に代えた以外は実施例３と同様にして、該共重合体に含まれるｐ−ヒドロキシスチレン構成単位の水酸基の水素原子の一部を上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂（Ｗ）を得た。
この樹脂（Ｗ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンの水酸基の数に対する上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基の数２５％であった。これより、水酸基の保護割合が２５モル％であると認められた。また、樹脂（Ｗ）のＭｗは１００００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、この樹脂（Ａ１）を（Ａ）成分として用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
実施例３において、（Ａ）成分の合成に用いたポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）を、ｐ−ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体（モル比８５：１５、質量平均分子量（Ｍｗ）は８０００、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．２）に代えた以外は実施例３と同様にして、該共重合体に含まれるｐ−ヒドロキシスチレン構成単位の水酸基の水素原子の一部を上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂（Ｗ）を得た。
この樹脂（Ｗ）を１Ｈ−ＮＭＲで分析した結果、ｐ−ヒドロキシスチレンの水酸基の数に対する上記式（ＩＩ−ａ）で表される酸解離性溶解抑制基の数２５％であった。これより、水酸基の保護割合が２５モル％であると認められた。また、樹脂（Ｗ）のＭｗは１００００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。
次いで、この樹脂（Ａ１）を（Ａ）成分として用いた以外は実施例１と同様にして低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は９５％であった。
また、得られた低加速電子線用ポジ型レジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてレジストパターンを形成した。その結果、Ｌ／Ｓパターンに関しては８０ｎｍ、Ｃ／Ｈパターンに関しては８０ｎｍの解像が得られた。ディフェクトを、ＫＬＡテンコール社製の表面欠陥観察装置 ＫＬＡ２１３２（製品名）を用いて測定し、ウェハ内の欠陥数を評価したところ０個であった。
また、実施例１と同様にしてエッチング速度を測定したところ、後述の比較例１において同条件で測定した場合と比べて１．４倍エッチング速度が遅く、優れたエッチング耐性を有することがわかった。
［比較例１］
実施例１において、（Ａ）成分である樹脂（Ｘ）に代えて、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）（質量平均分子量８０００、分散度１．２）の水酸基の一部を１−エトキシエチル基で保護した樹脂成分（水酸基の保護割合は３５モル％）を用いた以外は実施例１と同様にして、従来用いられている公知のポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は７５％であった。
実施例１において、（Ａ）成分である樹脂（Ｘ）に代えて、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）（質量平均分子量８０００、分散度１．２）の水酸基の一部を１−エトキシエチル基で保護した樹脂成分（水酸基の保護割合は３５モル％）を用いた以外は実施例１と同様にして、従来用いられている公知のポジ型レジスト組成物を調製し、残膜率を測定した。その結果、残膜率は７５％であった。
また、得られたポジ型レジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてレジストパターンを形成した。その結果、Ｌ／Ｓパターンに関しては９０ｎｍ、Ｃ／Ｈパターンに関しては９０ｎｍの解像が得られたものの、パターントップが丸みを帯びており、未露光部の残膜率が大きく、不良なパターンであった。
［実施例５〜８、比較例２］
実施例１〜４および比較例１で得られたポジ型レジスト組成物を用い、以下の手順でレジストパターンを形成した。
まず、８インチのシリコンウェーハ上に、市販の下地材（製品名ＴＢＬＣ−１００、東京応化工業（株）製）の溶液をスピンナーを用いて塗布し、２３０℃で９０秒間ソフトベークすることにより、膜厚３００ｎｍの有機層（下層）を形成した。
次いで、下層上に、上述の反射防止膜形成用組成物をスピンナーを用いて塗布し、１００℃で９０秒間ソフトベーク処理、続いて２５０℃、９０秒間のベーク処理することにより、膜厚５５ｎｍのハードマスク（中間層）を形成した。
次いで、該中間層に対し、実施例１〜４または比較例１で得られたポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、１００℃で９０秒間ソフトベーク処理することにより、膜厚７０ｎｍのポジ型レジスト層（上層）を形成して、三層構造のレジスト層が基板上に積層された積層体を得た。
実施例１〜４および比較例１で得られたポジ型レジスト組成物を用い、以下の手順でレジストパターンを形成した。
まず、８インチのシリコンウェーハ上に、市販の下地材（製品名ＴＢＬＣ−１００、東京応化工業（株）製）の溶液をスピンナーを用いて塗布し、２３０℃で９０秒間ソフトベークすることにより、膜厚３００ｎｍの有機層（下層）を形成した。
次いで、下層上に、上述の反射防止膜形成用組成物をスピンナーを用いて塗布し、１００℃で９０秒間ソフトベーク処理、続いて２５０℃、９０秒間のベーク処理することにより、膜厚５５ｎｍのハードマスク（中間層）を形成した。
次いで、該中間層に対し、実施例１〜４または比較例１で得られたポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、１００℃で９０秒間ソフトベーク処理することにより、膜厚７０ｎｍのポジ型レジスト層（上層）を形成して、三層構造のレジスト層が基板上に積層された積層体を得た。
次いで低加速電子線露光装置（「ＬＥＥＰＬ」（（株）リープル製、加速電圧２ｋＶ）を用いて、所定のマスクパターンを介して、加速電圧２ｋＶの低加速電子線を照射したのち、１１０℃で９０秒間の露光後加熱（ＰＥＢ）処理を施し、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間パドル現像し、その後３０秒間、純水を用いて水リンスした。振り切り乾燥を行った後、１００℃で６０秒間加熱して乾燥させて、上層に、孔径７０ｎｍのＣ／Ｈパターンを形成した。
そして得られたレジストパターンをマスクパターンとして、中間層に対して、酸化膜エッチング装置（東京応化工業社製「ＴＣＥ−７８１１Ｘ」）を使用して、圧力３００ｍＴｏｒｒ、ＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｈｅ＝７５／４５／２００（ｓｃｃｍ）、出力１２００Ｗ、処理温度Ｕｐｐｅｒ：２５℃、Ｌｏｗｅｒ：２０℃の条件で酸化膜エッチングを行い中間層にレジストパターンを転写した。次いで、このレジストパターンと中間層をマスクとして、下層に対し、平行平板型プラズマエッチング装置（東京応化工業社製、「ＧＰ２」）を使用して圧力０．４Ｐａ、酸素と窒素の混合ガス流量２０ｃｃ／ｍｉｎ、ＲＦ出力１０００Ｗ、処理温度２５℃の条件でリアクティブイオンエッチングを行い、レジストパターンを形成した。
得られたレジストパターンをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察したところ、実施例５〜８のレジストの膜減りは、比較例２で得られたレジストの膜減りよりも小さかった。このことから、エッチング耐性が良好であったことがわかる。
また、実施例５、６のＣ／Ｈパターンの断面形状は、矩形性の高い良好なものであり、線幅７０ｎｍのＣ／Ｈパターンが解像性良く形成されていた。実施例７、８のＣ／Ｈパターンの断面形状は、若干、逆テーパー状ではあったが、実用上、問題はない程度であった。このような形状になったのは、嵩高く、疎水性の高い酸解離性溶解抑制基による、レジスト表面の難溶化効果が生じたためと考えられる。
一方、比較例２のレジストパターンは、膜減りがひどく、また、Ｃ／Ｈパターンの断面形状は、ホールの周縁部が丸みをおびたトップランディング形状になっていた。また、線幅７０ｎｍのＣ／Ｈパターンが形成できなかった。
また、実施例５、６のＣ／Ｈパターンの断面形状は、矩形性の高い良好なものであり、線幅７０ｎｍのＣ／Ｈパターンが解像性良く形成されていた。実施例７、８のＣ／Ｈパターンの断面形状は、若干、逆テーパー状ではあったが、実用上、問題はない程度であった。このような形状になったのは、嵩高く、疎水性の高い酸解離性溶解抑制基による、レジスト表面の難溶化効果が生じたためと考えられる。
一方、比較例２のレジストパターンは、膜減りがひどく、また、Ｃ／Ｈパターンの断面形状は、ホールの周縁部が丸みをおびたトップランディング形状になっていた。また、線幅７０ｎｍのＣ／Ｈパターンが形成できなかった。
Claims (10)
- アルカリ可溶性の構成単位（ａ１）と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位（ａ２）とを有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分（Ａ’）と、
露光により酸を発生する酸発生剤成分（Ｂ）とを含む、加速電圧２〜５ｋＶの低加速電子線用ポジ型レジスト組成物であって、
前記樹脂成分（Ａ’）が、下記一般式（Ｉ）
で表される構成単位（ａ１１）と、
アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位（ａ１２）とを有し、
かつ前記構成単位（ａ１１）の水酸基および前記構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基のうちの一部が酸解離性溶解抑制基により保護されている共重合体（Ａ’２）であり、
前記酸解離性溶解抑制基で保護される前の共重合体（Ａ’２）の質量平均分子量が２０００以上８５００以下であることを特徴とする低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。 - 前記共重合体（Ａ’２）を構成する前記構成単位（ａ１１）の水酸基と前記構成単位（ａ１２）のアルコール性水酸基との合計の１０〜３５モル％が前記酸解離性溶解抑制基により保護されている請求項１記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 前記酸解離性溶解抑制基で保護される前の共重合体（Ａ’２）における、前記構成単位（ａ１１）と前記構成単位（ａ１２）とのモル比が９５：５〜７５：２５である請求項１又は２記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 前記構成単位（ａ１２）が、アルコール性水酸基を有するアダマンチル基含有（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位である請求項１〜３のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 前記構成単位（ａ１２）が、アルコール性水酸基を有する脂肪族多環式基含有アクリル酸エステルから誘導される構成単位のみからなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 前記酸解離性溶解抑制基が、１位が炭素数１〜８の鎖状、分岐状、又は環状のアルコキシ基で置換された１−低級アルコキシアルキル基である請求項１〜５のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 前記共重合体（Ａ’２）が、さらに下記一般式（ＩＩＩ）
で表される構成単位（ａ３）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。 - 前記酸解離性溶解抑制基で保護される前の前記共重合体（Ａ’２）の分散度が２．０以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- さらに含窒素有機化合物（Ｄ）を含有し、かつ該（Ｄ）成分が炭素数７〜１５のアルキル基を有する２級または３級の脂肪族アミンを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
- 多層レジスト積層体用である請求項１〜９のいずれか一項に記載の低加速電子線用ポジ型レジスト組成物。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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