JPH10298236A - 新規高分子化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents

新規高分子化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法

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JPH10298236A
JPH10298236A JP10050089A JP5008998A JPH10298236A JP H10298236 A JPH10298236 A JP H10298236A JP 10050089 A JP10050089 A JP 10050089A JP 5008998 A JP5008998 A JP 5008998A JP H10298236 A JPH10298236 A JP H10298236A
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JP10050089A
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English (en)
Inventor
Tsunehiro Nishi
恒寛 西
Osamu Watanabe
修 渡辺
Satoshi Watanabe
聡 渡辺
Shigehiro Nagura
茂広 名倉
Toshinobu Ishihara
俊信 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】 式(1)の繰り返し単位を有する高分子
化合物のフェノール性OH及び/又はアルコール性OH
及び/又はCOOHの一部のH原子が酸不安定基により
部分置換され、残りのアルコール性OH及び/又はCO
OHの一部とアルケニルエーテル化合物又はハロゲン化
アルキルエーテル化合物との反応により得られる分子内
及び/又は分子間でC−O−C基を有する架橋基により
架橋され、酸不安定基と架橋基との合計量が式(1)に
おけるフェノール性OH、アルコール性OH及びCOO
Hの全体の0モル%を超え80モル%以下の割合である
Mw1000〜500000の高分子及びこれをベース
樹脂とするレジスト材料。 (R1はH又はCH3、R2〜R4はアルキル基、R5
H、アルキル基) 【効果】 感度、解像性、プラズマエッチング耐性レジ
ストパターンの耐熱性にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一種以
上の酸不安定基を有する高分子化合物が更に分子内及び
/又は分子間でC−O−C基を有する架橋基により架橋
されていることを特徴とし、ベース樹脂としてレジスト
材料に配合すると、露光前後のアルカリ溶解速度コント
ラストが大幅に向上し、高感度で高解像性を有し、特に
超LSI製造用の微細パターン形成材料として好適な化
学増幅ポジ型レジスト材料を与える高分子化合物、この
高分子化合物を含有する化学増幅ポジ型レジスト材料及
びパターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの
微細化が求められているなか、次世代の微細加工技術と
して遠紫外線リソグラフィーが有望視されている。遠紫
外線リソグラフィーは、0.5μm以下の加工も可能で
あり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場合、基板に
対して垂直に近い側壁を有したパターン形成が可能にな
る。
【0003】近年開発された酸を触媒とした化学増幅型
ポジ型レジスト材料(特公平2−27660号公報、特
開昭63−27829号公報等記載)は、遠紫外線の光
源として高輝度なKrFエキシマレーザーを利用し、感
度、解像性、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴
を有した遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト
材料として期待されている。
【0004】このような化学増幅型ポジ型レジスト材料
としては、ベース樹脂、酸発生剤からなる二成分系、ベ
ースポリマー、酸発生剤、酸不安定基を有する溶解制御
剤からなる三成分系が知られている。
【0005】例えば、特開昭62−115440号公報
には、ポリ−4−tert−ブトキシスチレンと酸発生
剤からなるレジスト材料が提案され、この提案と類似し
たものとして特開平3−223858号公報には分子内
にtert−ブトキシ基を有する樹脂と酸発生剤からな
る二成分系レジスト材料、更には特開平4−21125
8号公報にはメチル基、イソプロピル基、tert−ブ
チル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリル基
含有ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤からなる二成分
系のレジスト材料が提案されている。
【0006】更に、特開平6−100488号公報に
は、ポリ[3,4−ビス(2−テトラヒドロピラニルオ
キシ)スチレン]、ポリ[3,4−ビス(tert−ブ
トキシカルボニルオキシ)スチレン]、ポリ[3,5−
ビス(2−テトラヒドロピラニルオキシ)スチレン]等
のポリジヒドロキシスチレン誘導体と酸発生剤からなる
レジスト材料が提案されている。
【0007】しかしながら、これらレジスト材料のベー
ス樹脂は、酸不安定基を側鎖に有するものであり、酸不
安定基がtert−ブチル基、tert−ブトキシカル
ボニル基のように強酸で分解されるものであると、その
レジスト材料のパターン形状がT−トップ形状になり易
い。一方、エトキシエチル基等のようなアルコキシアル
キル基は弱酸で分解されるため、空気中の塩基性化合物
の影響は少ないが、露光から加熱処理までの時間経過に
伴ってパターン形状が著しく細るという欠点を有した
り、側鎖に嵩高い基を有しているので、耐熱性が下がっ
たり、感度及び解像度が満足できるものではないなど、
いずれも問題を有しており、未だ実用化に至っていない
のが現状であり、このためこれら問題の改善が望まれ
る。
【0008】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ベース樹脂としてレジスト材料に配合した場合、従来の
レジスト材料を上回る高感度及び高解像度、露光余裕
度、プロセス適応性を有し、プラズマエッチング耐性に
優れ、しかもレジストパターンの耐熱性にも優れた化学
増幅ポジ型レジスト材料を与える高分子化合物及び該高
分子化合物をベース樹脂として使用した化学増幅ポジ型
レジスト材料を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、後述する方法によって得られる重量平均分子量が
1,000〜500,000である分子内及び/又は分
子間でC−O−C基を有する架橋基により架橋された少
なくとも一種以上の酸不安定基を有する下記の新規高分
子化合物をベース樹脂として用い、これに酸発生剤等を
添加した化学増幅ポジ型レジスト材料、特に酸発生剤に
加え、溶解制御剤を配合した化学増幅ポジ型レジスト材
料やこれに塩基性化合物を更に配合した化学増幅ポジ型
レジスト材料とした場合、レジスト膜の溶解コントラス
トを高め、特に露光後の溶解速度を増大させること、更
に、分子内に≡C−COOHで示される基を有する芳香
族化合物を配合した化学増幅ポジ型レジスト材料がレジ
ストのPED安定性を向上させ、窒化膜基板上でのエッ
ジラフネスを改善させ、高解像度、露光余裕度、プロセ
ス適応性に優れ、実用性の高い、精密な微細加工に有利
であり、超LSI用レジスト材料として非常に有効であ
ることを知見した。
【0010】即ち、本発明は下記の新規高分子化合物及
びこれを配合した化学増幅ポジ型レジスト材料並びにパ
ターン形成方法を提供する。
【0011】請求項1:下記一般式(1)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基
及び/又はアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル
基の一部の水素原子が酸不安定基により部分置換され、
かつ残りのアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル
基の一部とアルケニルエーテル化合物もしくはハロゲン
化アルキルエーテル化合物との反応により得られる分子
内及び/又は分子間でC−O−C基を有する架橋基によ
り架橋されており、上記酸不安定基と架橋基との合計量
が式(1)におけるフェノール性水酸基、アルコール性
水酸基及びカルボキシル基の全体の平均0モル%を超え
80モル%以下の割合である重量平均分子量1,000
〜500,000の高分子化合物。
【0012】
【化7】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。R3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい
2価の炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子又は炭素
数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素
基を示す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、
x+y≦5を満足する数である。x’、z’は0又は正
の整数、y’は正の整数であり、x’+y’+z’≦5
を満足する数である。p、qは0又は正数、rは正数で
あるが、pとqは同時に0となることはなく、0≦p≦
0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦0.8、
p+q+r=1を満足する数である。)
【0013】請求項2:下記一般式(2)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物のRで示されるアルコ
ール性水酸基及び/又はカルボキシル基の一部とアルケ
ニルエーテル化合物もしくはハロゲン化アルキルエーテ
ル化合物との反応により得られる分子内及び/又は分子
間でC−O−C基を有する架橋基により架橋されてお
り、酸不安定基と架橋基との合計量が式(1)における
フェノール性水酸基、アルコール性水酸基及びカルボキ
シル基の全体の平均0モル%を超え80モル%以下の割
合である重量平均分子量1,000〜500,000の
請求項1記載の高分子化合物。
【0014】
【化8】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基、R2は炭
素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、R
3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい2価の
炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子又は炭素数1〜
18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示
し、R6は酸不安定基を示す。xは0又は正の整数、y
は正の整数であり、x+y≦5を満足する数である。
x’、z’は0又は正の整数、y’は正の整数であり、
x’+y’+z’≦5を満足する数である。k、mは0
又は正の整数、nは正の整数であり、k+m+n≦5を
満足する数である。p、qは0又は正数、r 1、r2は
正数であるが、pとqは同時に0となることはなく、0
≦p≦0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦
0.8、0<r1/(r 1+r2)≦0.8、p+q+
1+r2=1を満足する数である。)
【0015】請求項3:下記一般式(3)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物のRで示されるアルコ
ール性水酸基及び/又はカルボキシル基の一部の水素原
子がとれて、その酸素原子が下記一般式(4a)又は
(4b)で示されるC−O−C基を有する架橋基により
分子内及び/又は分子間で架橋されており、酸不安定基
と架橋基との合計量が式(1)におけるフェノール性水
酸基、アルコール性水酸基及びカルボキシル基の全体の
平均0モル%を超え80モル%以下の割合である重量平
均分子量1,000〜500,000の請求項2記載の
高分子化合物。
【0016】
【化9】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基を示し、
2は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキ
ル基を示し、R3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有し
てもよい2価の炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子
又は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の
炭化水素基を示す。R6は酸不安定基を示す。R7、R8
は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状
のアルキル基を示し、R9は炭素数1〜18のヘテロ原
子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、R7とR8
7とR9又はR8とR9とは環を形成していてもよく、環
を形成する場合、R7、R8、R9は炭素数1〜18の直
鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R10は炭素数4
〜20の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素
数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオ
キソアルキル基又は−CR78OR9で示される基を示
す。p、q、r 11、r12は0又は正数、r2は正数
であるが、pとq及びr 11とr12はそれぞれ同時に
0となることはなく、0≦p≦0.4、0≦q≦0.
4、0.01≦p+q≦0.8、0<(r11+r1
2)/(r11+r12+r2)≦0.8、p+q+r
11+r12+r2=1を満足する数である。aは0又
は1〜6の整数である。x、y、x’、y’、z’、
k、m、nはそれぞれ上記と同様の意味を示す。)
【0017】
【化10】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキレン基、dは0又は1〜10の整数であ
る。Aは、c価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環
式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を
示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
−又は−NHCONH−を示す。cは2〜8、c’は1
〜7の整数である。)
【0018】請求項4:一般式(4a)又は(4b)で
示されるC−O−C基を有する架橋基が、下記一般式
(4a’)又は(4b’)で示される請求項3記載の高
分子化合物。
【0019】
【化11】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキレン基、dは0又は1〜5の整数であ
る。A’は、c’’価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アル
キルテトライル基又は炭素数6〜30のアリーレン基を
示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
−又は−NHCONH−を示す。c’’は2〜4、
c’’’は1〜3の整数である。)
【0020】請求項5: (A):有機溶剤 (B):ベース樹脂として請求項1乃至4のいずれか1
項記載の高分子化合物 (C):酸発生剤を含有してなることを特徴とする化学
増幅ポジ型レジスト材料。
【0021】請求項6:更に、(D):(B)成分とは
別のベース樹脂として下記一般式(1’)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基
及び/又はアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル
基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0モル
%以上、80モル%以下の割合で部分置換した重量平均
分子量3,000〜300,000の高分子化合物を配
合したことを特徴とする請求項5記載の化学増幅ポジ型
レジスト材料。
【0022】
【化12】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5、x、y、x’、
y’、z’はそれぞれ上記と同様の意味を示す。p’、
q’は0又は正数、rは正数で、p’とq’は同時に0
であってもよく、0≦p’≦0.4、0≦q’≦0.
4、0≦p’+q’≦0.8、p’+q’+r=1を満
足する数である。)
【0023】請求項7:更に、(E):溶解制御剤を配
合したことを特徴とする請求項5又は6記載の化学増幅
ポジ型レジスト材料。
【0024】請求項8:更に、(F):添加剤として塩
基性化合物を配合したことを特徴とする請求項5乃至7
のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【0025】請求項9:更に、(G):添加剤として分
子内に≡C−COOHで示される基を有する芳香族化合
物を配合したことを特徴とする請求項5乃至8のいずれ
か1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【0026】請求項10:更に、(H):紫外線吸収剤
を配合したことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか
1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【0027】請求項11:更に、(I):アセチレンア
ルコール誘導体を配合したことを特徴とする請求項5乃
至10のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材
料。
【0028】請求項12:(i)請求項5乃至11のい
ずれか1項に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を基板
上に塗布する工程と、(ii)次いで加熱処理後、フォ
トマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線
もしくは電子線で露光する工程と、(iii)必要に応
じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを
含むことを特徴とするパターン形成方法。
【0029】ここで、上記のような高分子化合物をベー
ス樹脂としてレジスト材料に配合した場合、この高分子
化合物は、特にC−O−C基を有する架橋基によって架
橋されているため、溶解阻止性が大きく、露光後の溶解
コントラストも大きいという利点を有している。
【0030】即ち、側鎖にアルコキシアルキル基が単独
に付加したポリマーの場合、弱い酸により脱離反応が進
行することからT−トップ形状にはなり難いが、上述し
たように酸に対して敏感であるために露光から加熱処理
までの時間経過に伴ってパターン形状が著しく細るとい
う欠点がある。また、アルカリに対する溶解阻止効果が
低いために、溶解コントラストを得るには高置換率体を
使用しなければならず、耐熱性に欠けるという欠点を有
するものである。一方、フェノール性水酸基の側鎖をt
ert−ブトキシカルボニル基で保護したポリマーの場
合、これをレジスト材料に配合すると、アルカリ溶解阻
止性は良くなり、低置換率で溶解コントラストが得られ
たり、耐熱性が良いという長所を有しているが、脱離さ
せてアルカリ可溶性にするためにはトリフルオロメタン
スルホン酸等の強い酸を発生させる酸発生剤が必要であ
り、そのような酸を使用すると上述したようにT−トッ
プ形状になり易いという欠点を有するものとなる。
【0031】このようなポリマーに対して、上述したよ
うにアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の一
部とアルケニルエーテル化合物もしくはハロゲン化アル
キルエーテル化合物との反応によって得られる分子内及
び/又は分子間でC−O−C基を有する架橋基で架橋さ
せた高分子化合物を用いたレジスト材料は、側鎖をアセ
タール基で保護したポリマーにおける耐熱性が低いとい
う欠点、tert−ブトキシカルボニル基で保護したポ
リマーにおけるT−トップ形状を形成し易いという欠点
を解消するものである。
【0032】一方、本発明の高分子化合物の効果とし
て、本発明の高分子化合物は酸に不安定であるC−O−
C基を有する架橋基によって架橋され、酸不安定基によ
って保護されているため、レジスト膜の未露光部におけ
る重量平均分子量及びアルカリ現像液に対する溶解性が
変化することはないが、レジスト膜の露光部の重量平均
分子量は、発生した酸による分解を経て、更には酸不安
定基の脱離を伴って架橋基及び酸不安定基によって保護
する前のアルカリ可溶性ベース樹脂の重量平均分子量に
戻るため、アルカリ溶解速度が未露光部に比べて大きく
増大することから溶解コントラストを高めることがで
き、結果として高解像度化が達成できるものである。
【0033】更に、本発明の高分子化合物は、部分的に
導入されたアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル
基に選択的に架橋化が施されたものであるため、一分子
内のアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の個
数を適宜変えることにより分子内架橋と分子間架橋の割
合を調整し、露光部と未露光部の溶解速度に最適な値が
得られるようにすることができる。
【0034】即ち、上記高分子化合物をベース樹脂とし
て使用した化学増幅ポジ型レジスト材料は、T−トップ
形状になり易い、パターン形状が細る、耐熱性に欠ける
という問題が従来のものより極めて少なく、レジスト膜
の溶解コントラストを高めることができ、結果的に高感
度及び高解像性を有し、かつパターンの寸法制御、パタ
ーンの形状コントロールを組成により任意に行うことが
可能であり、プロセス適応性にも優れた化学増幅ポジ型
レジスト材料となるものである。
【0035】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の新規高分子化合物は、下記一般式(1)で
示される繰り返し単位を有する高分子化合物のフェノー
ル性水酸基、アルコール性水酸基及びカルボキシル基か
ら選ばれる少なくとも一個の基の一部の水素原子が酸不
安定基により部分置換され、かつ残りのアルコール性水
酸基及び/又はカルボキシル基の一部とアルケニルエー
テル化合物もしくはハロゲン化アルキルエーテル化合物
との反応により得られる分子内及び/又は分子間でC−
O−C基を有する架橋基により架橋されている高分子化
合物である。
【0036】
【化13】
【0037】ここで、R1は水素原子又はメチル基を示
し、R2は炭素数1〜8、好ましくは1〜5、更に好ま
しくは1〜3の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を
示し、直鎖状、分岐状又は環状の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、n−
ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロ
ヘキシル基、シクロペンチル基等を例示できる。R3
炭素数1〜18、好ましくは1〜12、更に好ましくは
1〜8のヘテロ原子を有してもよい2価の炭化水素基を
示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アリー
レン基、アリーレン基を有するアルキレン基、アルキレ
ン基を有するアリーレン基等を例示でき、これらは酸素
原子を有する例えばアルコキシアルキレン基等であって
もよい。R4、R5は水素原子又は炭素数1〜18、好ま
しくは1〜12、更に好ましくは1〜8のヘテロ原子を
有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状
又は環状のアルキル基、アリール基、アリール基を有す
るアルキル基、アルキル基を有するアリール基を例示で
き、これらは酸素原子を有する例えばアルコキシアルキ
ル基等であってもよい。xは0又は正の整数、yは正の
整数であり、x+y≦5を満足する数であるが、yは1
〜3、特に1〜2であることが好ましい。x’、z’は
0又は正の整数、y’は正の整数であり、x’+y’+
z’≦5を満足する数であるが、y’は1〜3、特に1
〜2であることが好ましい。p、qは0又は正数、rは
正数であり、pとqは同時に0となることはなく、0≦
p≦0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦0.
8、p+q+r=1を満足する数である。
【0038】本発明の高分子化合物は、具体的には、下
記一般式(2)で示される繰り返し単位を有する高分子
化合物のRで示されるアルコール性水酸基及び/又はカ
ルボキシル基の一部とアルケニルエーテル化合物もしく
はハロゲン化アルキルエーテル化合物との反応により得
られる分子内及び/又は分子間でC−O−C基を有する
架橋基により架橋されている高分子化合物とすることが
できる。
【0039】
【化14】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基、R2は炭
素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、R
3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい2価の
炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子又は炭素数1〜
18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示
し、R6は酸不安定基を示す。xは0又は正の整数、y
は正の整数であり、x+y≦5を満足する数である。
x’、z’は0又は正の整数、y’は正の整数であり、
x’+y’+z’≦5を満足する数である。k、mは0
又は正の整数、nは正の整数であり、k+m+n≦5を
満足する数である。p、qは0又は正数、r 1、r2は
正数であるが、pとqは同時に0となることはなく、0
≦p≦0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦
0.8、0<r1/(r 1+r2)≦0.8、p+q+
1+r2=1を満足する数である。なお、r1+r2
=rであり、rは上記の通りである。)
【0040】ここで、R1、R2、R3、R4、R5の具体
例、y、y’の好適範囲は上述したとおりであり、nは
1〜3、mは0〜1であることが好ましい。
【0041】上記フェノール性水酸基、アルコール性水
酸基、カルボキシル基の水素原子と置換される酸不安定
基或いはR6の酸不安定基としては、種々選定される
が、特に下記一般式(5)で示される基、下記一般式
(6)で示される基、炭素数4〜20の3級アルキル
基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキ
ルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等であ
ることが好ましい。
【0042】
【化15】
【0043】式中、R7、R8は水素原子又は炭素数1〜
8、好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜5の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R9は炭素数
1〜18、好ましくは1〜12、更に好ましくは1〜8
のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、
7とR8、R7とR9又はR8とR9とは環を形成していて
もよく、環を形成する場合、R7、R8、R9は炭素数1
〜18、好ましくは1〜12、更に好ましくは1〜8の
直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R10は炭素数
4〜20、好ましくは4〜15、更に好ましくは4〜1
0の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1
〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20、好まし
くは4〜15、更に好ましくは4〜10のオキソアルキ
ル基又は上記一般式(5)で示される基を示す。また、
aは0〜6の整数である。
【0044】R7、R8の炭素数1〜8の直鎖状、分岐状
又は環状のアルキル基としては、R2で説明したものと
同様の基が挙げられる。
【0045】R4、R5、R9の炭素数1〜18のヘテロ
原子を有してもよい1価の炭化水素基としては、直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基、フェニル基、p−メ
チルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−メトキシ
フェニル基等のアルコキシ置換フェニル基等の非置換又
は置換アリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラ
ルキル基等や、これらの基に酸素原子を有する、或いは
炭素原子に結合する水素原子が水酸基に置換されたり、
2個の水素原子が酸素原子で置換されてカルボニル基を
形成する下記式で示されるようなアルキル基等の基を挙
げることができる。
【0046】
【化16】
【0047】また、R3の炭素数1〜18のヘテロ原子
を有してもよい2価の炭化水素基としては、上記炭素数
1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基
より水素原子が1個脱離したものを例示し得る。
【0048】R10の炭素数4〜20の3級アルキル基と
しては、tert−ブチル基、1−メチルシクロヘキシ
ル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、tert−
アミル基等を挙げることができる。
【0049】R10の各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜
6のトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル
基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチル
シリル基等が挙げられる。R10の炭素数4〜20のオキ
ソアルキル基としては、3−オキソアルキル基、又は下
記式で示される基等が挙げられる。
【0050】
【化17】
【0051】上記式(5)で示される酸不安定基とし
て、具体的には、例えば1−メトキシエチル基、1−エ
トキシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1−イ
ソプロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1
−イソブトキシエチル基、1−sec−ブトキシエチル
基、1−tert−ブトキシエチル基、1−tert−
アミロキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル
基、1−メトキシプロピル基、1−エトキシプロピル
基、1−メトキシ−1−メチル−エチル基、1−エトキ
シ−1−メチル−エチル基等の直鎖状もしくは分岐状ア
セタール基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラ
ヒドロピラニル基等の環状アセタール基などが挙げら
れ、好ましくは1−エトキシエチル基、1−n−ブトキ
シエチル基、1−エトキシプロピル基が挙げられる。一
方、上記式(6)の酸不安定基として、例えばtert
−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニ
ルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、te
rt−アミロキシカルボニルメチル基、1−エトキシエ
トキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニル
オキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニル
オキシカルボニルメチル基等が挙げられる。また、酸不
安定基としての炭素数4〜20の3級アルキル基、各ア
ルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル
基、炭素数4〜20のオキソアルキル基としては、R10
で説明したのと同様の基が挙げられる。
【0052】更に、上記C−O−C基を有する架橋基と
しては、下記一般式(4a)又は(4b)で示される基
を挙げることができる。
【0053】
【化18】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキレン基、dは0又は1〜10の整数であ
る。Aは、c価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環
式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を
示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
−又は−NHCONH−を示す。cは2〜8、c’は1
〜7の整数である。)
【0054】ここで、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基としては上述したものと同様のもの
を例示することができる。R13の炭素数1〜10の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキレン基としては、メチレン
基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、n
−ブチレン基、イソブチレン基、シクロヘキシレン基、
シクロペンチレン基等を例示することができる。なお、
Aの具体例は後述する。この架橋基(4a)、(4b)
は、後述するアルケニルエーテル化合物、ハロゲン化ア
ルキルエーテル化合物に由来する。
【0055】架橋基は、上記式(4a)、(4b)の
c’の値から明らかなように、2価に限られず、3価〜
8価の基でもよい。例えば、2価の架橋基としては、下
記式(4a’’)、(4b’’)、3価の架橋基として
は、下記式(4a’’’)、(4b’’’)で示される
ものが挙げられる。
【0056】
【化19】 なお、好ましい架橋基は下記一般式(4a’)又は(4
b’)である。
【0057】
【化20】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキレン基、dは0又は1〜5の整数であ
る。A’は、c’’価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アル
キルテトライル基又は炭素数6〜30のアリーレン基を
示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
−又は−NHCONH−を示す。c’’は2〜4、
c’’’は1〜3の整数である。)
【0058】本発明の高分子化合物としては、具体的な
例として、下記一般式(3)で示される繰り返し単位を
有する高分子化合物のRで示されるアルコール性水酸基
及び/又はカルボキシル基の一部の水素原子がとれて、
その酸素原子が上記一般式(4a)又は(4b)で示さ
れる2価以上のC−O−C基を有する架橋基により分子
内及び/又は分子間で架橋されている高分子化合物を挙
げることができる。
【0059】
【化21】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基を示し、
2は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキ
ル基を示し、R3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有し
てもよい2価の炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子
又は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の
炭化水素基を示す。R6は酸不安定基を示す。R7、R8
は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状
のアルキル基を示し、R9は炭素数1〜18のヘテロ原
子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、R7とR8
7とR9又はR8とR9とは環を形成していてもよく、環
を形成する場合、R7、R8、R9は炭素数1〜18の直
鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R10は炭素数4
〜20の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素
数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオ
キソアルキル基又は−CR78OR9で示される基を示
す。p、q、r 11、r12は0又は正数、r2は正数
であるが、pとq及びr11とr12はそれぞれ同時に
0となることはなく、0≦p≦0.4、0≦q≦0.
4、0.01≦p+q≦0.8、0<(r11+r1
2)/(r11+r12+r2)≦0.8、p+q+r
11+r12+r2=1を満足する数である。aは0又
は1〜6の整数である。x、y、x’、y’、z’、
k、m、nはそれぞれ上記と同様の意味を示す。なお、
r11+r12=r1であり、r1は上記の通りであ
る。)
【0060】ここで、R、R1〜R5、R7〜R10、x、
y、x’、y’、z’、k、m、n、a、bは上記と同
様の意味を示す。また、p、q、r11、r12、r2
は上記の通りであるが、より好ましくは下記の通りであ
る。 0≦p≦0.2、特に0≦p≦0.1 0≦q≦0.2、特に0≦q≦0.1 0≦r11≦0.6、特に0.05≦r11≦0.5 0≦r12≦0.6、特に0.05≦r12≦0.5 0<r2≦0.9、特に0.4≦r2≦0.8 0.01≦p+q≦0.4、特に0.01≦p+q≦
0.2 0<r11+r12≦0.6、特に0.1≦r11+r
12≦0.5
【0061】この高分子化合物の例としては、下記式
(3’−1)〜(3’−6)で示されるものを挙げるこ
とができる。
【0062】
【化22】
【0063】
【化23】
【0064】
【化24】
【0065】
【化25】
【0066】
【化26】
【0067】
【化27】
【0068】なお、式(3’−1)、(3’−3)、
(3’−5)は分子間結合、式(3’−2)、(3’−
4)、(3’−6)は分子内結合をしている状態を示
し、これらはそれぞれ単独で又は混在していてもよい。
【0069】R、R1〜R5、R7〜R10、x、y、
x’、y’、z’、k、m、n、a、p、q、r11、
r12、r2はそれぞれ上記と同様の意味を示す。
【0070】QはC−O−C基を有する架橋基、典型的
には上記式(4a)又は(4b)で示される架橋基、特
に式(4a’’)、(4b’’)や式(4a’’’)、
(4b’’’)、最も好ましくは式(4a’)、(4
b’)で示される架橋基である。この場合、架橋基が3
価以上の場合、上記式(3)において、下記の単位の3
個以上にQが結合したものとなる。
【0071】
【化28】 (式中、R1〜R5、x、y、x’、y’、z’はそれぞ
れ上記と同様の意味を示す。)
【0072】本発明の高分子化合物は、そのフェノール
性水酸基及び/又はアルコール性水酸基及び/又はカル
ボキシル基の一部の水素原子が酸不安定基で置換され、
残りのアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の
水素原子の一部がC−O−C基を有する架橋基で置換さ
れているものであるが、特に酸不安定基と架橋基との合
計が、上記式(1)のフェノール性水酸基、アルコール
性水酸基及びカルボキシル基の全体に対して平均0モル
%を超え80モル%以下、好ましくは2〜50モル%で
あることが必要である。
【0073】この場合、C−O−C基を有する架橋基の
割合は平均0モル%を超え80モル%以下、特に0.2
〜50モル%であることが好ましい。架橋基の割合が0
モル%になると酸不安定架橋基の長所を引き出すことが
できなくなり、露光前後でのアルカリ溶解速度のコント
ラストが小さくなって解像度が悪くなる。一方、80モ
ル%を超えると架橋しすぎてゲル化し、アルカリに対す
る溶解性がなくなったり、アルカリ現像の際に膜厚変化
や膜内応力又は気泡の発生を引き起こしたり、親水基が
少なくなるために基板との密着性に劣る場合がある。
【0074】一方、酸不安定基の割合は平均0モル%を
超え80モル%以下、特に5〜50モル%であることが
好ましい。酸不安定基の割合が0モル%になるとアルカ
リ溶解速度のコントラストが小さくなって解像度が悪く
なる。一方、80モル%を超えるとアルカリに対する溶
解性がなくなったり、アルカリ現像の際に現像液との親
和性が低くなり、解像性が劣る場合がある。なお、架橋
基と酸不安定基の割合はその値を上記範囲内で適宜選定
することによりパターンの寸法制御、パターンの形状コ
ントロールを任意に行うことができる。
【0075】本発明の高分子化合物において、上記C−
O−C基を有する架橋基及び酸不安定基の含有量は、レ
ジスト膜の溶解速度のコントラストに影響し、パターン
寸法制御、パターン形状等のレジスト材料の特性にかか
わるものである。
【0076】本発明の高分子化合物は、それぞれ重量平
均分子量が、1,000〜500,000、好ましくは
3,000〜30,000である必要がある。重量平均
分子量が1,000に満たないとレジスト材料が耐熱性
に劣るものとなり、500,000を超えるとアルカリ
溶解性が低下し、解像性が劣化してしまう。
【0077】更に、本発明の高分子化合物において、架
橋される前のベース樹脂の分子量分布(Mw/Mn)が
広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するた
めに架橋数の設計がしづらく、同じ性能を持ったレジス
ト材料を製造するのが困難となる場合がある。それ故、
パターンルールが微細化するに従ってこのような分子
量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細
なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得る
には、分子量分布が1.0〜1.5、特に1.0〜1.
3と単分散であることが好ましい。ただし、これらに限
定されるものではなく、分子量分布が1.5より大きい
ものを使用することも勿論可能である。
【0078】本発明の高分子化合物の製造方法として
は、例えば一般式(1)で示される繰り返し単位を有す
る高分子化合物を製造する工程、即ち下記一般式(7)
で示される樹脂へアルコール性水酸基及び/又はカルボ
キシル基を有する側鎖を導入する工程(A)、アルコー
ル性水酸基及び/又はカルボキシル基とアルケニルエー
テル化合物又はハロゲン化アルキルエーテル化合物との
反応により分子内及び/又は分子間でC−O−C基を有
する架橋基により架橋を形成する工程(B)、及びフェ
ノール性水酸基の水素原子を上述の酸不安定基で部分置
換する工程(C)の合計3段階の工程を経るが、これら
の工程の順番はA→B→C(以下、製造方法)、A→
C→B(以下、製造方法)、C→A→B(以下、製造
方法)のいずれかである。なお、いずれの製造方法を
採る場合においても、各工程間での単離作業は行っても
行わなくてもよい。
【0079】
【化29】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y
≦5を満足する数である。p、qは0又は正数、rは正
数であり、p+q+r=1を満足する数である。)
【0080】上記一般式(7)で示される樹脂へのアル
コール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する側鎖
の導入工程(A)は、塩基性条件下、対応する保護され
たアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有す
るハロゲン化物とフェノール性水酸基とを反応させ、次
いで常法により脱保護することにより行うことができ
る。
【0081】ここで、用いる保護基については、製造方
法を採る場合には中性又は塩基性条件で脱保護可能な
ものを選ばなければならないが、製造方法又はを採
る場合には中性、塩基性、酸性のいずれの条件で脱保護
されるものでもよい。アルコール性水酸基の保護基の具
体例としては、塩基性条件で脱保護されるものではアセ
チル、ピバロイル等のエステル系保護基、酸性条件で脱
保護されるものでは1−エトキシエチル、2−テトラヒ
ドロピラニル等のアセタール系保護基、tert−ブチ
ル、tert−ブトキシカルボニル等の3級アルキルエ
ーテル又は3級アルキルカーボネート系保護基、ジメト
キシメチル等のオルトエステル系保護基、また酸性条件
でも塩基性条件でも脱保護できるものではトリメチルシ
リル、tert−ブチルジメチルシリル等のトリアルキ
ルシリルエーテル系保護基が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。カルボキシル基の保護基の具体
例としては、塩基性条件で脱保護されるものではメチ
ル、エチル、2,2,2−トリクロロエチル等のアルキ
ルエステル系保護基、酸性条件で脱保護されるものでは
メトキシメチル、2−テトラヒドロピラニル等のアルコ
キシアルキルエステル系保護基、tert−ブチル等の
3級アルキルエステル系保護基、また酸性条件でも塩基
性条件でも脱保護できるものではトリメチルシリル、t
ert−ブチルジメチルシリル等のトリアルキルシリル
エステル系保護基が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。
【0082】アルコール性水酸基を有するハロゲン化物
としては、2−ハロ−1−エタノール、3−ハロ−1−
プロパノール、4−ハロ−1−ブタノール、1−ハロ−
2−メチル−2−プロパノール、2−ハロシクロヘキサ
ノール等が挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。また、カルボキシル基を有するハロゲン化物とし
ては、ハロ酢酸、3−ハロプロピオン酸、6−ハロヘキ
サン酸、8−ハロオクタン酸等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。これらを常法により上記保
護基で修飾し、上記一般式(7)で示される樹脂との反
応に用いる。
【0083】反応溶媒としては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルス
ルホキシド、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロ
フラン等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも
2種以上混合して使用しても構わない。
【0084】塩基としては、トリエチルアミン、ピリジ
ン、ジイソプロピルアミン、イミダゾール、無水炭酸カ
リウム等が好ましく、その使用量は置換されるフェノー
ル性水酸基の水素原子に対して110〜300モル%で
あることが好ましい。
【0085】反応温度としては、−50〜100℃、好
ましくは0〜80℃である。反応時間としては、0.5
〜100時間、好ましくは1〜20時間である。
【0086】脱保護反応は、主として塩基性又は酸性条
件下で加水分解反応により行う。常法として、上記ハロ
ゲン化物とフェノール樹脂との反応終了後、塩基性で脱
保護を行う場合は1規定水酸化ナトリウム水溶液等を十
分量反応系中に添加し、酸性で脱保護を行う場合は1規
定塩酸水溶液等を十分量反応系中に添加し、いずれの場
合も0〜80℃の温度範囲で1〜10時間反応させるこ
とによって行うことができる。
【0087】アルコール性水酸基及び/又はカルボキシ
ル基とアルケニルエーテル化合物又はハロゲン化アルキ
ルエーテル化合物との反応による分子内及び/又は分子
間でC−O−C基を有する架橋基による架橋の形成工程
(B)は、酸性条件下でのアルケニルエーテル化合物と
の反応及び/又は塩基性条件下でのハロゲン化アルキル
エーテル化合物との反応により行われる。
【0088】ここで、上記製造方法を採る場合には、
酸性条件下でのアルケニルエーテル化合物との反応及び
塩基性条件下でのハロゲン化アルキルエーテル化合物と
の反応はいずれも可能であるが、製造方法及びを採
る場合には、既に酸不安定基が導入してあることを考慮
すると、塩基性条件下でのハロゲン化アルキルエーテル
化合物との反応が好ましい。
【0089】アルケニルエーテル化合物としては、例え
ば下記一般式(I)又は(II)で示されるビニルエー
テル化合物が挙げられる。
【0090】
【化30】
【0091】ここで、R11aは水素原子又は炭素数1〜
7、好ましくは1〜4、更に好ましくは1〜2の直鎖状
又は環状のアルキル基を示し、R12は水素原子又は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す
が、R11aとR12とは環を形成してもよく、環を形成す
る場合には、R11aは炭素数1〜7の直鎖状又は分岐状
のアルキレン基、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐
状のアルキレン基を示す。R13は上記と同様の意味を示
す。
【0092】更に、式(I)又は(II)で示されるビ
ニルエーテル化合物において、Aはc価(cは2〜8を
示す)の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭
化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、B
は−CO−O−、−NHCOO−又は−NHCONH−
を示し、R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキレン基を示し、dは0又は1〜10の整数を
示す。
【0093】具体的には、Aのc価の脂肪族もしくは脂
環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基としては、好ま
しくは炭素数1〜50、特に1〜40のO、NH、N
(CH3)、S、SO2等のヘテロ原子が介在してもよい
非置換又は水酸基、カルボキシル基、アシル基又はフッ
素原子置換のアルキレン基、好ましくは炭素数6〜5
0、特に6〜40のアリーレン基、これらアルキレン基
とアリーレン基とが結合した基、上記各基の炭素原子に
結合した水素原子が脱離したc’’価(c’’は3〜8
の整数)の基が挙げられ、更にc価のヘテロ環基、この
ヘテロ環基と上記炭化水素基とが結合した基などが挙げ
られる。
【0094】具体的に例示すると、Aとして下記のもの
が挙げられる。
【0095】
【化31】
【0096】
【化32】
【0097】
【化33】
【0098】
【化34】
【0099】一般式(I)で示される化合物は、例え
ば、Stephen.C.Lapin,Polymer
s Paint Colour Journal.17
9(4237)、321(1988)に記載されている
方法、即ち多価アルコールもしくは多価フェノールとア
セチレンとの反応、又は多価アルコールもしくは多価フ
ェノールとハロゲン化アルキルビニルエーテルとの反応
により合成することができる。
【0100】式(I)の化合物の具体例として、エチレ
ングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコー
ルジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニ
ルエーテル、1,3−プロパンジオールジビニルエーテ
ル、1,3−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4
−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレング
リコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジ
ビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエ
ーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、ヘ
キサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキ
サンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリコ
ールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニル
エーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、
ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビト
ールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニル
エーテル、エチレングリコールジエチレンビニルエーテ
ル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテ
ル、エチレングリコールジプロピレンビニルエーテル、
トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテル、ト
リメチロールプロパントリエチレンビニルエーテル、ト
リメチロールプロパンジエチレンビニルエーテル、ペン
タエリスリトールジエチレンビニルエーテル、ペンタエ
リスリトールトリエチレンビニルエーテル、ペンタエリ
スリトールテトラエチレンビニルエーテル並びに以下の
式(I−1)〜(I−31)で示される化合物を挙げる
ことができるが、これらに限定されるものではない。
【0101】
【化35】
【0102】
【化36】
【0103】
【化37】
【0104】
【化38】
【0105】
【化39】
【0106】一方、Bが−CO−O−の場合の上記一般
式(II)で示される化合物は、多価カルボン酸とハロ
ゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により製造する
ことができる。Bが−CO−O−の場合の式(II)で
示される化合物の具体例としては、テレフタル酸ジエチ
レンビニルエーテル、フタル酸ジエチレンビニルエーテ
ル、イソフタル酸ジエチレンビニルエーテル、フタル酸
ジプロピレンビニルエーテル、テレフタル酸ジプロピレ
ンビニルエーテル、イソフタル酸ジプロピレンビニルエ
ーテル、マレイン酸ジエチレンビニルエーテル、フマル
酸ジエチレンビニルエーテル、イタコン酸ジエチレンビ
ニルエーテル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。
【0107】更に、本発明において好適に用いられるア
ルケニルエーテル基含有化合物としては、下記一般式
(III)、(IV)又は(V)等で示される活性水素
を有するアルケニルエーテル化合物とイソシアナート基
を有する化合物との反応により合成されるアルケニルエ
ーテル基含有化合物を挙げることができる。
【0108】
【化40】 (R11a、R12、R13は上記と同様の意味を示す。)
【0109】Bが−NHCO−O−又は−NHCONH
−の場合の上記一般式(II)で示されるイソシアナー
ト基を有する化合物としては、例えば架橋剤ハンドブッ
ク(大成社刊、1981年発行)に記載の化合物を用い
ることができる。具体的には、トリフェニルメタントリ
イソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、
トリレンジイソシアナート、2,4−トリレンジイソシ
アナートの二量体、ナフタレン−1,5−ジイソシアナ
ート、o−トリレンジイソシアナート、ポリメチレンポ
リフェニルイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシア
ナート等のポリイソシアナート型、トリレンジイソシア
ナートとトリメチロールプロパンの付加体、ヘキサメチ
レンジイソシアナートと水との付加体、キシレンジイソ
シアナートとトリメチロールプロパンとの付加体等のポ
リイソシアナートアダクト型等を挙げることができる。
上記イソシアナート基含有化合物と活性水素含有アルケ
ニルエーテル化合物とを反応させることにより末端にア
ルケニルエーテル基を持つ種々の化合物ができる。この
ような化合物として以下の式(VI−1)〜(VI−1
1)で示されるもの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。
【0110】
【化41】
【0111】
【化42】
【0112】アルコール性水酸基及び/又はカルボキシ
ル基とアルケニルエーテル化合物との酸性条件下での反
応は、酸の存在下、反応溶媒中で行うことが好ましい。
【0113】反応溶媒としては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラヒド
ロフラン、酢酸エチルが好ましく、単独でも2種以上混
合して使用しても構わない。
【0114】酸としては、塩酸、硫酸、トリフルオロメ
タンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスル
ホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が好ま
しく、その使用量は置換されるアルコール性水酸基及び
/又はカルボキシル基に対して0.1〜10モル%であ
ることが好ましい。
【0115】反応温度としては、−20〜100℃、好
ましくは0〜60℃であり、反応時間としては、0.2
〜100時間、好ましくは0.5〜20時間である。
【0116】ハロゲン化アルキルエーテル化合物として
は、例えば下記一般式(VII)又は(VIII)で示
される化合物が挙げられる。
【0117】
【化43】 (式中、R11、R12、R13、A、B、c、dはそれぞれ
上記と同様の意味を示し、Zはハロゲン原子(Cl、B
r又はI)である。)
【0118】上記式(VII)又は(VIII)の化合
物は、上記式(I)、(II)の化合物に塩化水素、臭
化水素、ヨウ化水素を反応させることにより得ることが
できる。
【0119】アルコール性水酸基及び/又はカルボキシ
ル基とハロゲン化アルキルエーテル化合物との塩基性条
件下での反応は、塩基の存在下、反応溶媒中で行うこと
が好ましい。
【0120】反応溶媒としては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルス
ルホキシド、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロ
フラン等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも
2種以上混合して使用しても構わない。
【0121】塩基としては、トリエチルアミン、ピリジ
ン、ジイソプロピルアミン、イミダゾール、無水炭酸カ
リウム等が好ましく、その使用量は置換されるアルコー
ル性水酸基及び/又はカルボキシル基に対して110〜
300モル%であることが好ましい。
【0122】反応温度としては、−50〜100℃、好
ましくは0〜80℃である。反応時間としては、0.5
〜100時間、好ましくは1〜20時間である。
【0123】フェノール性水酸基への酸不安定基の導入
工程(C)には、酸性条件下でのアルケニルエーテル化
合物との反応、酸性条件下での1,1−ジアルキルアル
ケンとの反応、酸性条件下でのα,β−不飽和カルボニ
ル化合物との反応、塩基性条件下でのハロゲン化アルキ
ルエーテルとの反応、塩基性条件下での酸無水物との反
応、塩基性条件下でのハロゲン化トリアルキルシランと
の反応、塩基性条件下でのハロゲン化アルキルカルボン
酸の3級アルキルエステルとの反応等が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。
【0124】ここで、上記製造方法を採る場合には、
酸不安定基の導入は酸性条件下でのものでも塩基性条件
下でのものでもよいが、製造方法を採る場合には、既
に酸に不安定な架橋基が導入してあることを考慮する
と、塩基性条件下でのものが好ましい。また、製造方法
を採る場合には、架橋基の導入点であるアルコール性
水酸基及び/又はカルボキシル基を残したままフェノー
ル性水酸基にのみ酸不安定基を導入しなければならない
ので、反応性の違いを考慮し、アルコール性水酸基を残
すためには塩基性条件下で、カルボキシル基を残すため
には酸性条件下で酸不安定基の導入を行う。
【0125】まず、酸性条件下での反応は、下記化合物
を使用して酸の存在下、反応溶媒中で行うことができ
る。
【0126】アルケニルエーテル化合物としては、エチ
ルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソ
プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、
イソブチルビニルエーテル、sec−ブチルビニルエー
テル、tert−ブチルビニルエーテル、tert−ア
ミルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、
1−メトキシプロペン、1−エトキシプロペン、2−メ
トキシプロペン、2−エトキシプロペン、3,4−ジヒ
ドロ−2H−ピラン、2,3−ジヒドロフラン等が挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。1,1−
ジアルキルアルケンとしては、イソブテン、2−メチル
−2−ブテン、2−メチル−1−ブテン等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。α,β−不飽和
カルボニル化合物としては、2−シクロヘキセン−1−
オン、5,6−ジヒドロ−2H−ピラン−2−オン等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0127】反応溶媒としては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラヒド
ロフラン、酢酸エチルが好ましく、単独でも2種以上混
合して使用しても構わない。
【0128】酸としては、塩酸、硫酸、トリフルオロメ
タンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスル
ホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が好ま
しく、その使用量は置換されるフェノール性水酸基に対
して0.1〜10モル%であることが好ましい。
【0129】反応温度としては、−20〜100℃、好
ましくは0〜60℃であり、反応時間としては、0.2
〜100時間、好ましくは0.5〜20時間である。
【0130】また、塩基性条件下での反応は、下記化合
物を使用して塩基の存在下、反応溶媒中で行うことがで
きる。
【0131】ハロゲン化アルキルエーテルとしては、ク
ロロメチルメチルエーテル、1−クロロエチルエチルエ
ーテル、1−クロロプロピルエチルエーテル、2−クロ
ロテトラヒドロピラン、2−クロロテトラヒドロフラ
ン、1−クロロエチルシクロヘキシルエーテル等が挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。酸無水物
としては、二炭酸ジtert−ブチル、二炭酸ジter
t−アミル等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。ハロゲン化トリアルキルシランとしては、ク
ロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、クロ
ロジメチルtert−ブチルシラン等が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。ハロゲン化アルキル
カルボン酸の3級アルキルエステルとしては、クロロ酢
酸tert−ブチル、クロロ酢酸tert−アミル、ブ
ロモ酢酸tert−ブチル、クロロプロピオン酸ter
t−ブチル等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。
【0132】反応溶媒としては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルス
ルホキシド、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロ
フラン等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも
2種以上混合して使用しても構わない。
【0133】塩基としては、トリエチルアミン、ピリジ
ン、ジイソプロピルアミン、イミダゾール、無水炭酸カ
リウム等が好ましく、その使用量は置換されるフェノー
ル性水酸基に対して110〜300モル%であることが
好ましい。
【0134】反応温度としては、−50〜100℃、好
ましくは0〜80℃である。反応時間としては、0.5
〜100時間、好ましくは1〜20時間である。
【0135】本発明の高分子化合物において、R6の酸
不安定基としては1種に限られず、2種以上を導入する
ことができる。この場合、式(1)の高分子化合物のフ
ェノール性水酸基、アルコール性水酸基及びカルボキシ
ル基の合計1モルに対してr11モルの酸不安定基を上
記のようにして導入した後、これと異なる酸不安定基を
上記と同様の方法でr12モル導入することによって、
かかる酸不安定基を2種又は適宜かかる操作を繰り返し
てそれ以上導入した高分子化合物を得ることができる。
【0136】上記方法において、重量平均分子量が1,
000〜500,000であり、好ましくは分子量分布
が1.0〜1.5の一般式(1)で示される高分子化合
物のフェノール性水酸基、アルコール性水酸基及びカル
ボキシル基の全体の1モルに対してp+qモルの一般式
(I)〜(VIII)で示されるアルケニルエーテル化
合物及び/又はハロゲン化アルキルエーテル化合物を反
応させ、更にr 11+r 12モルの酸不安定基を導入
し、例えば下記一般式(3a’−1−1)〜(3a’−
6−2)で示される高分子化合物を得ることができる。
【0137】
【化44】
【0138】
【化45】
【0139】
【化46】
【0140】
【化47】
【0141】
【化48】
【0142】
【化49】
【0143】
【化50】
【0144】
【化51】
【0145】
【化52】
【0146】
【化53】
【0147】
【化54】
【0148】
【化55】 (式中、R1〜R10、Q、x、y、x’、y’、z’、
k、m、n、a、p、q、r11、r12、r2はそれ
ぞれ上記と同様の意味を示すが、上記式において、x’
=x、y’+z’=y、k=x、m+n=yである。)
【0149】なお、上記製造方法においては、上述した
方法によって架橋基導入工程(B)でアルコール性水酸
基及びカルボキシル基に架橋基が優先的に導入され、一
方酸不安定基導入工程(C)でフェノール性水酸基に酸
不安定基が優先的に導入される。
【0150】本発明の高分子化合物は、化学増幅ポジ型
レジスト材料のベースポリマーとして有効であり、本発
明は、この高分子化合物をベースポリマーとする下記化
学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。 [i](A):有機溶剤 (B):ベース樹脂として上記の高分子化合物 (C):酸発生剤を含有してなることを特徴とする化学
増幅ポジ型レジスト材料。
【0151】[ii]更に、(D):(B)成分とは別
のベース樹脂として、下記一般式(1’)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基
及び/又はアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル
基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0モル
%以上80モル%以下の割合で部分置換した重量平均分
子量3,000〜300,000の高分子化合物を配合
したことを特徴とする上記化学増幅ポジ型レジスト材
料。
【0152】
【化56】 (式中、R1〜R5、x、y、x’、y’、z’はそれぞ
れ上記と同様の意味を示す。p’、q’は0又は正数、
rは正数で、p’とq’は同時に0であってもよく、0
≦p’≦0.4、0≦q’≦0.4、0≦p’+q’≦
0.8、p’+q’+r=1を満足する数である。)
【0153】[iii]更に、(E):溶解抑制剤を配
合したことを特徴とする、上記化学増幅ポジ型レジスト
材料。 [iv]更に、(F):添加剤として塩基性化合物を配
合したことを特徴とする上記化学増幅ポジ型レジスト材
料。 [v]更に、(G):添加剤として分子内に≡C−CO
OHで示される基を有する芳香族化合物を配合したこと
を特徴とする上記化学増幅ポジ型レジスト材料。 [vi]更に、(H):紫外線吸収剤を配合したことを
特徴とする上記化学増幅ポジ型レジスト材料。 [vii]更に、(I):アセチレンアルコール誘導体
を配合したことを特徴とする上記の化学増幅ポジ型レジ
スト材料。
【0154】ここで、本発明で使用される(A)有機溶
剤としては、酸発生剤、ベース樹脂、溶解制御剤等が溶
解可能な有機溶媒であれば何れでも良い。このような有
機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、メチル−2
−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノ
ール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メト
キシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノ
ール等のアルコール類、プロピ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、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ジ
メチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル等のエーテル類、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、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢
酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エト
キシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロ
ピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコール−モ
ノ−tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル
類が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混
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。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレ
ジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエ
チレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2
−プロパノールの他、安全溶剤であるプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が
好ましく使用される。
【0155】有機溶剤の使用量は、ベース樹脂(上記
(B)成分と(D)成分との合計量、以下同様)100
部(重量部、以下同様)に対して200〜1,000
部、特に400〜800部が好適である。
【0156】(C)成分の酸発生剤としては、下記一般
式(8)のオニウム塩、式(9)のジアゾメタン誘導
体、式(10)のグリオキシム誘導体、β−ケトスルホ
ン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネ
ート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド−イル
スルホネート誘導体等が挙げられる。
【0157】 (R30b+- (8) (但し、R30は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素
数7〜12のアラルキル基を表し、M+はヨードニウ
ム、スルホニウムを表し、K-は非求核性対向イオンを
表し、bは2又は3である。)
【0158】R30のアルキル基としてはメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、2−
オキソシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチ
ル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、
p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o
−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−te
rt−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフ
ェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニ
ル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、
エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、
4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキ
ルフェニル基が挙げられる。アラルキル基としてはベン
ジル基、フェネチル基等が挙げられる。K-の非求核性
対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハ
ライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオ
ロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネー
ト等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベ
ンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネー
ト、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスル
ホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタ
ンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられ
る。
【0159】
【化57】 (但し、R31、R32は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状
又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素
数6〜12のアリール基又はハロゲン化アリール基又は
炭素数7〜12のアラルキル基を表す。)
【0160】R31、R32のアルキル基としてはメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、シク
ロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、ア
ダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基と
してはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオ
ロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフ
ルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフ
ェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェ
ニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル
基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert
−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−
メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチル
フェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチル
フェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル
基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化ア
リール基としてはフルオロベンゼン基、クロロベンゼン
基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼン基等
が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェ
ネチル基等が挙げられる。
【0161】
【化58】 (但し、R33、R34、R35は炭素数1〜12の直鎖状、
分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル
基、炭素数6〜12のアリール基又はハロゲン化アリー
ル基又は炭素数7〜12のアラルキル基を表す。また、
34、R35は互いに結合して環状構造を形成してもよ
く、環状構造を形成する場合、R34、R35はそれぞれ炭
素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表
す。)
【0162】R33、R34、R35のアルキル基、ハロゲン
化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、ア
ラルキル基としては、R31、R32で説明したものと同様
の基が挙げられる。なお、R34、R35のアルキレン基と
してはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレ
ン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【0163】具体的には、例えばトリフルオロメタンス
ルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニ
ルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨ
ードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−
ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフ
ルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェ
ニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェ
ニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリ
ス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、
p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p
−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニ
ル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスル
ホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブ
タンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスル
ホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキ
シル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘ
キシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルス
ルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニル
スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロ
ヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン
酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム等のオニウム
塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシ
レンスルホニル)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(シクロペンチルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)
ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメ
タン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(n−プロピルスルホニル)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(t
ert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−
アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホ
ニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニ
ル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1
−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−
シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルス
ルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホ
ニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
ン等のジアゾメタン誘導体、ビス−o−(p−トルエン
スルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−
(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキ
シム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジ
シクロヘキシルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエ
ンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシ
ム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−2−メチ
ル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−
(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェ
ニルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニ
ル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−o−
(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオング
リオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−2
−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス
−o−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−o−(トリフルオロメタンスルホニル)−α
−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(1,1,1−ト
リフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキ
シム、ビス−o−(tert−ブタンスルホニル)−α
−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(パーフルオロオ
クタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス
−o−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグ
リオキシム、ビス−o−(ベンゼンスルホニル)−α−
ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−フルオロベン
ゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−
o−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α
−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(キシレンスルホ
ニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(カン
ファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグ
リオキシム誘導体、2−シクロヘキシルカルボニル−2
−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロ
ピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロ
パン等のβ−ケトスルホン誘導体、ジフェニルジスルホ
ン、ジシクロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導
体、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジ
ル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル
等のニトロベンジルスルホネート誘導体、1,2,3−
トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,
3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベ
ンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニル
オキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体、フタ
ルイミド−イル−トリフレート、フタルイミド−イル−
トシレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシ
イミド−イル−トリフレート、5−ノルボルネン−2,
3−ジカルボキシイミド−イル−トシレート、5−ノル
ボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−イル−n−ブ
チルスルホネート等のイミド−イル−スルホネート誘導
体等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸ト
リフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン
酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスル
ホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−
tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トル
エンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエ
ンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフ
ェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス
(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム等の
オニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(p−トルエンスルホニル)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
(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブ
チルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチル
スルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホ
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(tert−ブチルスルホニル)ジ
アゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−o−(p−
トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビ
ス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリ
オキシム等のグリオキシム誘導体が好ましく用いられ
る。なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を
組み合わせて用いることができる。オニウム塩は矩形性
向上効果に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム
誘導体は定在波低減効果に優れるが、両者を組み合わせ
ることにより、プロファイルの微調整を行うことが可能
である。
【0164】酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100部
に対して好ましくは0.5〜15部、より好ましくは1
〜8部である。0.5部より少ないと感度が悪い場合が
あり、15部より多いとアルカリ溶解速度が低下するこ
とによってレジスト材料の解像性が低下する場合があ
り、またモノマー成分が過剰となるために耐熱性が低下
する場合がある。
【0165】次に、(D)成分の上記(B)成分に係る
架橋されている高分子化合物とは別のベース樹脂として
は、特に下記一般式(11)で示される重量平均分子量
が3,000〜300,000の高分子化合物が好適に
使用される。
【0166】
【化59】
【0167】上記式において、R1〜R6は上記と同様の
意味を示す。e1、f1、g1、e2、f2は0又は正
数、g2は正数であり、e1+f1+g1+e2+f2
+g2=1である。これらの組成比は、好適には0≦e
1+f1+g1≦0.8、好ましくは0.1≦e1+f
1+g1≦0.6である。e1+f1+g1の全体に対
する割合が0.8を超えるか、或いは0であると、アル
カリ溶解速度のコントラストが小さくなり、解像度が悪
くなる場合がある。e1、f1、g1、e2、f2、g
2はその値を上記範囲内で適宜選定することによりパタ
ーンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に
行うことができる。
【0168】このような高分子化合物は、重量平均分子
量が3,000〜300,000、好ましくは5,00
0〜30,000である必要がある。重量平均分子量が
3,000に満たないとレジスト材料が耐熱性に劣るも
のとなり、300,000を超えるとアルカリ溶解性が
低下し、解像性が悪くなる。
【0169】更に、この(D)成分のベース樹脂おいて
も、分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や
高分子量のポリマーが存在し、低分子量のポリマーが多
く存在すると耐熱性が低下する場合があり、高分子量の
ポリマーが多く存在するとアルカリに対して溶解し難い
ものを含み、パターン形成後の裾引きの原因となる場合
がある。それ故、パターンルールが微細化するに従って
このような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易い
ことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジ
スト材料を得るには、ベース樹脂の分子量分布は1.0
〜2.5、特に1.0〜1.5の狭分散であることが好
ましい。
【0170】なお、(D)成分のベース樹脂の配合量と
(B)成分のベース樹脂(架橋されている高分子化合
物)との配合割合は、0:100〜90:10の重量比
が好ましく、特に0:100〜50:50が好適であ
る。上記(D)成分のベース樹脂の配合量が上記重量比
より多いと、(B)成分のベース樹脂(架橋されている
高分子化合物)による所望の効果が得られない場合があ
る。
【0171】本発明のレジスト材料には、更に(E)成
分として溶解制御剤を添加することができる。溶解制御
剤としては、平均分子量が100〜1,000、好まし
くは150〜800で、かつ分子内にフェノール性水酸
基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水
素原子を酸不安定基により全体として平均0〜100モ
ル%の割合で置換した化合物を配合する。
【0172】なお、フェノール性水酸基の水素原子の酸
不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基全
体の0モル%以上、好ましくは30モル%以上であり、
また、その上限は100モル%、より好ましくは80モ
ル%である。
【0173】この場合、かかるフェノール性水酸基を2
つ以上有する化合物としては、下記式(i)〜(xi)
で示されるものが好ましい。
【0174】
【化60】
【0175】
【化61】
【0176】
【化62】 (但し、式中R51、R52はそれぞれ水素原子又は炭素数
1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル
基であり、R53は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又
は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−
(R57h−COOHであり、R54は−(CH2i
(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カ
ルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子、R
55は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10の
アリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子
又は硫黄原子、R56は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水
酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基であり、R
57は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基
である。また、jは0〜5の整数であり、h、uは0又
は1である。s、t、s’、t’、s’’、t’’はそ
れぞれs+t=8、s’+t’=5、s’’+t’’=
4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの
水酸基を有するような数である。αは式(viii)、
(ix)の化合物の分子量を100〜1,000とする
数である。)
【0177】上記式中R51、R52としては、例えば水素
原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エ
チニル基、シクロヘキシル基、R53としては、例えばR
51、R52と同様なもの、あるいは−COOH、−CH2
COOH、R54としては、例えばエチレン基、フェニレ
ン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫黄原
子等、R55としては、例えばメチレン基、あるいはR54
と同様なもの、R56としては例えば水素原子、メチル
基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シ
クロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル
基、ナフチル基等が挙げられる。
【0178】ここで、溶解制御剤の酸不安定基として
は、上記一般式(5)で示される基、上記一般式(6)
で示される基、炭素数4〜20の3級アルキル基、各ア
ルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル
基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等が挙げられ
る。
【0179】上記フェノール性水酸基を酸不安定基で部
分置換した化合物(溶解制御剤)の配合量は、ベース樹
脂100部に対し、0〜50部、好ましくは5〜50
部、より好ましくは10〜30部であり、単独又は2種
以上を混合して使用できる。配合量が5部に満たないと
解像性の向上がない場合があり、50部を超えるとパタ
ーンの膜減りが生じ、解像度が低下する場合がある。
【0180】なお、上記のような溶解制御剤はフェノー
ル性水酸基を有する化合物にベース樹脂と同様に酸不安
定基を化学反応させることにより合成することができ
る。
【0181】本発明のレジスト材料は、上記溶解制御剤
の代わりに又はこれに加えて別の溶解制御剤として重量
平均分子量が1,000を超え3,000以下で、かつ
分子内にフェノール性水酸基を有する化合物の該フェノ
ール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として
平均0%以上60%以下の割合で部分置換した化合物を
配合することができる。
【0182】この場合、かかる酸不安定基でフェノール
性水酸基の水素原子が部分置換された化合物としては、
下記一般式(12)で示される繰り返し単位を有し、重
量平均分子量が1,000を超え3,000以下である
化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物が好まし
い。
【0183】
【化63】 (但し、式中R6は酸不安定基を示し、v、wはそれぞ
れ0≦v/(v+w)≦0.6を満足する数である。)
【0184】ここで、上記溶解制御剤の酸不安定基とし
ては、上記一般式(5)で示される基、上記一般式
(6)で示される基、炭素数4〜20の3級アルキル
基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキ
ルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等が挙
げられる。
【0185】上記別の溶解制御剤の配合量は、上記溶解
制御剤と合計した溶解制御剤全体としてベース樹脂10
0部に対し0〜50部、特に0〜30部、好ましくは1
部以上用いるような範囲であることが好ましい。
【0186】なお、上記のような別の溶解制御剤は、フ
ェノール性水酸基を有する化合物にベース樹脂と同様に
酸不安定基を化学反応させることにより合成することが
できる。
【0187】更に、本発明のレジスト材料には、(F)
成分として塩基性化合物を配合することができる。
【0188】この(F)添加剤として配合される塩基性
化合物は、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡
散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適
しており、このような塩基性化合物の配合により、レジ
スト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上
し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性
を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向
上することができる。
【0189】このような塩基性化合物としては、第1
級、第2級、第3級の脂肪族アミン類、混成アミン類、
芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有す
る含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、
ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニ
ル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合
物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【0190】具体的には、第1級の脂肪族アミン類とし
て、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミ
ン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、ter
t−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミル
アミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シク
ロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、
ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチル
アミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラ
エチレンペンタミン等が例示され、第2級の脂肪族アミ
ン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n
−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブ
チルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチル
アミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、
ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチ
ルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシ
ルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N
−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレ
ンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミ
ン等が例示され、第3級の脂肪族アミン類として、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピル
アミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルア
ミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルア
ミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミ
ン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、
トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニル
アミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリ
セチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテト
ラエチレンペンタミン等が例示される。
【0191】また、混成アミン類としては、例えばジメ
チルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベン
ジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミ
ン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類
の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、
N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピ
ルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルア
ニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エ
チルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリ
ン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニ
トロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジ
ニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−
ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)ア
ミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、
フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタ
レン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロー
ル、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、
2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、
オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサ
ゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イ
ソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダ
ゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フ
ェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン
誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル
−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリ
ジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチ
ルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジ
ン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピ
リジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピ
リジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチ
ルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジ
ン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリ
ジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリ
ジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシ
ピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリ
ドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェ
ニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、
アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダ
ジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラ
ゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導
体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール
誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘
導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノ
リン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン
誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキ
サリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテ
リジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン
誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,1
0−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノ
シン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラ
シル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【0192】更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物
としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン
酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、ア
ルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、
ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシ
ン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジ
ン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシア
ラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化
合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスル
ホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロキシ基を有す
る含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素
化合物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒド
ロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリン
ジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノ
エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジ
エチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミ
ン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ
−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1
−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリ
ン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2
−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒ
ドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエ
タノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、
1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3
−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリ
ジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロ
リジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、
1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジ
ンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイ
ミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミ
ド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミ
ド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルム
アミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズ
アミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタル
イミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
【0193】更に、下記一般式(13)及び(14)で
示される塩基性化合物を配合することもできる。
【0194】
【化64】 (式中、R41、R42、R43、R47、R48はそれぞれ独立
して直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数1〜20のアル
キレン基、R44、R45、R46、R49、R50は水素原子、
炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基を示し、R44
とR45、R45とR46、R44とR46、R44とR45とR46
49とR50はそれぞれ結合して環を形成してもよい。
S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、
S、T、U=0のとき、R44、R45、R46、R49、R50
は水素原子を含まない。)
【0195】ここで、R41、R42、R43、R47、R48
アルキレン基としては、炭素数1〜20、好ましくは1
〜10、更に好ましくは1〜8のものであり、具体的に
は、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソ
プロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、n−
ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン基、ノニ
レン基、デシレン基、シクロペンチレン基、シクロへキ
シレン基等が挙げられる。
【0196】また、R44、R45、R46、R49、R50のア
ルキル基としては、炭素数1〜20、好ましくは1〜
8、更に好ましくは1〜6のものであり、これらは直鎖
状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体的に
は、メチル基、エチル基、n−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、n−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ノ
ニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、シクロ
ペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0197】更に、R44とR45、R45とR46、R44とR
46、R44とR45とR46、R49とR50が環を形成する場
合、その環の炭素数は1〜20、より好ましくは1〜
8、更に好ましくは1〜6であり、またこれらの環は炭
素数1〜6、特に1〜4のアルキル基が分岐していても
よい。
【0198】S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数であ
り、より好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の
整数である。
【0199】上記(13)、(14)の化合物として具
体的には、トリス{2−(メトキシメトキシ)エチル}
アミン、トリス{2−(メトキシエトキシ)エチル}ア
ミン、トリス[2−{(2−メトキシエトキシ)メトキ
シ}エチル]アミン、トリス{2−(2−メトキシエト
キシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエ
トキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシ
エトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキ
シプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−
ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,
7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10
−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,
7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシ
クロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−
テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカ
ン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−
クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6等が挙げ
られる。特に第3級アミン、アニリン誘導体、ピロリジ
ン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、アミノ酸
誘導体、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキ
シフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒
素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体、トリス{2−
(メトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{(2−
(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス[2
−{(2−メトキシエトキシ)メチル}エチル]アミ
ン、1−アザ−15−クラウン−5等が好ましい。
【0200】なお、上記塩基性化合物は1種を単独で又
は2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合
量はベース樹脂100部に対して0〜2部、特に0.0
1〜1部を混合したものが好適である。配合量が2部を
超えると感度が低下しすぎる場合がある。
【0201】更に、本発明のレジスト材料には、(G)
成分として分子内に≡C−COOHで示される基を有す
る芳香族化合物を配合することができる。
【0202】この(G)成分として配合される分子内に
≡C−COOHで示される基を有する芳香族化合物は、
例えば下記I群及びII群から選ばれる1種又は2種以
上の化合物を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。 [I群]下記一般式(15)〜(24)で示される化合
物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を−
57 −COOH(R57 は炭素数1〜10の直鎖状又は分
岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分子中
のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示され
る基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1〜
1.0である化合物。 [II群]下記一般式(25)、(26)で示される化
合物。
【0203】
【化65】
【0204】
【化66】 (但し、式中R1は水素原子又はメチル基であり、
51、R52はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基であり、R
53は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のア
ルキル基又はアルケニル基、或いは−(R57h−CO
OR’基(R’は水素原子又は−R57−COOH)であ
り、R54は−(CH2i−(i=2〜10)、炭素数6
〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、
酸素原子又は硫黄原子、R55は炭素数1〜10のアルキ
レン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル
基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子、R56は水素
原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル
基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニ
ル基又はナフチル基であり、R57は炭素数1〜10の直
鎖状又は分岐状のアルキレン基、R58は水素原子又は炭
素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケ
ニル基又は−R57−COOH基である。jは0〜5の整
数であり、h、uは0又は1である。s1、t1、s
2、t2、s3、t3、s4、t4はそれぞれs1+t
1=8、s2+t2=5、s3+t3=4、s4+t4
=6を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つ
の水酸基を有するような数である。βは式(20)の化
合物を重量平均分子量1,000〜5,000とする
数、γは式(21)の化合物を重量平均分子量1,00
0〜10,000とする数である。)
【0205】
【化67】 (R51、R52、R57は上記と同様の意味を示す。s5、
t5は、s5≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足
する数である。)
【0206】上記(G)成分として、具体的には下記一
般式IX−1〜14及びX−1〜6で示される化合物を
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。
【0207】
【化68】
【0208】
【化69】
【0209】
【化70】 (但し、R”は水素原子又はCH2COOH基を示し、
各化合物においてR”の10〜100モル%はCH2
OOH基である。α、βは上記と同様の意味を示す。)
【0210】
【化71】
【0211】なお、上記分子内に≡C−COOHで示さ
れる基を有する芳香族化合物は、1種を単独で又は2種
以上を組み合わせて用いることができる。
【0212】上記分子内に≡C−COOHで示される基
を有する芳香族化合物の添加量は、ベース樹脂100部
に対して0〜5部、好ましくは0〜5部、より好ましく
は1〜3部である。5部より多いとレジスト材料の解像
性が低下する場合がある。
【0213】更に、本発明のレジスト材料には、(H)
成分の紫外線吸収剤として波長248nmでのモル吸光
率が10,000以下の化合物を配合することができ
る。
【0214】具体的には、ペンタレン、インデン、ナフ
タレン、アズレン、ペプタレン、ビフェニレン、インダ
セン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アン
トラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ア
セアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、
ナフタレン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタ
フェン、ペンタセン、ベンゾフェナントレン、アントラ
キノン、アントロンベンズアントロン、2,7−ジメト
キシナフタレン、2−エチル−9,10−ジメトキシア
ントセラン、9,10−ジメチルアントラセン、9−エ
トキシアントラセン、1,2−ナフトキノン、9−フル
オレン、下記一般式(27)、(28)等の縮合多環炭
化水素誘導体、チオキサンテン−9−オン、チアントレ
ン、ジベンゾチオフェン等の縮合複素環誘導体、2,
3,4−トリビト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、2,4−ジヒ
ドロキシベンゾフェノン、3,5−ジヒドロキシベンゾ
フェノン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、
4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン等の
ベンゾフェノン誘導体、スクエアル酸、ジメチルスクエ
アレート等のスクエアル酸誘導体等が挙げられる。
【0215】
【化72】 (式中、R61〜R63はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状
もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の
アルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
ール基である。R64は酸素原子を含んでいてもよい置換
もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基、酸素原子を
含んでいてもよい置換もしくは非置換の2価の脂環式炭
化水素基、酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは非
置換の2価の芳香族炭化水素基又は酸素原子であり、R
65は酸不安定基である。Jは0又は1である。E、F、
Gはそれぞれ0又は1〜9の整数、Hは1〜10の正の
整数で、かつE+F+G+H≦10を満足する。)
【0216】更に詳しくは、上記式(27)、(28)
において、R61〜R63はそれぞれ独立に水素原子、直鎖
状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状
のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシア
ルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はア
リール基であり、直鎖状又は分岐状のアルキル基として
は、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソ
プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ter
t−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、アダマ
ンチル基等の炭素数1〜10のものが好適であり、中で
もメチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブ
チル基がより好ましく用いられる。直鎖状又は分岐状の
アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ
基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ヘキ
シロキシ基、シクロヘキシロキシ基等の炭素数1〜8の
ものが好適であり、中でもメトキシ基、エトキシ基、イ
ソプロポキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましく
用いられる。直鎖状又は分岐状のアルコキシアルキル基
としては、例えばメトキシメチル基、1−エトキシエチ
ル基、1−エトキシプロピル基、1−プロポキシエチル
基、1−tert−ブトキシエチル基等の炭素数2〜1
0のものが好適であり、中でもメトキシメチル基、1−
エトキシエチル基、1−エトキシプロピル基、1−プロ
ポキシエチル基等が好ましい。直鎖状又は分岐状のアル
ケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、アリル
基、ブテニル基のような炭素数2〜4のものが好適であ
る。アリール基としては、フェニル基、キシリル基、ト
ルイル基、クメニル基のような炭素数6〜14のものが
好適である。
【0217】R64は酸素原子を含んでいてもよい置換も
しくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基、酸素原子を含
んでいてもよい置換もしくは非置換の2価の脂環式炭化
水素基、酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは非置
換の2価の芳香族炭化水素基又は酸素原子である。な
お、式中のJは0又は1であり、Jが0の場合は−R64
−結合部は単結合となる。
【0218】酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは
非置換の2価の脂肪族炭化水素基としては、例えばメチ
レン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレ
ン基、n−ブチレン基、sec−ブチレン基、−CH2
O−基、−CH2CH2O−基、−CH2OCH2−基のよ
うな炭素数1〜10のものが好適であり、中でもメチレ
ン基、エチレン基、−CH2O−基、−CH2CH2O−
基がより好ましく用いられる。
【0219】酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは
非置換の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば1,
4−シクロヘキシレン基、2−オキサシクロヘキサン−
1,4−イレン基、2−チアシクロヘキサン−1,4−
イレン基のような炭素数5〜10のものが挙げられる。
【0220】酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは
非置換の2価の芳香族炭化水素基としては、例えばo−
フェニレン基、p−フェニレン基、1,2−キシレン−
3,6−イレン基、トルエン−2,5−イレン基、1−
クメン−2,5−イレン基のような炭素数6〜14のも
の、あるいは−CH2Ph−基、−CH2PhCH2
基、−OCH2Ph−基、−OCH2PhCH2O−基
(Phはフェニレン基)等の炭素数6〜14のアリルア
ルキレン基が挙げられる。
【0221】また、R65は酸不安定基であるが、ここで
いう酸不安定基とはカルボキシル基を酸の存在下で分解
し得る1種以上の官能基で置換したものを意味し、酸の
存在下に分解してアルカリ可溶性を示す官能基を遊離す
るものである限り特に限定されるものではないが、特に
下記一般式(29a)、(29b)、(29c)で示さ
れる基が好ましい。
【0222】
【化73】 (式中、R66〜R69はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状
もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の
アルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
ール基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基
を含んでいてもよいが、R66〜R69の全てが水素原子で
あってはならない。また、R66とR67は互いに結合して
環を形成していてもよい。R69は直鎖状もしくは分岐状
のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
ール基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基
を含んでいてもよい。また、R69はR66と結合して環を
形成していてもよい。)
【0223】この場合、上記直鎖状又は分岐状のアルキ
ル基、直鎖状又は分岐状のアルコキシ基、直鎖状又は分
岐状のアルコキシアルキル基、直鎖状又は分岐状のアル
ケニル基、アリール基としては、上記R61〜R63と同様
のものを例示することができる。
【0224】また、式(29a)においてR66とR67
互いに結合して形成される環としては、例えばシクロヘ
キシリデン基、シクロペンチリデン基、3−オキソシク
ロヘキシリデン基、3−オキソ−4−オキサシクロヘキ
シリデン基、4−メチルシクロヘキシリデン基等の炭素
数4〜10のものが挙げられる。
【0225】また、式(29b)においてR66とR67
互いに結合して形成される環としては、例えば1−シラ
シクロヘキシリデン基、1−シラシクロペンチリデン
基、3−オキソ−1−シラシクロペンチリデン基、4−
メチル−1−シラシクロペンチリデン基等の炭素数3〜
9のものが挙げられる。
【0226】更に、式(29c)においてR69とR66
互いに結合して形成される環としては、例えば2−オキ
サシクロヘキシリデン基、2−オキサシクロペンチリデ
ン基、2−オキサ−4−メチルシクロヘキシリデン基等
の炭素数4〜10のものが挙げられる。
【0227】ここで、上記式(29a)で表わされる基
としては、例えばtert−アミル基、1,1−ジメチ
ルエチル基、1,1−ジメチルブチル基、1−エチル−
1−メチルプロピル基、1,1−ジエチルプロピル基等
の炭素数4〜10の3級アルキル基のほか、1,1−ジ
メチル−3−オキソブチル基、3−オキソシクロヘキシ
ル基、1−メチル−3−オキソ−4−オキサシクロヘキ
シル基などの3−オキソアルキル基が好適である。
【0228】上記式(29b)で表わされる基として
は、例えばトリメチルシリル基、エチルジメチルシリル
基、ジメチルプロピルシリル基、ジエチルメチルシリル
基、トリエチルシリル基等の炭素数3〜10のトリアル
キルシリル基が好適である。
【0229】上記式(29c)で表わされる基として
は、例えば1−メトキシメチル基、1−メトキシエチル
基、1−エトキシエチル基、1−エトキシプロピル基、
1−エトキシイソブチル基、1−n−プロポキシエチル
基、1−tert−ブトキシエチル基、1−n−ブトキ
シエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−tert
−ペントキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチ
ル基、1−(2−n−ブトキシエトキシ)エチル基、1
−(2−エチルヘキシルオキシ)エチル基、1−{(4
−(アセトキシメチル)シクロヘキシルメチルオキシ}
エチル基、1−{4−(tert−ブトキシカルボニル
オキシメチル)シクロヘキシルメチルオキシ}エチル
基、1−メトキシ−1−メチルエチル基、1−エトキシ
プロピル基、ジメトキシメチル基、ジエトキシメチル
基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピ
ラニル基等の炭素数2〜8のものが好適である。
【0230】なお、上記式(27)、(28)におい
て、E、F、Gはそれぞれ0又は1〜9の正の整数、H
は1〜10の正の整数で、E+F+G+H≦10を満足
する。
【0231】上記式(27)、(28)の化合物の好ま
しい具体例としては、下記(30a)〜(30j)で示
される化合物等が挙げられる。
【0232】
【化74】 (式中、R70は酸不安定基である。)
【0233】また、紫外線吸収剤としては、ビス(4−
ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4−ter
t−ブトキシフェニル)スルホキシド、ビス(4−te
rt−ブトキシカルボニルオキシフェニル)スルホキシ
ド、ビス[4−(1−エトキシエトキシ)フェニル]ス
ルホキシド等のジアリールスルホキシド誘導体、ビス
(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−te
rt−ブトキシフェニル)スルホン、ビス(4−ter
t−ブトキシカルボニルオキシフェニル)スルホン、ビ
ス[4−(1−エトキシエトキシ)フェニル]スルホ
ン、ビス[4−(1−エトキシプロポキシ)フェニル]
スルホン等のジアリールスルホン誘導体、ベンゾキノン
ジアジド、ナフトキノンジアジド、アントラキノンジア
ジド、ジアゾフルオレン、ジアゾテトラロン、ジアゾフ
ェナントロン等のジアゾ化合物、ナフトキノン−1,2
−ジアジド−5−スルホン酸クロリドと2,3,4−ト
リヒドロキシベンゾフェノンとの完全もしくは部分エス
テル化合物、ナフトキノン−1,2−ジアジド−4−ス
ルホン酸クロリドと2,4,4’−トリヒドロキシベン
ゾフェノンとの完全もしくは部分エステル化合物等のキ
ノンジアジド基含有化合物等を用いることもできる。
【0234】紫外線吸収剤として好ましくは、9−アン
トラセンカルボン酸tert−ブチル、9−アントラセ
ンカルボン酸tert−アミル、9−アントラセンカル
ボン酸tert−メトキシメチル、9−アントラセンカ
ルボン酸tert−エトキシエチル、9−アントラセン
カルボン酸tert−テトラヒドロピラニル、9−アン
トラセンカルボン酸tert−テトラヒドロフラニル、
ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸クロ
リドと2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンとの
部分エステル化合物等を挙げることができる。
【0235】上記(H)成分の紫外線吸収剤の配合量
は、ベース樹脂100部に対して0〜10部、より好ま
しくは0.5〜10部、更に好ましくは1〜5部である
ことが好ましい。
【0236】更に、本発明のレジスト材料には、(I)
成分としてアセチレンアルコール誘導体を配合すること
ができ、これにより保存安定性を向上させることができ
る。
【0237】アセチレンアルコール誘導体としては、下
記一般式(31)、(32)で示されるものを好適に使
用することができる。
【0238】
【化75】 (式中、R81、R82、R83、R84、R85はそれぞれ水素
原子、又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のア
ルキル基であり、X、Yは0又は正数を示し、下記値を
満足する。0≦X≦30、0≦Y≦30、0≦X+Y≦
40である。)
【0239】アセチレンアルコール誘導体として好まし
くは、サーフィノール61、サーフィノール82、サー
フィノール104、サーフィノール104E、サーフィ
ノール104H、サーフィノール104A、サーフィノ
ールTG、サーフィノールPC、サーフィノール44
0、サーフィノール465、サーフィノール485(A
ir Products and Chemicals
Inc.製)、サーフィノールE1004(日信化学
工業(株)製)等が挙げられる。
【0240】上記アセチレンアルコール誘導体の添加量
は、レジスト組成物100重量%中0.01〜2重量
%、より好ましくは0.02〜1重量%である。0.0
1重量%より少ないと塗布性及び保存安定性の改善効果
が十分に得られない場合があり、2重量%より多いとレ
ジスト材料の解像性が低下する場合がある。
【0241】本発明のレジスト材料には、上記成分以外
に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されて
いる界面活性剤を添加することができる。なお、任意成
分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量と
することができる。
【0242】ここで、界面活性剤としては非イオン性の
ものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフル
オロアルキルアミンオキサイド、含フッ素オルガノシロ
キサン系化合物などが挙げられる。例えばフロラード
「FC−430」、「FC−431」(いずれも住友ス
リーエム(株)製)、サーフロン「S−141」、「S
−145」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン
「DS−401」、「DS−403」、「DS−45
1」(いずれもダイキン工業(株)製)、メガファック
「F−8151」(大日本インキ工業(株)製)、「X
−70−092」、「X−70−093」(いずれも信
越化学工業(株)製)等を挙げることができる。好まし
くは、フロラード「FC−430」(住友スリーエム
(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業
(株)製)が挙げられる。
【0243】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料を使
用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー
技術を採用して行うことができ、例えばシリコンウェハ
ー等の基板上にスピンコーティング等の手法で膜厚が
0.5〜2.0μmとなるように塗布し、これをホット
プレート上で60〜150℃、1〜10分間、好ましく
は80〜120℃、1〜5分間プリベークする。次いで
目的のパターンを形成するためのマスクを上記のレジス
ト膜上にかざし、波長300nm以下の遠紫外線、エキ
シマレーザー、X線等の高エネルギー線もしくは電子線
を露光量1〜200mJ/cm2程度、好ましくは10
〜100mJ/cm2程度となるように照射した後、ホ
ットプレート上で60〜150℃、1〜5分間、好まし
くは80〜120℃、1〜3分間ポストエクスポージャ
ベーク(PEB)する。更に、0.1〜5%、好ましく
は2〜3%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、
0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬(d
ip)法、パドル(puddle)法、スプレー(sp
ray)法等の常法により現像することにより基板上に
目的のパターンが形成される。なお、本発明材料は、特
に高エネルギー線の中でも254〜193nmの遠紫外
線又はエキシマレーザー、X線及び電子線による微細パ
ターンニングに最適である。また、上記範囲を上限及び
下限から外れる場合は、目的のパターンを得ることがで
きない場合がある。
【0244】
【発明の効果】本発明の高分子化合物をベース樹脂とし
て使用した化学増幅ポジ型レジスト材料は、高エネルギ
ー線に感応し、感度、解像性、プラズマエッチング耐性
に優れ、しかもレジストパターンの耐熱性にも優れてい
る。また、パターンがオーバーハング状になりにくく、
寸法制御性に優れている。従って、本発明の化学増幅ポ
ジ型レジスト材料は、これらの特性より、特にKrFエ
キシマレーザーの露光波長での吸収が小さいレジスト材
料となり得るもので、微細でしかも基板に対して垂直な
パターンを容易に形成でき、このため超LSI製造用の
微細パターン形成材料として好適である。
【0245】
【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例を示して本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限され
るものではない。
【0246】[合成例1]ポリヒドロキシスチレン10
0gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム4.
6gを加えた後、撹拌しながらブロモ酢酸エチル3.1
gを加えた。60℃で4時間反応させたところで炭酸カ
リウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続けた後加
熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水酸化ナ
トリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時間反応
させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で更に1
時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル500g
と水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エチル層
は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得
られた残渣をメタノール300gに溶解し、水20Lに
滴下したところ、粉状固体が得られた。このものを濾過
して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状固体を
60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分析の結
果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素
原子の2.0mol%がヒドロキシカルボニルメチル基
に置換されたポリマーであることが確認された。
【0247】得られた部分ヒドロキシカルボニルメチル
化ポリヒドロキシスチレン90gをN,N−ジメチルホ
ルムアミド180gに溶解させ、氷冷下撹拌しながらト
リエチルアミン49.5g、次いでトリエチレングリコ
ールジ(1−クロロエチル)エーテル2.4gを加え
た。氷冷下30分間反応させた後、1−クロロエチルエ
チルエーテル30.0gを加え、室温で更に2時間反応
させた。この反応混合物に酢酸エチル500gと水30
0gを加え、分液操作を行った。酢酸エチル層は、水3
00gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残
渣をメタノール300gに溶解し、水20Lに滴下した
ところ、粉状固体が得られた。このものを濾過して取
り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状固体を40℃
で24時間真空乾燥した。1H−NMR分析の結果、こ
のものはポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の
31.0mol%が1−エトキシエチル基に置換され、
更に、既に2.0mol%導入されていたカルボキシル
基部分がトリエチレングリコールジ(1−ヒドロキシエ
チル)エーテルのアルコール性水酸基とエステル結合
し、架橋を形成したポリマー(Polym.1)である
ことが確認された。
【0248】[合成例2、3、4]同様の手法を用い、
ポリヒドロキシスチレンよりPolym.2、Poly
m.3、Polym.4で示されるポリマーを得た。
【0249】[合成例5]ポリヒドロキシスチレン10
0gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム4.
6gを加えた後、撹拌しながら酢酸3−ブロモプロピル
3.4gを加えた。60℃で4時間反応させたところで
炭酸カリウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続け
た後加熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水
酸化ナトリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時
間反応させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で
更に1時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル5
00gと水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エ
チル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮し
た。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、水2
0Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。このもの
を濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状
固体を60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分
析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基
の水素原子の2.0mol%がヒドロキシプロピル基に
置換されたポリマーであることが確認された。
【0250】得られた部分ヒドロキシプロピル化ポリヒ
ドロキシスチレン90gをテトラヒドロフラン180g
に溶解させ、氷冷下撹拌しながらトリエチレングリコー
ルジビニルエーテル2.3g、次いでp−トルエンスル
ホン酸ピリジニウム1.8gを加えた。室温で6時間反
応させた後、トリエチルアミン46.5g、次いで1−
クロロエチルエチルエーテル30.0gを加え、室温で
更に2時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル5
00gと水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エ
チル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮し
た。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、水2
0Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。このもの
を濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状
固体を40℃で24時間真空乾燥した。1H−NMR分
析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基
の水素原子の31.0mol%が1−エトキシエチル基
に置換され、更に、既に2.0mol%導入されていた
アルコール性水酸基部分がトリエチレングリコールジ
(1−ヒドロキシエチル)エーテルのアルコール性水酸
基とエーテル結合し、架橋を形成したポリマー(Pol
ym.5)であることが確認された。
【0251】[合成例6]ポリヒドロキシスチレン10
0gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム4.
6gを加えた後、撹拌しながらブロモ酢酸エチル3.1
gを加えた。60℃で4時間反応させたところで炭酸カ
リウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続けた後加
熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水酸化ナ
トリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時間反応
させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で更に1
時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル500g
と水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エチル層
は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得
られた残渣をメタノール300gに溶解し、水20Lに
滴下したところ、粉状固体が得られた。このものを濾過
して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状固体を
60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分析の結
果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素
原子の2.0mol%がヒドロキシカルボニルメチル基
に置換されたポリマーであることが確認された。
【0252】得られた部分ヒドロキシカルボニルメチル
化ポリヒドロキシスチレン90gをN,N−ジメチルホ
ルムアミド180gに溶解させ、氷冷下撹拌しながらト
リエチルアミン30.0g、次いでジエチレングリコー
ルジ(1−クロロエチル)エーテル2.0gを加えた。
氷冷下30分間反応させた後、二炭酸tert−ブチル
35.0gを加え、40℃で更に2時間反応させた。放
冷して室温にまで戻した後、この反応混合物に酢酸エチ
ル500gと水300gを加え、分液操作を行った。酢
酸エチル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃
縮した。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、
水20Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。この
ものを濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた
粉状固体を40℃で24時間真空乾燥した。1H−NM
R分析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水
酸基の水素原子の18.0mol%がtert−ブトキ
シカルボニル基に置換され、更に、既に2.0mol%
導入されていたカルボキシル基部分がジエチレングリコ
ールジ(1−ヒドロキシエチル)エーテルのアルコール
性水酸基とエステル結合し、架橋を形成したポリマー
(Polym.6)であることが確認された。
【0253】[合成例7]同様の手法を用い、ポリヒド
ロキシスチレンよりPolym.7で示されるポリマー
を得た。
【0254】[合成例8]ポリヒドロキシスチレン10
0gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム4.
6gを加えた後、撹拌しながら酢酸3−ブロモプロピル
1.7gとブロモ酢酸エチル1.6gを加えた。60℃
で4時間反応させたところで炭酸カリウム2.3gを追
加し、更に2時間撹拌を続けた後加熱を止め、放冷して
室温にまで戻した。1規定水酸化ナトリウム50gを撹
拌しながら加え、室温で2時間反応させた。酢酸30g
を撹拌しながら加え、室温で更に1時間反応させた。こ
の反応混合物に酢酸エチル500gと水300gを加
え、分液操作を行った。酢酸エチル層は、水300gで
2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残渣をメタ
ノール300gに溶解し、水20Lに滴下したところ、
粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水
20Lで洗浄し、得られた粉状固体を60℃で18時間
真空乾燥した。1H−NMR分析の結果、このものはポ
リヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の1.0mo
l%がヒドロキシプロピル基に置換され、1.0mol
%がヒドロキシカルボニルメチル基に置換されたポリマ
ーであることが確認された。
【0255】得られた部分ヒドロキシプロピル化ポリヒ
ドロキシスチレン90gをテトラヒドロフラン180g
に溶解させ、氷冷下撹拌しながら1,4−シクロヘキサ
ンジメタノールジビニルエーテル1.1g、次いでp−
トルエンスルホン酸ピリジニウム1.8gを加えた。室
温で6時間反応させた後、トリエチルアミン30.0
g、次いで1,4−シクロヘキサンジメタノールジ(1
−クロロエチル)エーテル1.2g、更に二炭酸ter
t−ブチル35.0gを加え、40℃で更に2時間反応
させた。放冷して室温にまで戻した後、この反応混合物
に酢酸エチル500gと水300gを加え、分液操作を
行った。酢酸エチル層は、水300gで2回洗浄した
後、減圧下濃縮した。得られた残渣をメタノール300
gに溶解し、水20Lに滴下したところ、粉状固体が得
られた。このものを濾過して取り、更に水20Lで洗浄
し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾燥し
た。1H−NMR分析の結果、このものはポリヒドロキ
シスチレンの水酸基の水素原子の18.0mol%がt
ert−ブトキシカルボニル基に置換され、更に、既に
1.0mol%導入されていたアルコール性水酸基部分
及び1.0mol%導入されていたカルボキシル基部分
が1,4−シクロヘキサンジメタノールジ(1−ヒドロ
キシエチル)エーテルのアルコール性水酸基とエーテル
結合及びエステル結合し、架橋を形成したポリマー(P
olym.8)であることが確認された。
【0256】[合成例9]ポリヒドロキシスチレン10
0gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム4.
6gを加えた後、撹拌しながらブロモ酢酸エチル3.1
gを加えた。60℃で4時間反応させたところで炭酸カ
リウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続けた後加
熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水酸化ナ
トリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時間反応
させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で更に1
時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル500g
と水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エチル層
は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得
られた残渣をメタノール300gに溶解し、水20Lに
滴下したところ、粉状固体が得られた。このものを濾過
して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状固体を
60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分析の結
果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素
原子の2.0mol%がヒドロキシカルボニルメチル基
に置換されたポリマーであることが確認された。
【0257】得られた部分ヒドロキシカルボニルメチル
化ポリヒドロキシスチレン90gをN,N−ジメチルホ
ルムアミド180gに溶解させ、氷冷下撹拌しながらト
リエチルアミン40.5g、次いでエチレングリコール
ジ(1−クロロエチル)エーテル1.7gを加えた。氷
冷下30分間反応させた後、クロロトリメチルシラン2
4.2gを加え、室温で更に2時間反応させた。この反
応混合物に酢酸エチル500gと水300gを加え、分
液操作を行った。酢酸エチル層は、水300gで2回洗
浄した後、減圧下濃縮した。得られた残渣をメタノール
300gに溶解し、水20Lに滴下したところ、粉状固
体が得られた。このものを濾過して取り、更に水20L
で洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾
燥した。1H−NMR分析の結果、このものはポリヒド
ロキシスチレンの水酸基の水素原子の25.0mol%
がトリメチルシリル基に置換され、更に、既に2.0m
ol%導入されていたカルボキシル基部分がエチレング
リコールジ(1−ヒドロキシエチル)エーテルのアルコ
ール性水酸基とエステル結合し、架橋を形成したポリマ
ー(Polym.9)であることが確認された。
【0258】[合成例10]ポリヒドロキシスチレン1
00gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム
4.6gを加えた後、撹拌しながらブロモ酢酸エチル
3.1gを加えた。60℃で4時間反応させたところで
炭酸カリウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続け
た後加熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水
酸化ナトリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時
間反応させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で
更に1時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル5
00gと水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エ
チル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮し
た。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、水2
0Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。このもの
を濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状
固体を60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分
析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基
の水素原子の2.0mol%がヒドロキシカルボニルメ
チル基に置換されたポリマーであることが確認された。
【0259】得られた部分ヒドロキシカルボニルメチル
化ポリヒドロキシスチレン90gをN,N−ジメチルホ
ルムアミド180gに溶解させ、氷冷下撹拌しながらト
リエチルアミン49.5g、次いで1,4−ブタンジオ
ールジ(1−クロロエチル)エーテル1.9gを加え
た。氷冷下30分間反応させた後、二炭酸tert−ブ
チル13.6gを加え、40℃で更に2時間反応させ
た。放冷して室温にまで戻した後、1−クロロエチルエ
チルエーテル23.2gを加え、室温で更に2時間反応
させた。この反応混合物に酢酸エチル500gと水30
0gを加え、分液操作を行った。酢酸エチル層は、水3
00gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残
渣をメタノール300gに溶解し、水20Lに滴下した
ところ、粉状固体が得られた。このものを濾過して取
り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状固体を40℃
で24時間真空乾燥した。1H−NMR分析の結果、こ
のものはポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の
24.0mol%が1−エトキシエチル基に置換され、
7.0mol%がtert−ブトキシカルボニル基に置
換され、更に、既に2.0mol%導入されていたカル
ボキシル基部分が1,4−ブタンジオールジ(1−ヒド
ロキシエチル)エーテルのアルコール性水酸基とエステ
ル結合し、架橋を形成したポリマー(Polym.1
0)であることが確認された。
【0260】[合成例11、12]同様の手法を用い、
ポリヒドロキシスチレンよりPolym.11、Pol
ym.12で示されるポリマーを得た。
【0261】[合成例13]ポリヒドロキシスチレン1
00gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム
4.6gを加えた後、撹拌しながら酢酸3−ブロモプロ
ピル3.4gを加えた。60℃で4時間反応させたとこ
ろで炭酸カリウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を
続けた後加熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規
定水酸化ナトリウム50gを撹拌しながら加え、室温で
2時間反応させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室
温で更に1時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチ
ル500gと水300gを加え、分液操作を行った。酢
酸エチル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃
縮した。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、
水20Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。この
ものを濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた
粉状固体を60℃で18時間真空乾燥した。1H−NM
R分析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水
酸基の水素原子の2.0mol%がヒドロキシプロピル
基に置換されたポリマーであることが確認された。
【0262】得られた部分ヒドロキシプロピル化ポリヒ
ドロキシスチレン90gをテトラヒドロフラン180g
に溶解させ、氷冷下撹拌しながら1,4−シクロヘキサ
ンジメタノールジビニルエーテル2.2g、次いでp−
トルエンスルホン酸ピリジニウム1.8gを加えた。室
温で6時間反応させた後、トリエチルアミン46.5
g、次いで二炭酸tert−ブチル13.6gを加え、
40℃で更に2時間反応させた。放冷して室温にまで戻
した後、1−クロロエチルエチルエーテル23.2gを
加え、室温で更に2時間反応させた。この反応混合物に
酢酸エチル500gと水300gを加え、分液操作を行
った。酢酸エチル層は、水300gで2回洗浄した後、
減圧下濃縮した。得られた残渣をメタノール300gに
溶解し、水20Lに滴下したところ、粉状固体が得られ
た。このものを濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、
得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾燥した。1
H−NMR分析の結果、このものはポリヒドロキシスチ
レンの水酸基の水素原子の24.0mol%が1−エト
キシエチル基に置換され、7.0mol%がtert−
ブトキシカルボニル基に置換され、更に、既に2.0m
ol%導入されていたアルコール性水酸基部分が1,4
−シクロヘキサンジメタノールジ(1−ヒドロキシエチ
ル)エーテルのアルコール性水酸基とエーテル結合し、
架橋を形成したポリマー(Polym.13)であるこ
とが確認された。
【0263】[合成例14]ポリヒドロキシスチレン1
00gをアセトン300gに溶解させ、炭酸カリウム
4.6gを加えた後、撹拌しながらブロモ酢酸エチル
3.1gを加えた。60℃で4時間反応させたところで
炭酸カリウム2.3gを追加し、更に2時間撹拌を続け
た後加熱を止め、放冷して室温にまで戻した。1規定水
酸化ナトリウム50gを撹拌しながら加え、室温で2時
間反応させた。酢酸30gを撹拌しながら加え、室温で
更に1時間反応させた。この反応混合物に酢酸エチル5
00gと水300gを加え、分液操作を行った。酢酸エ
チル層は、水300gで2回洗浄した後、減圧下濃縮し
た。得られた残渣をメタノール300gに溶解し、水2
0Lに滴下したところ、粉状固体が得られた。このもの
を濾過して取り、更に水20Lで洗浄し、得られた粉状
固体を60℃で18時間真空乾燥した。1H−NMR分
析の結果、このものはポリヒドロキシスチレンの水酸基
の水素原子の2.0mol%がヒドロキシカルボニルメ
チル基に置換されたポリマーであることが確認された。
【0264】得られた部分ヒドロキシカルボニルメチル
化ポリヒドロキシスチレン90gをN,N−ジメチルホ
ルムアミド180gに溶解させ、氷冷下撹拌しながらト
リエチルアミン39.0g、次いでエチレングリコール
ジ(1−クロロエチル)エーテル1.7gを加えた。氷
冷下30分間反応させた後、1−クロロエチルエチルエ
ーテル23.2gを加え、室温で更に2時間反応させ
た。このものに炭酸カリウム10.2g、次いでクロロ
酢酸tert−ブチル6.7gを加え、60℃で更に6
時間反応させた。放冷して室温にまで戻した後、この反
応混合物に酢酸エチル500gと水300gを加え、分
液操作を行った。酢酸エチル層は、水300gで2回洗
浄した後、減圧下濃縮した。得られた残渣をメタノール
300gに溶解し、水20Lに滴下したところ、粉状固
体が得られた。このものを濾過して取り、更に水20L
で洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾
燥した。1H−NMR分析の結果、このものはポリヒド
ロキシスチレンの水酸基の水素原子の24.0mol%
が1−エトキシエチル基に置換され、5.0mol%が
tert−ブトキシカルボニルメチル基に置換され、更
に、既に2.0mol%導入されていたカルボキシル基
部分がエチレングリコールジ(1−ヒドロキシエチル)
エーテルのアルコール性水酸基とエステル結合し、架橋
を形成したポリマー(Polym.14)であることが
確認された。
【0265】得られたポリマーの構造は下記示性式の通
りであり、それぞれの置換率は表1に示す通りであっ
た。なお、下記式において、R’は分子間又は分子内架
橋している架橋基を示し、(R’)は架橋基R’が結合
している状態を示す。
【0266】
【化76】
【0267】
【化77】
【0268】
【化78】
【0269】
【化79】
【0270】
【化80】
【0271】
【化81】
【0272】
【化82】
【0273】
【表1】 *PHS:ポリヒドロキシスチレン
【0274】[実施例、比較例]上記合成例で得られた
高分子化合物(Polym.1〜14)をベース樹脂、
下記式(PAG.1〜15)で示される酸発生剤、下記
式(DRR.1〜4)で示される溶解制御剤、塩基性化
合物、下記式(ACC.1、2)で示される分子内に≡
C−COOHで示される基を有する芳香族化合物、下記
式(DYE.1、2)で示される紫外線吸光剤から選ば
れるレジスト材料組成物を溶剤に溶解し、表3、4に示
す組成でレジスト液を調合した。必要に応じて、界面活
性剤フロラード「FC−430(住友3M社製)」0.
1重量部を加え、成膜性を改善した。
【0275】また、比較のため、下記示性式(Poly
m.15〜18)で示される、表2に示す組成、分子量
の高分子化合物をベース樹脂として上記と同様にレジス
ト液を調合した。
【0276】これらの各組成物を0.1μmのテフロン
製フィルターで濾過することによりレジスト液を調整し
た。これを、ウエハー上へスピンコーティングし、0.
7μmに塗布した。次いで、このウエハーを100℃の
ホットプレートで90秒間ベークした。
【0277】そして、エキシマレーザーステッパー(ニ
コン社、NSR−2005EX、NA=0.5)を用い
て露光し、110℃で90秒間ベークを施し、2.38
%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で
現像を行うと、ポジ型のパターンを得ることができた。
【0278】得られたレジストパターンを次のように評
価した。まず、感度(Eth)を求めた。次に0.24
μmのラインアンドスペースのトップとボトムを1:1
で解像する露光量を最適露光量(Eop)として、この
露光量における分離しているラインアンドスペースの最
小線幅を評価レジストの解像度とした。同一露光量での
露光から加熱処理までの時間経過(PED)を2時間と
した際の解像度も観察した。また、解像したレジストパ
ターンの形状は、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、耐
熱性試験として、このレジストパターンを130℃で1
0分間ホットプレート上にて加熱し、加熱前後でのパタ
ーン形状の変化を観察した。レジスト組成を表3〜5
に、また、評価結果を表6、7に示す。
【0279】
【化83】
【0280】
【化84】
【0281】
【化85】
【0282】
【化86】
【0283】
【化87】
【0284】
【化88】
【0285】
【化89】
【0286】
【化90】
【0287】
【表2】 *PHS:ポリヒドロキシスチレン
【0288】
【表3】
【0289】
【表4】
【0290】
【表5】 PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート EL/BA:乳酸エチル(85重量%)と酢酸ブチル
(15重量%)の混合溶液 PGMEA/EL:プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート(70重量%)と乳酸エチル(30重
量%)の混合溶液 PGMEA/CH:プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート(90重量%)とシクロヘキサノン
(10重量%)の混合溶液 TMMEA:トリス{(2−メトキシメトキシ)エチ
ル}アミン TMEEA:トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エ
チル}アミン TMEMEA:トリス[2−{(2−メトキシエトキ
シ)メトキシ}エチル]アミン
【0291】
【表6】 耐熱性 ○:加熱前後のパターン形状の変化なし
【0292】
【表7】
【0293】次に、上記実施例18、19、20、21
のレジスト組成物に、アセチレンアルコール誘導体とし
て下記構造式のサーフィノールE1004(日信化学工
業(株)製)を全体の0.05重量%となるように添加
したレジスト組成物につき、パーティクル(異物)の増
加に関する保存安定性を観察した。結果を下記表8に示
す。この際、液中パーティクルカウンターとしてKL−
20A(リオン(株)製)を使用し、40℃保存による
加速試験での0.3μm以上のパーティクルサイズにつ
いてモニターした。
【0294】
【化91】
【0295】
【表8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される繰り返し単
    位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基及び/又
    はアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の一部
    の水素原子が酸不安定基により部分置換され、かつ残り
    のアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の一部
    とアルケニルエーテル化合物もしくはハロゲン化アルキ
    ルエーテル化合物との反応により得られる分子内及び/
    又は分子間でC−O−C基を有する架橋基により架橋さ
    れており、上記酸不安定基と架橋基との合計量が式
    (1)におけるフェノール性水酸基、アルコール性水酸
    基及びカルボキシル基の全体の平均0モル%を超え80
    モル%以下の割合である重量平均分子量1,000〜5
    00,000の高分子化合物。 【化1】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素
    数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
    す。R3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい
    2価の炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子又は炭素
    数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素
    基を示す。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、
    x+y≦5を満足する数である。x’、z’は0又は正
    の整数、y’は正の整数であり、x’+y’+z’≦5
    を満足する数である。p、qは0又は正数、rは正数で
    あるが、pとqは同時に0となることはなく、0≦p≦
    0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦0.8、
    p+q+r=1を満足する数である。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(2)で示される繰り返し単
    位を有する高分子化合物のRで示されるアルコール性水
    酸基及び/又はカルボキシル基の一部とアルケニルエー
    テル化合物もしくはハロゲン化アルキルエーテル化合物
    との反応により得られる分子内及び/又は分子間でC−
    O−C基を有する架橋基により架橋されており、酸不安
    定基と架橋基との合計量が式(1)におけるフェノール
    性水酸基、アルコール性水酸基及びカルボキシル基の全
    体の平均0モル%を超え80モル%以下の割合である重
    量平均分子量1,000〜500,000の請求項1記
    載の高分子化合物。 【化2】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
    は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基、R2は炭
    素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、R
    3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい2価の
    炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子又は炭素数1〜
    18のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示
    し、R6は酸不安定基を示す。xは0又は正の整数、y
    は正の整数であり、x+y≦5を満足する数である。
    x’、z’は0又は正の整数、y’は正の整数であり、
    x’+y’+z’≦5を満足する数である。k、mは0
    又は正の整数、nは正の整数であり、k+m+n≦5を
    満足する数である。p、qは0又は正数、r 1、r2は
    正数であるが、pとqは同時に0となることはなく、0
    ≦p≦0.4、0≦q≦0.4、0.01≦p+q≦
    0.8、0<r1/(r 1+r2)≦0.8、p+q+
    1+r2=1を満足する数である。)
  3. 【請求項3】 下記一般式(3)で示される繰り返し単
    位を有する高分子化合物のRで示されるアルコール性水
    酸基及び/又はカルボキシル基の一部の水素原子がとれ
    て、その酸素原子が下記一般式(4a)又は(4b)で
    示されるC−O−C基を有する架橋基により分子内及び
    /又は分子間で架橋されており、酸不安定基と架橋基と
    の合計量が式(1)におけるフェノール性水酸基、アル
    コール性水酸基及びカルボキシル基の全体の平均0モル
    %を超え80モル%以下の割合である重量平均分子量
    1,000〜500,000の請求項2記載の高分子化
    合物。 【化3】 (式中、Rは水酸基又はOR6を示し、少なくとも1個
    は水酸基である。R1は水素原子又はメチル基を示し、
    2は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキ
    ル基を示し、R3は炭素数1〜18のヘテロ原子を有し
    てもよい2価の炭化水素基を示し、R4、R5は水素原子
    又は炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい1価の
    炭化水素基を示す。R6は酸不安定基を示す。R7、R8
    は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状
    のアルキル基を示し、R9は炭素数1〜18のヘテロ原
    子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、R7とR8
    7とR9又はR8とR9とは環を形成していてもよく、環
    を形成する場合、R7、R8、R9は炭素数1〜18の直
    鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R10は炭素数4
    〜20の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素
    数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオ
    キソアルキル基又は−CR78OR9で示される基を示
    す。p、q、r 11、r12は0又は正数、r2は正数
    であるが、pとq及びr 11とr12はそれぞれ同時に
    0となることはなく、0≦p≦0.4、0≦q≦0.
    4、0.01≦p+q≦0.8、0<(r 11+r1
    2)/(r 11+r12+r2)≦0.8、p+q+r
    11+r12+r2=1を満足する数である。aは0又
    は1〜6の整数である。x、y、x’、y’、z’、
    k、m、nはそれぞれ上記と同様の意味を示す。) 【化4】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
    状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
    12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
    11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
    ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
    は環状のアルキレン基、dは0又は1〜10の整数であ
    る。Aは、c価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環
    式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を
    示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
    またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
    カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
    されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
    −又は−NHCONH−を示す。cは2〜8、c’は1
    〜7の整数である。)
  4. 【請求項4】 一般式(4a)又は(4b)で示される
    C−O−C基を有する架橋基が、下記一般式(4a’)
    又は(4b’)で示される請求項3記載の高分子化合
    物。 【化5】 (式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
    状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R11
    12とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
    11、R12は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
    ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又
    は環状のアルキレン基、dは0又は1〜5の整数であ
    る。A’は、c’’価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐
    状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アル
    キルテトライル基又は炭素数6〜30のアリーレン基を
    示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、
    またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、
    カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換
    されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O
    −又は−NHCONH−を示す。c’’は2〜4、
    c’’’は1〜3の整数である。)
  5. 【請求項5】 (A):有機溶剤 (B):ベース樹脂として請求項1乃至4のいずれか1
    項記載の高分子化合物 (C):酸発生剤を含有してなることを特徴とする化学
    増幅ポジ型レジスト材料。
  6. 【請求項6】 更に、(D):(B)成分とは別のベー
    ス樹脂として下記一般式(1’)で示される繰り返し単
    位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基及び/又
    はアルコール性水酸基及び/又はカルボキシル基の水素
    原子を酸不安定基により全体として平均0モル%以上、
    80モル%以下の割合で部分置換した重量平均分子量
    3,000〜300,000の高分子化合物を配合した
    ことを特徴とする請求項5記載の化学増幅ポジ型レジス
    ト材料。 【化6】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5、x、y、x’、
    y’、z’はそれぞれ上記と同様の意味を示す。p’、
    q’は0又は正数、rは正数で、p’とq’は同時に0
    であってもよく、0≦p’≦0.4、0≦q’≦0.
    4、0≦p’+q’≦0.8、p’+q’+r=1を満
    足する数である。)
  7. 【請求項7】 更に、(E):溶解制御剤を配合したこ
    とを特徴とする請求項5又は6記載の化学増幅ポジ型レ
    ジスト材料。
  8. 【請求項8】 更に、(F):添加剤として塩基性化合
    物を配合したことを特徴とする請求項5乃至7のいずれ
    か1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  9. 【請求項9】 更に、(G):添加剤として分子内に≡
    C−COOHで示される基を有する芳香族化合物を配合
    したことを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項記
    載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  10. 【請求項10】 更に、(H):紫外線吸収剤を配合し
    たことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項記載
    の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  11. 【請求項11】 更に、(I):アセチレンアルコール
    誘導体を配合したことを特徴とする請求項5乃至10の
    いずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  12. 【請求項12】 (i)請求項5乃至11のいずれか1
    項に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を基板上に塗布
    する工程と、(ii)次いで加熱処理後、フォトマスク
    を介して波長300nm以下の高エネルギー線もしくは
    電子線で露光する工程と、(iii)必要に応じて加熱
    処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むこと
    を特徴とするパターン形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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