JPH08320554A - ポジ型フォトレジスト組成物 - Google Patents

ポジ型フォトレジスト組成物

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JPH08320554A
JPH08320554A JP7125193A JP12519395A JPH08320554A JP H08320554 A JPH08320554 A JP H08320554A JP 7125193 A JP7125193 A JP 7125193A JP 12519395 A JP12519395 A JP 12519395A JP H08320554 A JPH08320554 A JP H08320554A
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JP
Japan
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acid
bis
alkali
chemical
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JP7125193A
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English (en)
Inventor
Atsushi Momota
淳 百田
Kazuya Uenishi
一也 上西
Toshiaki Aoso
利明 青合
Tadayoshi Kokubo
忠嘉 小久保
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スカムの生じない高い解像力、及び高い感度
を有するポジ型フォトレジスト組成物を提供することに
ある。 【構成】 (A)アルカリ可溶性樹脂、(B)1,2−
ナフトキノンジアジド−5(及び/又は−4)−スルホ
ン酸エステル化合物、(C)酸分解性基を少なくとも1
つ有する分子量3,000以下の低分子化合物、(D)
光酸発生剤 及び(E)露光波長に吸収を持ち、且つア
ルカリ可溶性基を持つ増感剤を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は輻射線に感応するポジ型
フォトレジスト組成物に関するものであり、特に高い解
像力と感度、更に良好なパターンの断面形状を備えた微
細加工用フォトレジスト組成物に関するものである。本
発明に成るポジ型フォトレジストは、半導体ウエハー、
ガラス、セラミックスもしくは金属等の基板上にスピン
塗布法もしくはローラー塗布法で0.5〜3μmの厚み
に塗布される。その後、加熱、乾燥し、露光マスクを介
して回路パターン等を紫外線照射等により焼き付け、現
像してポジ画像が形成される。
【0002】更にこのポジ画像をマスクとしてエッチン
グすることにより、基板上にパターンの加工を施すこと
ができる。代表的な応用分野にはIC等の半導体製造工
程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、その他
のフォトファブリケーション工程等がある。
【0003】
【従来の技術】ポジ型フォトレジスト組成物としては、
露光に使われる光や電子線などの放射線に対して高い感
度をもっていることが望ましい。感度が高ければ、それ
だけ少ない照射量でレジストを感じさせることができて
実用的であり、更に、特に電子線レジストの場合には、
半導体素子性能の劣化を防ぐこともできる。
【0004】半導体の加工は微細化の一途をたどってい
るため、それに用いられるレジストにも高い解像度が望
まれる。一般にアルカリ可溶性樹脂と感光物としてのナ
フトキノンジアジド化合物とを含む組成物が用いられて
いるが、超LSIなどの半導体基板の製造においては従
来のナフトキノンジアジド系感光物を用いたポジ型フォ
トレジストでは対応できないのが実状である。
【0005】これに対して、高感度、高解像力を有する
ものとして化学増幅型ポジ型レジスト組成物が開示され
ている。例えば、特開平3−276157号にはポリ
(p−ヒドロキシスチレン)の水酸基の一部を酸分解性
基で保護したバインダー樹脂及び光酸発生剤から成る2
成分系化学増幅型レジストに、スーダンオレンジなどの
染料やナフトキノンジアジドエステルをフォトブリーチ
する染料として利用する技術が開示されている。また、
特開平2−144538号には水性アルカリ性溶液に可
溶の高分子結合剤、1,2−キノンジアジド及び/又は
強酸生成化合物、開烈性C−O−C結合含有化合物にス
ピロ−インドリノ−ベンゾピラン染料を含有させた感放
射線混合物及び複写材料が記載されている。また、特開
平3−100551号にもアルカリ可溶な結合剤樹脂、
o−キノンジアジドなどの感光剤、酸発生化合物、C−
O−C結合を含む感光性成分に、疎水性可塑剤を含む感
光性組成物が記載されている。また、特開平4−213
459号には、アルカリ可溶性重合体結合剤、1,2−
キノンジアジド及び/又は露光による酸形成化合物とC
−O−C結合を含む化合物を含有し、更に増感剤を用い
てもよいことが記載されている。
【0006】しかしながら、これらに記載の技術では、
まだ感度が十分でなく、更に、スカムが発生し易く十分
な解像度を得ることができない。従って、既述の如く高
感度及び高解像度のポジ型フォトレジスト組成物が望ま
れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、特に半導体デバイスの製造において、(1)スカム
の生じない高い解像力を有するポジ型フォトレジスト組
成物、(2)高い感度を有するポジ型フォトレジスト組
成物、を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記諸特
性に留意し、鋭意検討した結果下記構成(1)〜(3)
によって達成することができる。 (1)(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)1,2−ナフ
トキノンジアジド−5(及び/又は−4)−スルホン酸
エステル化合物、(C)酸分解性基を少なくとも1つ有
する分子量3,000以下の低分子化合物、(D)光酸
発生剤 及び(E)露光波長に吸収を持ち、且つアルカ
リ可溶性基を持つ増感剤、を含み、且つ成分(B)の配
合割合が0〜95wt%であることを特徴とするポジ型
フォトレジスト組成物。
【0009】(2)前記成分(B)の配合割合が、0<
(B)≦95wt%であることを特徴とする前記(1)
記載のポジ型フォトレジスト組成物。 (3)前記成分(B)および成分(C)の配合割合が、 5≦〔B+C〕≦70(wt%)…組成物中の固形分合
計量に対するwt%、 且つ 30≦100B/(B+C)≦95(wt%) の関係式を満足することを特徴とする前記(1)記載の
ポジ型フォトレジスト組成物。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、アルカリ可溶性樹脂、酸分解性溶解阻止化合物
[(C)成分]及び光酸発生剤から成る3成分系化学増
幅型レジストに、露光波長に吸収を持ち且つアルカリ可
溶性基を持つ増感剤を用いることにより、より良好な高
感度及び高解像度(スカムの発生のない)を得ることが
できる。
【0011】更に本発明は、酸分解性溶解阻止化合物と
ナフトキノンジアジド型溶解阻止化合物[(B)成分]
を併用することにより、それぞれ単独の溶解阻止化合物
を用いた場合では得られない、予想以上の優れた性能
(高γ値、高解像力)をうることができる。更に又、本
発明は、本発明の3成分系化学増幅型レジストに、露光
波長に吸収を持ち且つアルカリ可溶性基を持つ増感剤及
びナフトキノンジアジド型溶解阻止化合物を用いること
により、単に組み合わせた場合に予想し得る以上の優れ
た効果を得ることができる。
【0012】既述の従来公知のポジ型レジストにおいて
は、紫外線に吸収を持つ染料、増感剤、またネガ型レジ
ストでは増感剤としてアントラセンなどを用いている
が、これらはスカムが発生し、解像度が低下し、更に十
分な感度を得ることができない。本発明は、種々検討し
た結果、露光波長に吸収を持ち且つアルカリ可溶性基を
持つ増感剤を用いることで、スカムの発生なく高解像度
及び高感度を得ることができる。更に、露光波長に吸収
を持ち且つアルカリ可溶性基を持つ増感剤に加えて、溶
解阻止化合物として酸分解性溶解阻止化合物とナフトキ
ノンジアジド型溶解阻止化合物を併用するすることによ
り、より一層優れた解像度及び感度を得ることができ
る。
【0013】本発明において、成分(B)の配合割合
は、0≦(B)≦95wt%、好ましくは0<(B)≦
95wt%である。また、本発明においては、成分
(B)及び成分(C)の配合割合は、 5≦〔B+C〕≦70(wt%) 30≦100B/(B+C)≦95(wt%) である。
【0014】更に好ましくは、 10≦〔B+C〕≦65(wt%) 40≦100B/(B+C)≦90(wt%) であり、特に好ましくは、 20≦〔B+C〕≦60(wt%) 50≦100B/(B+C)≦90(wt%) である。〔B+C〕の割合が5重量%未満では残膜率が
著しく低下し、また70重量%を超えると感度及び溶剤
への溶解性が低下する。
【0015】本発明において、成分(E)の成分(D)
に対する使用量は、0.01≦E/(D+E)≦10
(モル比)、好ましくは0.1≦E/(D+E)≦5
(モル比)、より好ましくは0.2≦E/(D+E)≦
2(モル比)である。成分(E)の使用量がこの範囲で
あると、感度と解像力のバランスに優れスカムが発生し
にくい点で好ましい。
【0016】本発明に用いる1,2−ナフトキノンジア
ジド−5(及び/又は−4)−スルホン酸エステル化合
物(ナフトキノンジアジド型溶解阻止化合物)として
は、以下に示すポリヒドロキシ化合物の1,2−ナフト
キノンジアジド−5(及び/又は−4)スルホニルクロ
リドとのエステル化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。
【0017】ポリヒドロキシ化合物の例としては、2,
3,4−トリヒドロキシベンゾフエノン、2,4,4′
−トリヒドロキシベンゾフエノン、2,4,6−トリヒ
ドロキシベンゾフエノン、2,3,4−トリヒドロキシ
−2′−メチルベンゾフエノン、2,3,4,4′−テ
トラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,4,4′−
テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6,3′,
4′−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,
2′,4′−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,
3,4,2′,5′−ペンタヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,4,6,3′,4′,5′−ヘキサヒドロキシ
ベンゾフェノン、2,3,4,3′,4′,5′−ヘキ
サヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾ
フエノン類、
【0018】2,3,4−トリヒドロキシアセトフエノ
ン、2,3,4−トリヒドロキシフエニルペンチルケト
ン、2,3,4−トリヒドロキシフエニルヘキシルケト
ン等のポリヒドロキシフエニルアルキルケトン類、
【0019】ビス(2,4−ジヒドロキシフエニル)メ
タン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフエニル)メ
タン、ビス(2,4−ジヒドロキシフエニル)プロパン
−1、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフエニル)プ
ロパン−1、ノルジヒドログアイアレチン酸等のビス
((ポリ)ヒドロキシフエニル)アルカン類、
【0020】3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸プロ
ピル、2,3,4−トリヒドロキシ安息香酸フエニル、
3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸フエニル等のポリ
ヒドロキシ安息香酸エステル類、
【0021】ビス(2,3,4−トリヒドロキシベンゾ
イル)メタン、ビス(3−アセチル−4,5,6−トリ
ヒドロキシフエニル)メタン、ビス(2,3,4−トリ
ヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、ビス(2,4,6−
トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン等のビス(ポリヒ
ドロキシベンゾイル)アルカン又はビス(ポリヒドロキ
シベンゾイル)アリール類、
【0022】エチレングリコール−ジ(3,5−ジヒド
ロキシベンゾエート)、エチレングリコール−ジ(3,
4,5−トリヒドロキシベンゾエート)等のアルキレン
−ジ(ポリヒドロキシベンゾエート)類、
【0023】2,3,4−ビフエニルトリオール、3,
4,5−ビフエニルトリオール、3,5,3′,5′−
ビフエニルテトロール、2,4,2′,4′−ビフエニ
ルテトロール、2,4,6,3′,5′−ビフエニルペ
ントール、2,4,6,2′,4′,6′−ビフエニル
ヘキソール、2,3,4,2′,3′,4′−ビフエニ
ルヘキソール等のポリヒドロキシビフエニル類、
【0024】4′,4′−チオビス(1,3−ジヒドロ
キシ)ベンゼン等のビス(ポリヒドロキシ)スルフィド
類、
【0025】2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジ
フエニルエーテル等のビス(ポリヒドロキシフエニル)
エーテル類、
【0026】2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジ
フエニルスルフォキシド等のビス(ポリヒドロキシフエ
ニル)スルフォキシド類、
【0027】2,2′,4,4′−ジフエニルスルフォ
ン等のビス(ポリヒドロキシフェニル)スルフォン類、
【0028】トリス(4−ヒドロキシフエニル)メタ
ン、4,4′,4″−トリヒドロキシ−3,5,3′,
5′−テトラメチルトリフェニルメタン、4,4′,
3″,4″−テトラヒドロキシ−3,5,3′,5′−
テトラメチルトリフェニルメタン、4,4′,2″,
3″,4″−ペンタヒドロキシ−3,5,3′,5′−
テトラメチルトリフエニルメタン、2,3,4,2′,
3′,4′−ヘキサヒドロキシ−5,5′−ジアセチル
トリフエニルメタン、2,3,4,2′,3′,4′,
3″,4″−オクタヒドロキシ−5,5′−ジアセチル
トリフエニルメタン、2,4,6,2′,4′,6′−
ヘキサヒドロキシ−5,5′−ジプロピオニルトリフエ
ニルメタン等のポリヒドロキシトリフエニルメタン類、
【0029】3,3,3′,3′−テトラメチル−1,
1′−スピロビ−インダン−5,6,5′,6′−テト
ロール、3,3,3′,3′−テトラメチル−1,1′
−スピロビ−インダン−5,6,7,5′,6′,7′
−ヘキソオール、3,3,3′,3′−テトラメチル−
1,1′−スピロビ−インダン−4,5,6,4′,
5′,6′−ヘキソオール、3,3,3′,3′−テト
ラメチル−1,1′−スピロビ−インダン−4,5,
6,5′,6′,7′−ヘキソオール等のポリヒドロキ
シスピロビ−インダン類、
【0030】3,3−ビス(3,4−ジヒドロキシフエ
ニル)フタリド、3,3−ビス(2,3,4−トリヒド
ロキシフエニル)フタリド、3′,4′,5′,6′−
テトラヒドロキシスピロ〔フタリド−3,9′−キサン
テン〕等のポリヒドロキシフタリド類、
【0031】モリン、ケルセチン、ルチン等のフラボノ
色素類、
【0032】α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシ
フエニル)1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、
α,α′,α″−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒド
ロキシフエニル)1,3,5−トリイソプロピルベンゼ
ン、α,α′,α″−トリス(3,5−ジエチル−4−
ヒドロキシフエニル)1,3,5−トリイソプロピルベ
ンゼン、α,α′,α″−トリス(3,5−ジn−プロ
ピル−4−ヒドロキシフエニル)1,3,5−トリイソ
プロピルベンゼン、α,α′,α″−トリス(3,5−
ジイソプロピル−4−ヒドロキシフエニル)1,3,5
−トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″−トリス
(3,5−ジn−ブチル−4−ヒドロキシフエニル)
1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,α′,
α″−トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフエニル)
1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,α′,
α″−トリス(3−メトキシ−4−ヒドロキシフエニ
ル)1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,
α′,α″−トリス(2,4−ジヒドロキシフエニル)
1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1,3,5−
トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフエニル)
ベンゼン、1,3,5−トリス(5−メチル−2−ヒド
ロキシフエニル)ベンゼン、2,4,6−トリス(3,
5−ジメチル−4−ヒドロキシフエニルチオメチル)メ
シチレン、1−〔α−メチル−α−(4′−ヒドロキシ
フエニル)エチル〕−4−〔α,α′−ビス(4″−ヒ
ドロキシフエニル)エチル〕ベンゼン、1−〔α−メチ
ル−α−(4′−ヒドロキシフエニル)エチル〕−3−
〔α,α′−ビス(4″−ヒドロキシフエニル)エチ
ル〕ベンゼン、1−〔α−メチル−α−(3′,5′−
ジメチル−4′−ヒドロキシフエニル)エチル〕−4−
〔α,α′−ビス(3″,5″−ジメチル−4″−ヒド
ロキシフエニル)エチル〕ベンゼン、1−〔α−メチル
−α−(3′−メチル−4′−ヒドロキシフエニル)エ
チル〕−4−〔α′,α′−ビス(3″−メチル−4″
−ヒドロキシフエニル)エチル〕ベンゼン、1−〔α−
メチル−α−(3′−メトキシ−4′−ヒドロキシフエ
ニル)エチル〕−4−〔α′,α′−ビス(3″−メト
キシ−4″−ヒドロキシフエニル)エチル〕ベンゼン、
1−〔α−メチル−α−(2′、4′−ジヒドロキシフ
エニル)エチル〕−4−〔α′,α′−ビス(4″−ヒ
ドロキシフエニル)エチル〕ベンゼン、1−〔α−メチ
ル−α−(2′、4′−ジヒドロキシフエニル)エチ
ル〕−3−〔α′,α′−ビス(4″−ヒドロキシフエ
ニル)エチル〕ベンゼン等の特開平4−253058号
公報に記載のポリヒドロキシ化合物、
【0033】p−ビス(2,3,4−トリヒドロキシベ
ンゾイル)ベンゼン、p−ビス(2,4,6−トリヒド
ロキシベンゾイル)ベンゼン、m−ビス(2,3,4−
トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、m−ビス(2,
4,6−トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、p−ビ
ス(2,5−ジヒドロキシ−3−ブロムベンゾイル)ベ
ンゼン、p−ビス(2,3,5−トリヒドロキシ−5−
メチルベンゾイル)ベンゼン、p−ビス(2,3,4−
トリヒドロキシ−5−メトキシベンゾイル)ベンゼン、
p−ビス(2,3,4−トリヒドロキシ−5−ニトロベ
ンゾイル)ベンゼン、p−ビス(2,3,4−トリヒド
ロキシ−5−シアノベンゾイル)ベンゼン、1,3,5
−トリス(2,5−ジヒドロキシベンゾイル)ベンゼ
ン、1,3,5−トリス(2,3,4−トリヒドロキシ
ベンゾイル)ベンゼン、1,2,3−トリス(2,3,
4−トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、1,2,4
−トリス(2,3,4−トリヒドロキシベンゾイル)ベ
ンゼン、1,2,4,5−テトラキス(2,3,4−ト
リヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、α,α′−ビス
(2,3,4−トリヒドロキシベンゾイル)−p−キシ
レン、α,α′,α′−トリス(2,3,4−トリヒド
ロキシベンゾイル)メシチレン、
【0034】2,6−ビス(2′−ヒドロキシ−3′,
5′−ジメチル−ベンジル)−p−クレゾール、2,6
−ビス(2′−ヒドロキシ−5′−メチル−ベンジル)
−p−クレゾール、2,6−ビス(2′−ヒドロキシ−
3′,5′−ジ−t−ブチル−ベンジル)−p−クレゾ
ール、2,6−ビス(2′−ヒドロキシ−5′−エチル
−ベンジル)−p−クレゾール、2,6−ビス(2′,
4′−ジヒドロキシ−ベンジル)−p−クレゾール、
2,6−ビス(2′−ヒドロキシ−3′−t−ブチル−
5′−メチル−ベンジル)−p−クレゾール、2,6−
ビス(2′,3′,4′−トリヒドロキシ−5′−アセ
チル−ベンジル)−p−クレゾール、2,6−ビス
(2′,4′,6′−トリヒドロキシ−ベンジル)−p
−クレゾール、2,6−ビス(2′,3′,4′−トリ
ヒドロキシ−ベンジル)−p−クレゾール、2,6−ビ
ス(2′,3′,4′−トリヒドロキシ−ベンジル)−
3,5−ジメチル−フエノール、4,6−ビス(4′−
ヒドロキシ−3′,5′−ジメチル−ベンジル)−ピロ
ガロール、4,6−ビス(4′−ヒドロキシ−3′,
5′−ジメトキシ−ベンジル)−ピロガロール、2,6
−ビス(4′−ヒドロキシ−3′,5′−ジメチル−ベ
ンジル)−1,3,4−トリヒドロキシ−フエノール、
4,6−ビス(2′,4′,6′−トリヒドロキシ−ベ
ンジル)−2,4−ジメチル−フエノール、4,6−ビ
ス(2′,3′,4′−トリヒドロキシ−ベンジル)−
2,5−ジメチル−フエノール、ノボラック樹脂等フエ
ノール樹脂の低核体及び次の一般式(I)〜(VII)
で表わされるポリヒドロキシ化合物を挙げることができ
る。
【0035】これらのポリヒドロキシ化合物のナフトキ
ノンジアジドエステル化合物は単独で、もしくは2種以
上の組合せで用いられる。
【0036】一般式(I)
【0037】
【化1】
【0038】R1 〜R4 ;単結合、C1 〜C6 の直鎖も
しくは分岐アルキレン基、 R5 〜R8 ;C1 〜C4 アルキル、アルコキシ、アシル
基、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、 l〜Q;0〜3の整数。
【0039】一般式(II)
【0040】
【化2】
【0041】ここで、R9 〜R12;同一でも異なっても
良く、水素原子もしくは炭素数1〜8のアルキル基、 A:−S−もしくは−SO2 −、 を表わす。
【0042】一般式(III)
【0043】
【化3】
【0044】ここで、R13〜R22;同一でも異なっても
良く、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール
基、アルコキシ基、アシル基、アルケニル基、アラルキ
ル基、アルコキシカルボニル基、アリールカルボニル
基、アシロキシ基、ニトロ基もしくはシアノ基、(但
し、R13,R14のどちらか1つ又はいずれも水素原子以
外の基である場合はR15,R16のうち少なくとも1つは
水素原子ではなく、且つ、R17,R18のどちらか1つ又
はいずれも水素原子以外の基である場合はR19,R20
うち少なくとも1つは水素原子ではない) a,b:1もしくは2、 を表わす。
【0045】一般式(IV)
【0046】
【化4】
【0047】ここで、R23〜R26;同一でも異なっても
良く、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、
アリール基、アルコキシ基、アシル基、アルケニル基、
アラルキル基、アルコキシカルボニル基、アリールカル
ボニル基、アシロキシ基、ニトロ基、シアノ基もしく
は、
【0048】
【化5】
【0049】R31〜R34;同一でも異なっても良く、水
素原子、アルキル基もしくはアルコキシ基、 R27〜R30;同一でも異なっても良く、水素原子、水酸
基、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキ
シ基、アシル基、アルケニル基、アラルキル基。
【0050】一般式(V)
【0051】
【化6】
【0052】ここで、R35〜R37;同一でも異なっても
良く、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基も
しくはアルコキシ基、 m,n,o:1〜3の整数、 を表わす。
【0053】一般式(VI)
【0054】
【化7】
【0055】一般式(VII)
【0056】
【化8】
【0057】ここで、R38〜R48;同一でも異なっても
良く、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキ
シ基もしくはシクロアルキル基を表わす。但し、少なく
とも1つはシクロアルキル基、 R49〜R59;同一でも異なっても良く、水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシ基もしくはシクロア
ルキル基を表わす。但し、少なくとも1つはシクロアル
キル基、 を表わす。
【0058】一般式(I)〜(VII)で表わされる化
合物の具体例としては、以下のものを挙げることができ
る。
【0059】
【化9】
【0060】
【化10】
【0061】
【化11】
【0062】
【化12】
【0063】
【化13】
【0064】
【化14】
【0065】
【化15】
【0066】
【化16】
【0067】本発明に用いるナフトキノンジアジド型溶
解阻止化合物は、例えば前記ポリヒドロキシ化合物の水
酸基の一部又は全部を、1,2−ナフトキノンジアジド
−5−(及び/又は−4−)スルホニルクロリドと、塩
基性触媒の存在下で、通常のエステル化反応を行うこと
により得られる。即ち、所定量のポリヒドロキシ化合物
と1,2−ナフトキノンジアジド−5−(及び/又は−
4−)スルホニルクロリド、ジオキサン・アセトン・メ
チルエチルケトン・N−メチルピロリドン等の溶媒をフ
ラスコ中に仕込み、塩基性触媒、例えば水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、トリエチル
アミン等を滴下して縮合させる。得られた生成物は、水
洗後精製し乾燥する。
【0068】通常のエステル化反応においては、エステ
ル化数及びエステル化位置が種々異なる混合物が得られ
るが、合成条件またはポリヒドロキシ化合物の構造を選
択すれば、ある特定の異性体のみを選択的にエステル化
させることもできる。本発明でいうエステル化率は、こ
の混合物の平均値として定義される。
【0069】このように定義されたエステル化率は、原
料であるポリヒドロキシ化合物と1,2−ナフトキノン
ジアジド−5−(及び/又は−4−)スルホニルクロリ
ドとの混合比により制御できる。即ち、添加された1,
2−ナフトキノンジアジド−5−(及び/又は−4−)
スルホニルクロリドは、実質上総てエステル化反応を起
こすので、所望のエステル化率の混合物を得るために
は、原料のモル比を調整すれば良い。
【0070】必要に応じて、1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸エステルと1,2−ナフトキノン
ジアジド−4−スルホン酸エステルを併用することもで
きる。また、前記方法における反応温度は、通常−20
〜60℃、好ましくは0〜40℃である。
【0071】前記のような方法で合成される本発明のナ
フトキノンジアジド型溶解阻止化合物は、樹脂組成物と
して使用する際に、単独でもしくは2種以上混合してア
ルカリ可溶性樹脂に配合して使用される。本発明に用い
る酸分解性基を有する分子量3,000以下の低分子化
合物としては、以下に示す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。
【0072】
【化17】
【0073】
【化18】
【0074】
【化19】
【0075】
【化20】
【0076】
【化21】
【0077】
【化22】
【0078】
【化23】
【0079】
【化24】
【0080】
【化25】
【0081】
【化26】
【0082】
【化27】
【0083】
【化28】
【0084】
【化29】
【0085】
【化30】
【0086】
【化31】
【0087】
【化32】
【0088】
【化33】
【0089】
【化34】
【0090】
【化35】
【0091】上記化合物(1)〜(63)において、R
は水素原子、
【0092】
【化36】
【0093】を表わす。但し、少なくとも2個、もしく
は構造により3個は水素原子以外の基であり、各置換基
Rは同一の基でなくても良い。
【0094】本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂と
しては、例えばノボラック樹脂、水素化ノボラック樹
脂、アセトン−ピロガロール樹脂、ポリヒドロキシスチ
レン、ハロゲンもしくはアルキル置換ポリヒドロキシス
チレン、ヒドロキシスチレン−N−置換マレイミド共重
合体、ポリヒドロキシスチレンの一部O−アルキル化物
もしくはO−アシル化物、スチレン−無水マレイン酸共
重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその
誘導体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。
【0095】特に好ましいアルカリ可溶性樹脂はノボラ
ック樹脂及びポリヒドロキシスチレンである。該ノボラ
ック樹脂は所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の
存在下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得ら
れる。
【0096】所定のモノマーとしては、フエノール、m
−クレゾール、p−クレゾール、o−クレゾール等のク
レゾール類、2,5−キシレノール、3,5−キシレノ
ール、3,4−キシレノール、2,3−キシレノール等
のキシレノール類、m−エチルフエノール、p−エチル
フエノール、o−エチルフエノール、p−t−ブチルフ
エノール、p−オクチルフエノール、2,3,5−トリ
メチルフエノール等のアルキルフエノール類、p−メト
キシフエノール、m−メトキシフエノール、3,5−ジ
メトキシフエノール、2−メトキシ−4−メチルフエノ
ール、m−エトキシフエノール、p−エトキシフエノー
ル、m−プロポキシフエノール、p−プロポキシフエノ
ール、m−ブトキシフエノール、p−ブトキシフエノー
ル等のアルコキシフエノール類、2−メチル−4−イソ
プロピルフエノール等のビスアルキルフエノール類、m
−クロロフエノール、p−クロロフエノール、o−クロ
ロフエノール、ジヒドロキシビフェニル、ビスフエノー
ルA、フェニルフエノール、レゾルシノール、ナフトー
ル等のヒドロキシ芳香化合物を単独もしくは2種類以上
混合して使用することができるが、これらに限定される
ものではない。
【0097】アルデヒド類としては、例えばホルムアル
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセト
アルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フ
ェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアル
デヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロ
キシベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、
m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデ
ヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズ
アルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチル
ベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−
メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒ
ド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール、
クロロアセトアルデヒド及びこれらのアセタール体、例
えばクロロアセトアルデヒドジエチルアセタール等を使
用することができるが、これらの中で、ホルムアルデヒ
ドを使用するのが好ましい。
【0098】これらのアルデヒド類は、単独でもしくは
2種類以上組み合わせて用いられる。酸性触媒としては
塩酸、硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸等を使用することが
できる。こうして得られたノボラック樹脂の重量平均分
子量は、1,000〜30,000の範囲であることが
好ましい。1,000未満では未露光部の現像後の膜減
りが大きく、30,000を越えると現像速度が小さく
なってしまう。特に好適なのは2,000〜20,00
0の範囲である。
【0099】ここで、重量平均分子量はゲルバーミエー
ションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもっ
て定義される。本発明に於けるこれらのアルカリ可溶性
樹脂は2種類以上混合して使用しても良い。アルカリ可
溶性樹脂の使用量は、感光性組成物の全重量(溶媒を除
く)を基準として、30〜95重量%、好ましくは35
〜90重量%である。
【0100】本発明で使用される光酸発生剤は、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
物であり、そのような化合物としては、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。
【0101】たとえば、S.I.Schlesinge
r,Photogr.Sci.Eng.,18,387
(1974)、T.S.Bal etal,Polym
er,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4,06
9,056号、同Re27,992号各明細書、特願平
3−140140号公報等に記載のアンモニウム基、
D.C.Necker etal,Macromole
cules,17,2468(1984)、C.S.W
en etal,Teh,Proc.Conf.Ra
d.Curing ASIA,p478 Tokyo,
Oct(1988)、米国特許第4,069,055
号、同4,069,056号各明細書等に記載のホスホ
ニウム基、J.V.Crivello etal,Ma
cromorecules,10(6),1307(1
977)、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
号各明細書、特開平2−150,848号、特開平2−
296,514号公報等に記載のヨードニウム塩、J.
V.Crivello etal,Polymer
J.17,73(1985)、J.V.Crivell
o etal,J.Org.Chem.,43,305
5(1978)、W.R.Watt etal,J.P
olymer Sci.,Polymer Chem.
Ed.,22,1789(1984)、J.V.Cri
vello etal,Polymer Bull.,
14,279(1985)、J.V.Crivello
etal,Macromorecules,14
(5),1141(1981)、J.V.Crivel
lo etal,J.PolymerSci.,Pol
ymer Chem.Ed.,17,2877(197
9)、欧州特許第370,693号、同3,902,1
14号、同233,567号、同297,443号、同
297,442号、米国特許第4,933,377号、
同161,811号、同410,201号、同339,
049号、同4,760,013号、同4,734,4
44号、同2,833,827号、独国特許第2,90
4,626号、同3,604,580号、同3,60
4,581号各明細書等に記載のスルホニウム基、J.
V.Crivello etal,Macromore
cules,10(6),1307(1977)、J.
V.Crivello etal,J.Polymer
Sci.,Polymer Chem.Ed.,1
7,1047(1979)等に記載のセレノニウム塩、
C.S.Wen etal,Teh,Proc.Con
f.Rad.Curing ASIA,p478 To
kyo,Oct(1988)等に記載のアルミニウム塩
等のオニウム塩、米国特許第3,905,815号明細
書、特公昭46−4605号、特開昭48−36281
号、特開昭55−32070号、特開昭60−2397
36号、特開昭61−169835号、特開昭61−1
69837号、特開昭62−58241号、特開昭62
−212401号、特開昭63−70243号、特開昭
63−298339号各公報等に記載の有機ハロゲン化
合物、K.Meier etal,J.Rad.Cur
ing,13(4),26(1986)、T.P.Gi
ll,etal,Inorg.Chem.,19,30
07(1980)、D.Astruc,Acc.Che
m.Res.,19(12),377(1896)、特
開平2−161445号公報等に記載の有機金属/有機
ハロゲン化物、S.Hayase etal,J.Po
lymer Sci.,25,753(1987)、
E.Reichmanis etal,J.Polym
er Sci.,Pholymer Chem.E
d.,23,1(1985)、Q.Q.Zhu eta
l,J.Photochem.,36,85,39,3
17(1987)、B.Amit etal,Tetr
ahedronLett.,(24)2205(197
3)、D.H.R.Barton etal,J.Ch
em Soc.,3571(1965)、P.M.Co
llins etal,J.Chem.Soc.,Pe
rkin I,1695(1975)、M.Rudin
stein etal,Tetrahedron Le
tt.,(17),1445(1975)、J.W.W
alker etal,J.Am.Chem.So
c.,110,7170(1988)、S.C.Bus
man etal,J.Imaging Techno
l.,11(4),191(1985)、H.M.Ho
ulihan etal,Macromolecule
s,21,2001(1988)、P.M.Colli
ns etal,J.Chem.Soc.,Chem.
Commun.,532(1972)、S.Hayas
e etal,Macromoleculecule
s,18,1799(1985)、E.Reichma
nis etal,J.Electrochem.So
c.,Solid State Sci.Techno
l.,130(6)、F.M.Houlihan et
al,Macromolcules,21,2001
(1988)、欧州特許第0290,750号、同04
6,083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号各明細書、特開昭6
0−198538号、特開昭53−133022号各公
報等に記載のo−ニトロベンジル型保護基を有する光酸
発生剤、M.TUNOOKA etal,Polyme
r Preprints Japan,35(8)、
G.Berner etal,J.Red.Curin
g,13(4)、W.J.Mijsetal,Coat
ing Technol.,55(697),45(1
983)、Akzo、H.Adachi etal,P
olymer Preprints Japan,37
(3)、欧州特許第0199,672号、同84,51
5号、同199,672号、同044,115号、同0
101,122号、米国特許第4,618,564号、
同4,371,605号、同4,431,774号各明
細書、特開昭64−18143号、特開平2−2457
56号各公報、特願平3−140109号明細書等に記
載のイミノスルフォネー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
号公報等に記載のジスルホン化合物を挙げることができ
る。
【0102】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、例えば、M.E.Woodhouse eta
l,J.Am.Chem.Soc.,104,5586
(1982)、S.P.Pappas etal,J.
Imaging Sci.,30(5),218(19
86)、S.Kondo etal,Makromo
l.Chem.,Rapid Commun.,9,6
25(1988)、Y.Yamada etal,Ma
kromol,Chem.,152,153,163
(1972)、J.V.Crivello etal,
J.Polymer Sci.,Polymer Ch
em.Ed.,17,3845(1979)、米国特許
第3,849,137号、独国特許第3,914,40
7号各明細書、特開昭63−26653号、特開昭55
−164824号、特開昭62−69263号、特開昭
63−146038号、特開昭63−163452号、
特開昭62−153853号、特開昭63−14602
9号公報等に記載の化合物を用いることができる。
【0103】さらに、V.N.R.Pillai,Sy
nthesis,(1),1(1980)、A.Aba
d etal,Tetrahedron Lett.,
(47)4555(1971)、D.H.R.Bart
on etal,J.Chem.Soc.,(C),3
29(1970)、米国特許第3,779,778号、
欧州特許第126,712号各明細書等に記載の光によ
り酸を発生する化合物も使用することができる。
【0104】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(PAG
1)で表されるオキサゾール誘導体または一般式(PA
G2)で表されるS−トリアジン誘導体。
【0105】
【化37】
【0106】式中、R1 は置換もしくは未置換のアリー
ル基、アルケニル基、R2 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、−CY3 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。
【0107】
【化38】
【0108】
【化39】
【0109】
【化40】
【0110】(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。
【0111】
【化41】
【0112】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。
【0113】R3 ,R4 ,R5 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、ヒドロ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、アルコキシカルボニル基である。
【0114】Z- は対アニオンを示し、例えばB
4 - ,AsF6 - ,PF6 - ,SbF6 - ,SiF6
2-,ClO4 - ,CF3 SO3 - 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。
【0115】またR3 ,R4 ,R5 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。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。
【0116】
【化42】
【0117】
【化43】
【0118】
【化44】
【0119】
【化45】
【0120】
【化46】
【0121】
【化47】
【0122】
【化48】
【0123】
【化49】
【0124】
【化50】
【0125】
【化51】
【0126】
【化52】
【0127】
【化53】
【0128】一般式(PAG3)、(PAG4)で示さ
れる上記オニウム塩は公知であり、たとえば、J.W.
Knapczyk etal,J.Am.Chem.S
oc.,91,145(1969)、A.L.Mayc
ok etal,J.Org.Chem.,35,25
32(1970)、E.Goethas etal,B
ull.Soc.Chem.Belg.,73,546
(1964)、H.M.Leicester、J.Am
e.Chem.Soc.51,3587(1929)、
J.V.Crivello etal,J.Poly
m.Chem.Ed.,18,2677(1980)、
米国特許第2,807,648号および同4,247,
473号各明細書、特開昭53−101331号公報等
に記載の方法により合成することができる。
【0129】(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(6AG5)で表される
イミノスルホネート誘導体。
【0130】
【化54】
【0131】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。R6 は置換もしくは
未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もし
くは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレ
ン基を示す。具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0132】
【化55】
【0133】
【化56】
【0134】
【化57】
【0135】
【化58】
【0136】
【化59】
【0137】これらの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添加量は、感光性組成
物の全重量(塗布溶媒を除く)を基準として通常0.0
01〜40重量%の範囲で用いられ、好ましくは0.0
1〜20重量%、更に好ましくは0.1〜5重量%の範
囲で使用される。
【0138】本発明に係るポジ型フォトレジスト組成物
で使用できる増感剤としては露光波長に吸収を持ち、且
つ分子内に少なくとも1つのアルカリ可溶性基を有する
化合物が挙げられる。増感剤のアルカリ可溶性置換基と
しては、−OH、−CO2 H、−SO3 H、−X1 −C
2 H、−X1 −SO3 H、−X2 −CO2 H、−X 2
−SO3 H、−X2 −OHが挙げられる。X1 は炭素数
1〜8の直鎖又は分岐したアルチレン基、置換アルキレ
ン基、アルケニレン基、及び−O−X3 、−NH−
3 、−S−X3 、−OCO−X3 、−NH−CO−X
3 −、−S−COX 3 、−OCOO−X3 (X3 は炭素
数1〜6のアルキレン基を示す)、X2 は炭素数6〜1
4の無置換または置換アリーレン基を表す。
【0139】増感剤としては、例えば
【0140】
【化60】
【0141】
【化61】
【0142】(式中R1 〜R12は、それぞれ独立に前記
アルカリ可溶性基、水素、ハロゲン、シアノ基、炭素数
1〜6のアルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ
基、アルキルアミノ基、ヒドロキシアルキル基、−CO
2 4 、−SO3 4 、−OCO−X4 、−NHCO−
4 、−S−CO−X4 、−OCH2 CO2 4 、−N
HCH2 CO2 4 、−SCH2 CO2 4 、炭素数6
〜10のアリール基を表わす。−X4 は炭素数1〜6の
アルキル基、ヒドロキシアルキル基を表す。ただし、上
記化60、化61に示された化合物は、1分子中に少な
くとも1つアルカリ可溶性基を有する。)等が挙げられ
るが、他の増感剤にアルカリ可溶性基を導入したもので
も良い。
【0143】好ましい増感剤の具体例としては、
【0144】
【化62】
【0145】
【化63】
【0146】
【化64】
【0147】
【化65】
【0148】(式中Rは炭素数1〜8の直鎖または分岐
したアルキル基、環状アルキル基、炭素数6〜14のア
リール基を表す。例えば、メチル基、エチル基、シクロ
ヘキシル基、フェニル基、アントラニル基をあげること
ができる。)等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。
【0149】本発明の感光性組成物には必要に応じて、
更に染料、顔料、可塑剤、界面活性剤、光増感剤及び現
像液に対する溶解性を促進させるフエノール性OH基を
2個以上有する化合物などを含有させることができる。
好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具
体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#1
03、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オ
イルブルーBOS、オイルブルー#603、オイルブラ
ックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−5
05(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタ
ルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレッ
ト(CI42535)、ローダミンB(CI45170
B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレ
ンブルー(CI52015)等を挙げることができる。
【0150】本発明の組成物は、更に現像液への溶解促
進のために、ポリヒドロキシ化合物を含有することがで
きる。好ましいポリヒドロキシ化合物としては、フエノ
ール類、レゾルシン、フロログルシン、2,3,4−ト
リヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4′−テト
ラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3′,
4′,5′−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセト
ン−ピロガロール縮合樹脂、フロログルシド、2,4,
2′,4′−ビフェニルテトロール、4,4′−チオビ
ス(1,3−ジヒドロキシ)ベンゼン、2,2′,4,
4′−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,
2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォ
キシド、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェ
ニルスルフォン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロ
ヘキサン、4,4′−(α−メチルベンジリデン)ビス
フエノール、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシ
ジフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼ
ン、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシジフェニ
ル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼン等を挙げ
ることができる。
【0151】これらのポリヒドロキシ化合物は、キノン
ジアジド化合物100重量部に対して、通常100重量
部以下、好ましくは5〜50重量部以下の割合で配合す
ることができる。
【0152】本発明のアルカリ可溶性樹脂などのレジス
ト組成物を溶解させる溶剤としては、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソ
ルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエー
テル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレ
ングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、
キシレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2
−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2
−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒ
ドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタ
ン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メ
トキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸
エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸
メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等
を用いることができる。これらの有機溶剤は単独で、又
は2種以上の組み合わせで使用される。
【0153】更に、N−メチルホルムアミド、N,N−
ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル等の高沸
点溶剤を混合して使用することができる。
【0154】本発明のポジ型フォトレジスト用組成物に
は、ストリエーション等の塗布性を更に向上させるため
に、界面活性剤を配合する事ができる。界面活性剤とし
ては、例えば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エノールエーテル、ポリオキ
シエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエ
チレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン
・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビ
タンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソ
ルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエー
ト、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステア
レート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエ
チレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソル
ビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタ
ントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリ
ステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸
エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップEF
301,EF303,EF352(新秋田化成(株)
製)、メガファックF171,F173(大日本インキ
(株)製)、フロラードFC430,FC431(住友
スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サー
フロンS−382、SC101、SC102、SC10
3、SC104、SC105、SC106(旭硝子
(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサ
ンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)やアク
リル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフロー
No.75,No.95(共栄社油脂化学工業(株)
製)等を挙げることができる。これらの界面活性剤の配
合量は、本発明の組成物中のアルカリ可溶性樹脂及びキ
ノンジアジド化合物100重量部当たり、通常、2重量
部以下、好ましくは1重量部以下である。
【0155】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。
【0156】本発明のポジ型フォトレジスト用組成物の
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、ピペリジン等の環状ア
ミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することができ
る。更に、上記アルカリ類の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。
【0157】本発明のポジ型フォトレジスト用組成物に
は、必要に応じ、染料、可塑剤、接着助剤を配合するこ
とができる。その具体例としては、メチルバイオレッ
ト、クリスタルバイオレット、マラカイトグリーン等の
染料、ステアリン酸、アセタール樹脂、フェノキシ樹
脂、アルキッド樹脂等の可塑剤、ヘキサメチルジシラザ
ン、クロロメチルシラン等の接着助剤がある。
【0158】上記ポジ型フォトレジスト用組成物を精密
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プリベークして、所定の
マスクを通して露光し、必要に応じて後加熱(PEB:
Post Exposure Bake)を行い、現
像、リンス、乾燥することにより良好なレジストを得る
ことができる。
【0159】
【実施例】以下、実施例により本発明に係るポジ型フォ
トレジスト組成物をより明確にする。
【0160】合成例(1) ノボラック樹脂(A1)の
合成 m−クレゾール60g、p−クレゾール20g、2,5
−キシレノール22g、37%ホルマリン水溶液53g
及びシュウ酸0.15gを三つ口フラスコに仕込み、攪
拌しながら100℃まで昇温し12時間反応させた。そ
の後温度を200℃まで上げ、徐々に1mmHgまで減
圧し、水、未反応のモノマー、ホルムアルデヒド、シュ
ウ酸等を除去した。次いで溶融したノボラック樹脂を室
温に戻して回収した。得られたノボラック樹脂は重量平
均分子量4500(ポリスチレン換算)であった。次い
でこのノボラック樹脂20gをメタノール60gに完全
に溶融した後、これに水30gを攪拌しながら徐々に加
え、樹脂成分を沈澱させた。上層をデカンテーションに
より除去し、沈澱した樹脂分を回収して40℃に加熱
し、減圧下で24時間乾燥させてアルカリ可溶性ノボラ
ック樹脂A1を得た。得られたノボラック樹脂は、重量
平均分子量9800(ポリスチレン換算)であった。
【0161】合成例(2) ノボラック樹脂(A2)の
合成 2,3−ジメチルフェノール175.62g、2,3,
5−トリメチルフェノール68.10g、メチレンビス
−p−クレゾール35.67g、2,6−ジメチルフェ
ノール24.43gおよびo−クレゾール5.41g
と、ホルマリン水溶液(37.10%)165.07g
および3−エトキシプロピオン酸エチル50.0gと
を、攪拌機、還流冷却管及び温度計を取り付けた1リッ
トルの三つ口フラスコに仕込み、60℃で攪拌下、脱イ
オン水24.00gに溶解したシュウ酸2水和物9.4
6gを添加した。60℃で1時間攪拌した後、油浴の温
度を1時間かけて130℃に昇温させ内容物をリフラッ
クスさせた。浴温が130℃に到達してから10時間攪
拌を続けたところで、3−エトキシプロピオン酸エチル
25.00gを添加した。さらに6時間130℃で加熱
を続けた後、再度3−エトキシプロピオン酸エチル2
5.00gを加えてから還流冷却管をリービッヒコンデ
ンサーに取り替え、浴温を2時間30分かけて200℃
まで昇温させ、未反応のホルマリン、水等を除去した。
浴温が200℃に到達した後さらに2時間30分留去を
続け、その後浴温を180℃まで冷却した。内温が18
0℃以下になったところで2−ヒドロキシプロピオン酸
エチル580.00gをゆっくり添加しノボラック樹脂
溶液を得た。得られたノボラック樹脂A2の重量平均分
子量(GPCポリスチレン換算)は2010であった。
【0162】合成例(3) 感光物(B1)の合成 下記化合物(B1′)10g、1,2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホニルクロリド6.5g及びアセトン
80mlを3つ口フラスコに仕込み、均一に溶解した。
次いでトリエチルアミン/アセトン=2.6g/15m
lの混合液を徐々に滴下し、25℃で3時間反応させ
た。反応混合液を1%塩酸水溶液400ml中に注ぎ、
生じた沈澱物を濾別し、水洗・乾燥(40℃)を行い感
光物(B1)を得た。
【0163】
【化66】
【0164】合成例(4) 感光物(B2)の合成 下記化合物(B2′)10g、1,2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホニルクロリド16.5g及びアセト
ン200mlを3つ口フラスコに仕込み、均一に溶解し
た。次いでトリエチルアミン/アセトン=6.3g/2
7mlの混合液を徐々に滴下し、25℃で3時間反応さ
せた。反応混合液を1%塩酸水溶液900ml中に注
ぎ、生じた沈澱物を濾別し、水洗・乾燥(40℃)を行
い感光物(B2)を得た。
【0165】
【化67】
【0166】合成例(5) 感光物(B3)の合成 下記化合物(B3′)10g、1,2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホニルクロリド10.4g及びアセト
ン130mlを3つ口フラスコに仕込み、均一に溶解し
た。次いでトリエチルアミン/アセトン=4.1g/2
5mlの混合液を徐々に滴下し、25℃で3時間反応さ
せた。反応混合液を1%塩酸水溶液650ml中に注
ぎ、生じた沈澱物を濾別し、水洗・乾燥(40℃)を行
い感光物(B3)を得た。
【0167】
【化68】
【0168】合成例(6) 化合物(C)の合成 下記化合物(C′)44g(0.10モル)をN,N−
ジメチルアセトアミド300mlに溶解し、これに炭酸
カリウム70.2g(0.497モル)、及びブロモ酢
酸t−ブチル89.8g(0.464モル)を添加し
た。その後、120℃にて7時間攪拌した。その後、反
応混合物を水1.5リットルに投入し、酢酸エチルにて
抽出した。硫酸マグネシウムにて乾燥後、抽出液を濃縮
し、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、展
開溶媒:酢酸エチル/n−ヘキサン=2/8(体積
比))にて精製した結果、淡黄色粉体135gを得た。
NMRにより、これが化合物例(60:Rは総て−CH
2 COO−C4 9 t 基)であることを確認した。
【0169】
【化69】
【0170】〔実施例1〜6〕上記化合物で示した化合
物、及び下記アルカリ溶解促進剤(E)増感剤(F1〜
F3)を用いシジストを調製した。その時の処方を表−
1に示した。
【0171】
【化70】
【0172】〔比較例1及び2〕実施例で用いた化合物
のうち、増感剤(F1〜F3)の代わりに下記(F4)
を用いレジスト液を調製した。その処方を表−1に示し
た。
【0173】
【化71】
【0174】
【表1】
【0175】〔感光性組成物の調製と評価〕表−1に示
した各素材をジエチレングリコールジメチルエーテル3
0gに溶解し、0.2μmのフィルターで濾過してレジ
スト液を調製した。このレジスト組成物をスピナーを用
いてシリコンウエハーに塗布し、真空吸着式ホットプレ
ートで120℃、60秒間乾燥して、膜厚0.97μm
のレジスト膜を得た。
【0176】この膜に縮小投影露光装置(ニコン社製縮
小投影露光装置NSR−2005i9C)を用い露光し
た後、110℃で60秒間PEBを行い、3.0%のテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で1分間現
像し、30秒間水洗して乾燥した。このようにして得ら
れたシリコンウエハーのレジストパターンを走査型電子
顕微鏡で観察し、レジストを評価した。結果を表−2並
びに表−3に示す。
【0177】感度は0.60μmのマスクパターンを再
現する露光量の逆数をもって定義し、比較例1における
感度に対する相対値で示した。解像力は、0.60μm
のマクスパターンを再現する露光量における限界解像力
を表す。スカムは0.60μmのマクスパターンを再現
する露光量におけるパターン上の残渣を目視で評価し、
全くなし…◎、パターン上にのみ残存…○、スペースに
残存…×とした。
【0178】
【表2】
【0179】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るポジ
型フォトレジスト組成物は、スカムの生じない高い解像
力を有し、更に高い感度を有する。
フロントページの続き (72)発明者 小久保 忠嘉 静岡県榛原郡吉田町川尻4000番地 富士写 真フイルム株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)アルカリ可溶性樹脂、(B)1,
    2−ナフトキノンジアジド−5(及び/又は−4)−ス
    ルホン酸エステル化合物、(C)酸分解性基を少なくと
    も1つ有する分子量3,000以下の低分子化合物、
    (D)光酸発生剤 及び(E)露光波長に吸収を持ち、
    且つアルカリ可溶性基を持つ増感剤、を含み、且つ上記
    成分(B)の配合割合が0〜95wt%であることを特
    徴とするポジ型フォトレジスト組成物。
  2. 【請求項2】 前記成分(B)の配合割合が、0<
    (B)≦95wt%であることを特徴とする請求項1記
    載のポジ型フォトレジスト組成物。
  3. 【請求項3】 前記成分(B)および成分(C)の配合
    割合が、 5≦〔B+C〕≦70(wt%)…組成物中の固形分合
    計量に対するwt%、 且つ 30≦100B/(B+C)≦95(wt%) の関係式を満足することを特徴とする請求項1記載のポ
    ジ型フォトレジスト組成物。
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