JPH1031310A - 感放射線性樹脂組成物 - Google Patents

感放射線性樹脂組成物

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JPH1031310A JP8187942A JP18794296A JPH1031310A JP H1031310 A JPH1031310 A JP H1031310A JP 8187942 A JP8187942 A JP 8187942A JP 18794296 A JP18794296 A JP 18794296A JP H1031310 A JPH1031310 A JP H1031310A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば 【化1】 の重合単位を持つ共重合体および感放射線性酸発生剤か
らなる感放射線性樹脂組成物。 【解決手段】 本発明の感放射線性樹脂組成物は、特に
耐熱性、解像度およびパターン形状が優れるとともに、
PED安定性に優れ、ベーク温度依存性が小さく、プロ
セス安定性に優れており、高精度の微細パターンを安定
して形成することができる。しかも、本発明の感放射線
性樹脂組成物は、紫外線、遠紫外線、X線あるいは荷電
子線の如き各種放射線に有効に感応するものであり、化
学増幅型ポジ型レジストとして極めて有用である。従っ
て、感放射線性樹脂組成物は、今後さらに微細化が進行
すると予想される半導体デバイス製造用として好適に使
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感放射線性樹脂組
成物に関する。さらに詳しくは、紫外線、遠紫外線、X
線あるいは荷電粒子線の如き各種放射線を使用する微細
加工用に好適なレジストとして有用な感放射線性樹脂組
成物に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路素子の製造に代表される微細加
工の分野においては、集積回路のより高い集積度を得る
ために、リソグラフィーにおけるデザインルールの微細
化が急速に進行しており、近年では、線幅0.5μm以
下の高精度の微細加工を安定して行うことができるリソ
グラフィープロセスの開発が強く推し進められている。
しかしながら、従来の可視光線(波長700〜400n
m)や近紫外線(波長400〜300nm)を用いる方
法では、このような微細パターンを高精度に形成するこ
とが困難であり、そのため、より幅広い焦点深度を達成
でき、デザインルールの微細化に有効な短波長(波長3
00nm以下)の放射線を用いるリソグラフィープロセ
スが提案されている。
【0003】このような短波長の放射線を用いるリソグ
ラフィープロセスとしては、例えばKrFエキシマレー
ザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波
長193nm)等の遠紫外線やシンクロトロン放射線等
のX線あるいは電子線等の荷電粒子線を使用する方法が
提案されている。そして、これらの短波長の放射線に対
応する高解像度レジストとして、インターナショナル・
ビジネス・マシーン(IBM)社により「化学増幅型レ
ジスト」が提唱され、現在この化学増幅型レジストの改
良が精力的に進められている。このような化学増幅型レ
ジストは、それに含有させる感放射線性酸発生剤への放
射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生
させ、この酸の触媒作用により、レジスト膜中で化学反
応(例えば極性の変化、化学結合の分解・架橋反応等)
を生起させ、現像液に対する溶解性が露光部において変
化する現象を利用して、パターンを形成するものであ
る。
【0004】そして、従来の化学増幅型レジストのうち
比較的良好なレジスト性能を示すものに、樹脂成分とし
て、アルカリ可溶性樹脂中のフェノール性水酸基をケタ
ール基で保護した樹脂(特開平7−140666号公報
参照)、アセタール基で保護した樹脂(特開平2−16
1436号公報および特開平5−249682号公報参
照)を使用したレジストが知られている。しかしなが
ら、これらの化学増幅型レジストにはそれぞれ固有の問
題があり、実用化に際して種々の困難を伴うことが指摘
されている。
【0005】その大きな問題として露光からポストベー
クまでの引き置き時間(Post Exposure Time Delay 以
下、「PED」という。)により、レジストパターンの
線幅が変化したり、あるいはT−型形状となること等が
挙げられる。前述の化学増幅型レジストの中で、アルカ
リ可溶性樹脂中のアルキル親和性基をケタール基あるい
はアセタール基を保護し、ポジ型のレジスト性能を与え
る樹脂は比較的上記の問題に対して耐性のあることが報
告されている。しかしながら、これらの樹脂は耐熱性が
低く、熱により形状が変化しやすいという問題がある。
また、解像度の点でもさらに微細化の要求が高まる中、
満足のいくものではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、紫外
線、遠紫外線、X線あるいは荷電子線の如き各種放射線
に有効に感応し、感度、解像度、パターン形状等が良好
で、さらに耐熱性に優れ、PEDの変動によるレジスト
パターンの線幅変化を抑えることができ、ベーク温度依
存性が小さく、プロセス安定性にも優れた、化学増幅型
ポジ型レジストとして有用な感放射線性樹脂組成物を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によると前記目的
は、(A)下記式(1)
【0008】
【化5】
【0009】ここで、R1は水素原子またはメチル基で
ある、で表される繰返し単位、下記式(2)
【0010】
【化6】
【0011】ここで、R2は水素原子またはメチル基で
あり、R3は水素原子、メトキシ基、アセトキシ基、t
−ブトキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、t−
ブトキシカルボニルメトキシ基、または下記式(2)−
【0012】
【化7】
【0013】ここで、R4はメチル基またはエチル基で
あり、R5は炭素数2〜4のアルキレン基であり、R6
炭素数1〜10の鎖状アルキル基、炭素数3〜10の環
状アルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7
〜11のアラルキル基または炭素数1〜10のハロゲン
化アルキル基であり、そしてmは0〜3の数である、で
表される基である、で表される繰返し単位、並びに下記
式(X)
【0014】
【化8】
【0015】ここで、R1xとR5xは互いに独立に水素原
子またはメチル基であり、R2xとR4xは互いに独立にメ
チル基またはエチル基であり、R3xは2価の有機基であ
る、で表される分岐鎖単位を有する共重合体、および
(B)感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤」とい
う)を含有する感放射線性樹脂組成物によって達成され
る。以下、本発明について詳述する。
【0016】共重合体(A) 本発明において使用される共重合体(A)は、(i)前
記式(1)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位
(1)」という)と、(ii)式(2)で表される繰返し
単位(以下、「繰返し単位(2)」という)と、(ii
i)式(X)で表される分岐鎖単位を含有する共重合体
である。共重合体(A)において、繰返し単位(1)の
含有量は好ましくは30〜90重量%、より好ましくは
35〜80重量%、さらに好ましくは40〜75重量%
である。式(1)において、R1は水素原子またはメチ
ル基である。式(2)において、R2は水素原子または
メチル基である。また、R3は水素原子、メトキシ基、
アセトキシ基、t−ブトキシ基、t−ブトキシカルボニ
ルオキシ基、t−ブトキシカルボニルメトキシ基あるい
は一般式(2)−1で示されるアセタール基である。式
(2)−1において、R4はメチル基あるいはエチル基
であり、R5は炭素数2〜4のアルキレン基であり、R6
は炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐状の鎖状アルキ
ル基、炭素数3〜10の環状アルキル基、炭素数6〜1
0のアリールもしくは炭素数7〜11のアラルキル基、
炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基であり、mは0
〜3の数である。
【0017】R5の炭素数2〜4のアルキレン基として
は、例えばエチレン基、トリメチレン基、メチルエチレ
ン基、テトラメチレン基、ジメチルエチレン基等を挙げ
ることができる。R6の炭素数1〜10の直鎖状あるい
は分岐状の鎖状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、i−プロピル基、n−ブチ
ル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル
基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル
基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニ
ル基、n−デシル基等を挙げることができる。R6の炭
素数3〜10の環状アルキル基としては、例えばシクロ
ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シク
ロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボニル基、イソ
ボルニル基等を挙げることができる。R6の炭素数6〜
10のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル
基、キシリル基、クメニル基、1−ナフチル基等を挙げ
ることができる。R6の炭素数7〜11のアラルキル基
としては、例えばベンジル基、α−メチルベンジル基、
フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができ
る。また、R6の炭素数1〜10のハロゲン化アルキル
基としては、例えばトリフルオロメチル基、ヘプタフル
オロプロピル基、ノナフルオロブチル基等を挙げること
ができる。
【0018】かくして、前記一般式(2)−1で示され
るフェノール性水酸基の置換基としては、例えば1−メ
トキシエトキシ基、1−エトキシエトキシ基、1−n−
プロポキシエトキシ基、1−メトキシ−n−プロポキシ
基、1−エトキシ−n−プロポキシ基、1−(2−n−
プロポキシエトキシ)エトキシ基、1−(2−n−ブト
キシエトキシ)エトキシ基、1−(2−t−ブトキシエ
トキシ)エトキシ基、1−(2−n−オクチルオキシエ
トキシ)エトキシ基、1−(2−シクロヘキシルオキシ
エトキシ)エトキシ基、1−(2−n−ブトキシプロポ
キシ)エトキシ基、1−(2−フェニルエトキシ)エト
キシ基、1−(2−キシリルエトキシ)エトキシ基、1
−(2−ベンジルエトキシ)エトキシ基、1−(2−ノ
ナフルオロブトキシ)エトキシ基、1−(2−n−ブト
キシエトキシ)n−プロポキシ基等が挙げられる。
【0019】共重合体(A)において、繰返し単位
(2)は、単独でまたは2種以上が存在することができ
る。共重合体(A)における繰返し単位(2)の含有量
は、好ましくは9〜70重量%、より好ましくは15〜
60重量%、さらに好ましくは20〜55重量%であ
る。9重量%未満では、レジストとしての解像度が低下
する傾向があり、一方70重量%を超えると、感度が低
下する場合がある。共重合体(A)において、繰返し単
位(2)が2種以上存在する場合の組合せとしては、
(i)下記式(2)−(a)と下記式(2)−(b)で
表される繰返し単位の組合せ、(ii)下記式(2)−
(a)と下記式(2)−(c)で表される繰返し単位の
組合せおよび(iii)下記式(2)−(b)と下記式
(2)−(c)で表される繰返し単位の組合せが好まし
いものとして挙げられる。
【0020】
【化9】
【0021】上記(i)の組合せの場合、繰返し単位
(2)中、式(2)−(a)の繰返し単位の含有量/式
(2)−(b)の繰返し単位の含有量は、重量比で、通
常90/10〜10/90、好ましくは70/30〜3
0/70の割合で存在する。上記(ii)の組合せの場
合、繰返し単位(2)中、式(2)−(a)の繰返し単
位の含有量/式(2)−(c)の繰返し単位の含有量
は、重量比で、通常95/5〜30/70、好ましくは
90/10〜50/50の割合で存在する。上記(ii
i)の組合せの場合、繰返し単位(2)中、式(2)−
(b)の繰返し単位の含有量/式(2)−(c)の繰返
し単位の含有量は、重量比で、通常95/5〜30/7
0、好ましくは90/10〜50/50の割合で存在す
る。共重合体(A)における分岐鎖単位は、例えば下記
式(3)、下記式(4)および下記式(5)で表される
単位が挙げられる。
【0022】
【化10】
【0023】
【化11】
【0024】式(3)において、R7とR11は互いに独
立に水素原子またはメチル基である。R8、R10は互い
に独立にメチル基あるいはエチル基である。R9は炭素
数2〜4のアルキレン基であり、nは1〜5の数であ
る。炭素数2〜4のアルキレン基としては、例えばエチ
レン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、テトラメ
チレン基、ジメチルエチレン基等を挙げることができ
る。式(4)において、R12とR16は互いに独立に水素
原子またはメチル基であり、R13とR15は互いに独立に
メチル基またはエチル基であり、R14は炭素数2〜20
の炭化水素基であり、lは1〜5の数である。炭素数2
〜20の炭化水素基としては、例えばエチレン、トリメ
チレン、メチルエチレン、テトラメチレン、ジメチルエ
チレン、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレ
ン、
【0025】
【化12】
【0026】等を挙げることができる。また、式(5)
において、R17とR21は互いに独立に水素原子またはメ
チル基であり、R18とR20は互いに独立にメチル基また
はエチル基であり、そしてR19は炭素数2〜20の炭化
水素基である。炭素数2〜20の炭化水素基としては、
式(4)について例示したものと同じものを例示するこ
とができる。
【0027】共重合体(A)における分岐鎖単位は、共
重合体(A)に分岐構造を持たせるための架橋成分であ
り、分岐構造を取らせることにより分子鎖の運動性を低
下させ、熱変形を抑制し、耐熱性を改良するために導入
するものである。さらに放射線の照射により、フェノー
ル性水酸基の保護基の脱離と同時に、分子鎖中の分岐構
造が開裂し、結果として低分子量化するために、現像液
への溶解性が大幅に高くなり、結果として、解像度が大
幅に改善されるものである。共重合体(A)における分
岐鎖単位の含有量は、共重合体(A)の好ましくは1〜
30重量%、より好ましくは2〜20重量%、さらに好
ましくは2〜15重量%である。1重量%未満では、レ
ジストとしての解像度、耐熱性等が十分でない場合があ
り、一方15重量%を超えると、解像度が低下する場合
がある。共重合体(A)における繰返し単位(2)およ
び分岐鎖単位の含有量の合計は、繰返し単位(1)、繰
返し単位(2)および分岐鎖単位の合計の好ましくは1
0〜70重量%、より好ましくは20〜65重量%であ
る。10重量%未満ではレジストとしての解像度が低下
する傾向があり、一方70重量%を超えると、感度が低
下する場合がある。
【0028】共重合体(A)において、繰返し単位
(1)および(2)、並びに分岐鎖単位は、いずれも単
独でまたは2種以上で存在することができる。上記共重
合体(A)は、例えば、 (イ)フェノール性水酸基を有するビニル芳香族系
(共)重合体(以下、「フェノール性水酸基含有重合
体」という)、例えばポリ(p−ヒドロキシスチレ
ン)、ポリ(p−イソプロペニルフェノール)等を準備
し、その水酸基の1部を、例えば塩基基性下でジ−te
rt−ブチル−ジ−カーボネートと反応させるか、ある
いは弱酸性下でエチルビニルエーテル、エチレングリコ
ールブチルビニルエーテル、エチレングリコールシクロ
ヘキシルビニルエーテル、エチレングリコールオクチル
ビニルエーテルの如き化合物と反応させてエーテル化
し、前記式(2)の繰返し単位を生成させ、また下記式
(6) R22−CH=CHO−(R9O)n−CH=CH−R22・・・(6) ここで、R22は、水素原子またはメチル基であり、そし
てR9およびnの定義は上記と同じである、で表される
ジビニルエーテル化合物、下記式(7) R23−CH=CHO−(CH2l−OR14O−(CH2l−OCH=CH−R23 ・・・(7) ここで、R23は、水素原子またはメチル基であり、そし
てR14およびlの定義は上記と同じである、で表される
ジビニルエーテル化合物、下記式(8) R24−CH=CHO−R19−OCH=CH−R24・・・(8) ここで、R24は、水素原子またはメチル基であり、そし
てR19の定義は上記と同じである。で表されるジビニル
エーテル化合物の少なくとも1つと反応させて分岐鎖単
位を生成させることにより重合体を製造する方法により
製造することができる。上記式(6)、(7)および
(8)のジビニルエーテル化合物により、それぞれ上記
式(3)、(4)および(5)で表されるの分岐鎖単位
が生成される。
【0029】式(6)のジビニルエーテル化合物として
は、例えばエチレングリコールジビニルエーテル、ジエ
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、プロピレングリコールジビニ
ルエーテルおよびテトラメチレングリコールジビニルエ
ーテル等を挙げることができる。式(7)のジビニルエ
ーテル化合物としては、例えば
【0030】
【化13】
【0031】等を挙げることができる。式(7)のジビ
ニル化合物としては、例えば
【0032】
【化14】
【0033】等を挙げることができる。 (ロ)前記式(1)、(2)並びに式(X)または
(3)、(4)および(5)の少なくとも1つに対応す
るビニル芳香族化合物を直接共重合する方法等により製
造することができる。共重合体(A)のゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)
によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「M
w」という)は、通常8,000〜100,000であ
り、好ましくは10,000〜70,000であり、さら
に好ましくは10,000〜50,000である。Mwが
8,000未満であると、レジストとした場合に感度、
耐熱性が劣り、また100,000を超えると現像液に
対する溶解性が劣る。
【0034】酸発生剤(B) 酸発生剤とは、露光により酸を発生する化合物である。
本発明において用いられる酸発生剤としては、オニウ
ム塩、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、ス
ルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、
スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物等を挙げ
ることができる。これらの酸発生剤の例を以下に示す。 オニウム塩:オニウム塩としては、例えばヨードニウ
ム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム
塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることが
できる。オニウム塩化合物の具体例としては、ジフェニ
ルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウム
ピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシル
ベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリ
フレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロア
ンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロ
アンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレン
スルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファース
ルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルス
ルホニウムトルエンスルホネート等を挙げることができ
る。
【0035】ハロゲン含有化合物:ハロゲン含有化合
物としては、例えばハロアルキル基含有炭化水素化合
物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げること
ができる。ハロゲン含有化合物の具体例としては、フェ
ニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メ
トキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリ
アジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−ト
リアジン等の(ポリ)トリクロロメチル−s−トリアジ
ン誘導体、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,
2,2−トリクロロエタン等を挙げることができる。 スルホン化合物:スルホン化合物としては、例えばβ
−ケトスルホン、β−スルホニルスルホン、これらのα
−ジアゾ化合物等を挙げることができる。スルホン化合
物の具体例としては、フェナシルフェニルスルホン、メ
シチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニ
ル)メタン、4−トリスフェナシルスルホン等を挙げる
ことができる。
【0036】スルホン酸エステル化合物:スルホン酸
エステル化合物としては、例えばアルキルスルホン酸エ
ステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールス
ルホン酸エステル、イミノスルホネート等を挙げること
ができる。スルホン酸エステル化合物の具体例として
は、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリストリフ
レート、ピロガロールメタンスルホン酸トリエステル、
ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−
2−スルホネート、α−メチロールベンゾイントシレー
ト、α−メチロールベンゾインオクタンスルホン酸エス
テル、α−メチロールベンゾイントリフルオロメタンス
ルホン酸エステル、α−メチロールベンゾインドデシル
スルホン酸エステル等を挙げることができる。 キノンジアジド化合物:キノンジアジド化合物として
は、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホニル
基、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル
基、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル
基、1,2−ナフトキノンジアジド−6−スルホニル基
等の1,2−キノンジアジド基を有する化合物を挙げる
ことができ、特に1,2−ナフトキノンジアジド−4−
スルホニル基を有する化合物が好ましい。
【0037】キノンジアジド化合物の具体例としては、
2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6−
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、2,2’,3,4−テトラ
ヒドロキシベンゾフェノン、3’−メトキシ−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、2,2’,
3,4,4’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,
2’,3,4,6’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、
2,3,3’,4,4’5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,3’,4,4’5’,6−ヘキサヒドロキシベン
ゾフェノン等の(ポリ)ヒドロキシフェニルアリールケ
トンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類;
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4
−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−ト
リヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,4−ジ
ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3,
4−ジヒドロキシフェニル)プロパン等のビス[(ポ
リ)ヒドロキシフェニル]アルカンの1,2−キノンジ
アジドスルホン酸エステル類;4,4’−ジヒドロキシ
トリフェニルメタン、4,4’,4''−トリヒドロキシト
リフェニルメタン、2,2’,5,5’−テトラメチル−
2'',4,4’−トリヒドロキシトリフェニルメタン、
3,3’,5,5’−テトラメチル−2'',4,4’−トリ
ヒドロキシトリフェニルメタン、4,4’,5,5’−テ
トラメチル−2,2’2''−トリヒドロキシトリフェニ
ルメタン、2,2’,5,5’−テトラメチル−4,4’
4''−トリヒドロキシトリフェニルメタン、1,1,1−
トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−
{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチ
ル}フェニル]エタン、1,1,3−トリス(2,5−ジ
メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,3
−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)ブタン、1,3,3−トリス(4−ヒドロキシフェニ
ル)ブタン等の(ポリ)ヒドロキシトリフェニルアルカ
ンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類;2,
4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシ−
2−フェニルフラバン、2,4,4−トリメチル−2’,
4’,5’,6’,7−ペンタヒドロキシ−2−フェニル
フラバン等の(ポリ)ヒドロキシフェニルフラバンの
1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類等を挙げ
ることができる。
【0038】スルホンイミド化合物:スルホンイミド
化合物としては、例えば下記式(9)
【0039】
【化15】
【0040】ここで、Xはアルキレン基、アリーレン
基、アルコキシレン基等の2価の基を示し、R25はアル
キル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲ
ン置換アリール基等の1価の基を示す、で表される化合
物を挙げることができる。
【0041】スルホンイミド化合物の具体例としては、
N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシン
イミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)
フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオ
キシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチ
ルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5
−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフル
オロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ
[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシ
イミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)
ナフチルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニル
オキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキ
シ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファース
ルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファース
ルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファースル
ホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファ
ースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5
−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファ
ースルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.
1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(カンファースルホニルオキシ)ナフチルイミド、
N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.
1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイ
ミド、
【0042】N−(4−メチルフェニルスルホニルオキ
シ)スクシンイミド、N−(カンファースルホニルオキ
シ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(4−メチルフ
ェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(4−メ
チルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミ
ド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシ
クロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボ
キシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキ
シ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エ
ン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフ
ェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4−
メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.
1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイ
ミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニ
ルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメ
チルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−
(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)
ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチル
フェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプ
ト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2
−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7
−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,
3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチ
ルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−
(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3
−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチル
フェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4
−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミ
ド、N−(2−フルオロフェニル)フタルイミド、N−
(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニル
マレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオ
キシ)ビシクロ[2.1.1]ヘプト−5−エン−2,3
−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスル
ホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.1.1]ヘプ
ト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4
−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.
1.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキ
シイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキ
シ)ナフチルジカルボキシイミド等を挙げることができ
る。
【0043】ジアゾメタン化合物:ジアゾメタン化合
物としては、例えば下記式(10)
【0044】
【化16】
【0045】ここで、R26およびR27は、互いに同一で
も異なってもよく、アルキル基、アリール基、ハロゲン
置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等の1価の基
を示す、で表される化合物を挙げることができる。ジア
ゾメタン化合物の具体例としては、ビス(トリフルオロ
メチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニ
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、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニ
ルジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−
(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、
ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタ
ン等を挙げることができる。
【0046】前記酸発生剤のうち、オニウム塩、ス
ルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物およ
びジアゾメタン化合物が好ましく、特にトリフェニル
スルホニウムトリフレート、N−(トリフルオロメチル
スルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−
エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファー
スルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−
エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファー
スルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、ビス
(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、α−メチ
ロールベンゾイントシレート、α−メチロールベンゾイ
ンオクタンスルホン酸エステル、α−メチロールベンゾ
イントリフルオロメタンスルホン酸エステル、α−メチ
ロールベンゾインドデシルスルホン酸エステル等が好ま
しい。本発明において、上記の酸発生剤は、通常、共重
合体(A)100重量部当り、0.1〜20重量部、好
ましくは0.5〜10重量部の割合で使用される。これ
らの酸発生剤は、単独もしくは2種類以上を混合して使
用される。
【0047】酸拡散制御剤 本発明の組成物においては、さらに露光により酸発生剤
から生じた酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御
し、未露光領域での好ましくない化学反応を抑制する作
用等を有する酸拡散制御剤を使用する方がより好まし
い。このような酸拡散制御剤を使用することにより、本
発明の組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとし
て、解像度が向上するとともにPEDの変動によるレジ
ストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス
安定性に極めて優れたものとなる。このような酸拡散制
御剤としては、露光や加熱により塩基性が変化しない含
窒素有機化合物が好ましく、かかる含窒素有機化合物と
しては、例えば下記式(11)で表される化合物(以
下、「含窒素化合物(I)」という)、
【0048】
【化17】
【0049】ここで、R28、R29およびR30はそれぞれ
独立に水素原子、アルキル基、アリール基またはアラル
キル基を示す、同一分子内に窒素原子を2個以上有する
ジアミノ化合物(以下、「含窒素化合物(II)」とい
う)、窒素原子を3個以上有するポリアミノ重合体(以
下、「含窒素化合物(III)」という)、アミド基含有
化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等を挙げる
ことができる。
【0050】含窒素化合物(I)としては、例えばn−
ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルア
ミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノア
ルキルアミン類、ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペン
チルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチ
ルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルア
ミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類、
トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−
n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−
n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ
−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ
−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類、アニリ
ン、N−メチルアニリン、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、4−ニトロアニリン、ナフチルアミン、ジフ
ェニルアミン、トリフェニルアミン等の芳香族アミン類
を挙げることができる。
【0051】含窒素化合物(II)としては、例えばエチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレ
ンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'
−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノベン
ゾフェノン、4,4'−ジアミノジフェニルアミン、2,
2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−
アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパ
ン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−
2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビ
ス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]
ベンゼン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)
−1−メチルエチル]ベンゼン等を挙げることができ
る。
【0052】含窒素化合物(III)としては、例えばポ
リエチレンイミン、ポリアリルアミン、ジメチルアミノ
エチルアクリルアミドの重合体、ジメチルアミノエチル
メタアクリレートの重合体等を挙げることができる。上
記アミド基含有化合物としては、例えばホルムアミド、
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
ド等を挙げることができる。上記ウレア化合物として
は、例えば尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレ
ア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチ
ルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルウレ
ア等を挙げることができる。
【0053】上記含窒素複素環化合物としてはイミダゾ
ール、ベンズイミダゾール、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のイミダゾー
ル類、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリ
ジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−
フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル
−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコ
チン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、アクリ
ジン等のピリジン類の他、ピラジン、ピラゾール、ピリ
ダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジ
ン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、
1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ
[2.2.2]オクタン等を挙げることができる。これら
の含窒素有機化合物のうち、含窒素化合物(I)、含窒
素複素環化合物等が好ましい。これらの酸拡散制御剤
は、単独でまたは2種以上を混合して使用することがで
きる。
【0054】本発明における酸拡散抑制剤の配合割合
は、共重合体(A)100重量部当り、通常0.01〜
10重量部、好ましくは0.05〜5重量部である。こ
の場合、酸拡散制御剤の使用量が0.01重量部未満で
は、プロセス条件によっては、レジストとしてのパター
ン形状や寸法忠実度が低下するおそれがあり、また10
重量部を越えると、レジストとしての感度や露光部の現
像性が低下する傾向がある。
【0055】アルカリ可溶性樹脂 本発明においては、必要に応じて共重合体(A)以外の
アルカリ可溶性樹脂を添加することができる。このアル
カリ可溶性樹脂は、アルカリ現像液と親和性を示す官能
基、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸
性官能基を1種以上有する、アルカリ現像液に可溶な樹
脂である。このようなアルカリ可溶性樹脂を使用するこ
とにより、本発明の組成物によるレジスト被膜のアルカ
リ現像液への溶解速度の制御がより容易となる結果、現
像性をさらに向上させることができる。このようなアル
カリ可溶性樹脂は、アルカリ現像液に可溶である限り特
に限定されるものではないが、好ましいアルカリ可溶性
樹脂としては、例えばヒドロキシスチレン、イソプロペ
ニルフェノール、ビニル安息香酸、カルボキシメチルス
チレン、カルボキシメトキシスチレン、(メタ)アクリ
ル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン
酸、シトラコン酸 メサコン酸、ケイ皮酸等の酸性官能
基を有する少なくとも1種のモノマーの重合性二重結合
部分が開裂した繰返し単位を含有する付加重合系樹脂
や、ノボラック樹脂に代表される酸性官能基を有する縮
合系繰返し単位を含有する重縮合系樹脂等を挙げること
ができる。
【0056】前記付加重合系樹脂からなるアルカリ可溶
性樹脂は、前記酸性官能基を有するモノマーの重合性二
重結合部分が開裂した繰返し単位のみから構成されてい
てもよいが、生成した樹脂がアルカリ現像液に可溶であ
る限りでは、1種以上の他の繰返し単位をさらに含有す
ることもできる。このような他の繰返し単位としては、
例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエ
ン、無水マレイン酸、(メタ)アクリロニトリル、クロ
トンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル、メ
サコンニトリル、シトラコンニトリル、イタコンニトリ
ル、(メタ)アクリルアミド、クロトンアミド、マレイ
ンアミド、フマルアミド、メサコンアミド、シトラコン
アミド、イタコンアミド、ビニルアニリン、ビニルピリ
ジン、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピ
ロリドン、N−ビニルイミダゾール等のモノマーの重合
性二重結合部分が開裂した繰返し単位を挙げることがで
きる。
【0057】前記付加重合系樹脂のうち、レジスト被膜
としたときの放射線の透過性が高く、またドライエッチ
ング耐性にも優れるという観点から、特にポリ(ヒドロ
キシスチレン)およびイソプロペニルフェノール共重合
体が好ましい。また、前記重縮合系樹脂からなるアルカ
リ可溶性樹脂は、酸性官能基を有する重縮合系繰返し単
位のみから構成されていてもよいが、生成した樹脂がア
ルカリ現像液に可溶である限りでは、他の繰返し単位を
さらに含有することもできる。このような重縮合系樹脂
は、例えば1種以上のフェノール類と1種以上のアルデ
ヒド類とを、場合により他の重縮合系繰返し単位を形成
しうる重縮合成分とともに、酸性触媒の存在下、水媒質
中または水と親水性溶媒との混合媒質中で(共)重縮合
することによって製造することができる。
【0058】前記フェノール類としては、例えばo−ク
レゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−
キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノ
ール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、
2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチ
ルフェノール等を挙げることができ、また前記アルデヒ
ド類としては、例えばホルムアルデヒド、トリオキサ
ン、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセト
アルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアル
デヒド等を挙げることができる。前記アルカリ可溶性樹
脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することが
できる。本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の使用量
は、前記共重合体(A)100重量部当り、通常200
重量部以下である。
【0059】界面活性剤 本発明の組成物には、界面活性剤を添加することができ
る。この界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウ
リルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシ
エチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェノールエーテル、ポリエチレングリコー
ルジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレー
トを挙げることができ、市販品としては、例えばエフト
ップEF301、EF303、EF352(トーケムプ
ロダクツ製)、メガファックスF171、F173(大
日本インキ(株)製)、フロラードFC430、FC4
31(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG7
10、サーフロンS−382、SC101、SC10
2、SC103、SC104、SC105、SC106
(旭硝子(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP
341(信越化学工業(株)製)、アクリル酸系または
メタクリル酸系(共)重合体であるポリフローNo.7
5、No.95(商品名、共栄社油脂化学工業(株)
製)等が用いられる。界面活性剤の配合量は、共重合体
(A)100重量部当り、通常2重量部以下である。
【0060】増感剤 本発明の組成物には、増感剤を添加することができる。
この増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエ
ネルギーを酸発生剤に伝達し、それにより酸の生成量を
増加させる作用を示すもので、本発明の組成物によって
形成されるレジストの見掛けの感度を向上させる効果を
有する。好ましい増感剤の例としては、アセトン、ベン
ゼン、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレ
ン類、ビアセチル類、エオキシン、ローズベンガル、ピ
レン類、アントラセン類、フェノチアジン類等を挙げる
ことができる。これらの増感剤は、単独でまたは2種以
上を混合して使用することができ、その配合量は、共重
合体(A)100重量部当り、通常30重量部以下であ
る。
【0061】その他の添加剤 本発明の組成物は、染料および/または顔料を配合する
ことにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハ
レーションの影響を緩和でき、接着助剤を配合すること
により、基板との接着性をさらに改善することができ
る。さらに、他の添加剤として、4−ヒドロキシ−4’
−メチルカルコン等のハレーション防止剤、形状改良
剤、保存安定剤、消泡剤等を配合することもできる。 溶剤 本発明の組成物は、その使用に際して、全固形分の濃度
が、例えば5〜50重量%、好ましくは15〜40重量
%になるように、溶剤に均一に溶解した後、例えば孔径
0.2μm程度のフィルターで濾過することにより、組
成物溶液として調製される。
【0062】前記組成物溶液の調製に使用される溶剤と
しては、例えば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、エチレン
グリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコール
モノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエー
テルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテ
ルアセテート、ジエチ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エチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコー
ルジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチル
エーテル、プロピ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モノプロピルエーテル、プロピレ
ングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコー
ルジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエ
ーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プ
ロピレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレング
リコールモノブチルエーテルアセテート、乳酸メチル、
乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸イソプロピル、乳
酸n−ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチ
ル、ギ酸n−プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸n−ブ
チル、ギ酸イソブチル、ギ酸n−アミル、ギ酸イソアミ
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸
イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸
n−アミル、酢酸イソアミル、酢酸n−ヘキシル、プロ
ピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n
−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸
n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪
酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸
n−ブチル、酪酸イソブチル、ヒドロキシ酢酸エチル、
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−
ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチ
ル、エトキシ酢酸エチル、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
プロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチ
ル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−
メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシ
ブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチ
ルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、
ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、トルエン、キシ
レン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メ
チルブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、
4−ヘプタノン、シクロヘキサノン、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、γ−ブチロラクトンを挙げることができ
る。これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して
使用することができ、その配合量は、本発明の組成物中
の全固形分100重量部当り、通常20〜3,000重
量部、好ましくは50〜3,000重量部、さらに好ま
しくは100〜2,000重量部である。
【0063】レジストパターンの形成 本発明の組成物からレジストパターンを形成する際に
は、前述したようにして調製された組成物溶液を、回転
塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によっ
て、例えばシリコンウェハー、アルミニウムで被覆され
たウェハー等の基板上に塗布することにより、レジスト
被膜を形成し、場合により予め加熱処理(以下、「プレ
ベーク」という。)を行った後、所定のマスクパターン
を介して露光する。その際に使用される放射線として
は、酸発生剤の種類に応じて、例えばi線(波長365
nm)等の紫外線;ArFエキシマレーザー(波長19
3nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)
等の遠紫外線;シンクロトロン放射線等のX線;電子線
等の荷電粒子線を適宜選択して使用する。また、露光量
等の露光条件は、本発明の組成物の配合組成、各添加剤
の種類等に応じて、適宜選定される。
【0064】本発明においては、レジスト被膜の見掛け
の感度を向上させるために、露光後に加熱処理(以下、
「露光後ベーク」という。)を行なうのが好ましい。そ
の加熱条件は、本発明の組成物の配合組成、各添加剤の
種類等により変わるが、通常30〜200℃、好ましく
は40〜150℃である。次いで、露光されたレジスト
被膜をアルカリ現像液でアルカリ現像することにより、
所定のレジストパターンを形成する。前記アルカリ現像
液としては、例えばモノ−、ジ−あるいはトリ−アルキ
ルアミン、モノ−、ジ−あるいはトリ−アルカノールア
ミン、複素環式アミン、テトラアルキルアンモニウムヒ
ドロキシド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.
4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−
[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物を、通
常1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の濃度とな
るように溶解したアルカリ性水溶液が使用される。これ
らのアルカリ性化合物は、単独でまたは2種以上を混合
して使用することができる。また、前記アルカリ性水溶
液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール
等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することも
できる。なお、このようにアルカリ性水溶液からなる現
像液を使用する場合には、一般に現像後、水洗する。な
お、レジストパターンの形成に際しては、環境雰囲気中
に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジ
スト被膜上に保護膜を設けることもできる。
【0065】
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明
をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実
施例に何ら制約されるものではない。ここで、Mwの測
定並びに各レジストの評価は、下記の要領で行った。Mw 東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL2本、G
3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量
1.0ml/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム
温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準と
するゲルパーミエーションクロマトグラフ法により測定
した。感度 シリコンウェハー上に形成したレジスト被膜に露光した
後、直ちに露光後ベークを行い、次いでアルカリ現像し
た後、水洗し、乾燥して、レジストパターンを形成した
とき、線幅0.3μmのライン・アンド・スペースパタ
ーン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最
適露光量とし、この最適露光量により感度を評価した。
【0066】解像度 最適露光量で露光したときに解像されるレジストパター
ンの最小寸法(μm)を、解像度とした。パターン形状 0.3μmのライン・アンド・スペースパターンにおい
て、断面が矩形に近く、かつ定在波の影響が小さいもの
を良好とした。耐熱性 現像、乾燥後のウェハーを所定の温度に加熱し、0.5
μmのラインパターンの形状が変化しない最高の温度で
示した。
【0067】共重合体(A)の合成 合成例1 ポリ(p−ヒドロキシスチレン)(Mw8,000)2
4gをジオキサン100mlに溶解した後、窒素で30
分間バブリングを行った。この溶液にエチルビニルエー
テル6g、エチレングリコールジビニルエーテル0.3
gおよび触媒としてp−トルエンスルホン酸ピリジニウ
ム塩0.4gを添加し、12時間反応させた。この反応
溶液を1重量%アンモニア水溶液に滴下して、共重合体
を沈澱させた。この共重合体を50℃の真空乾燥器内で
一晩乾燥した。得られた共重合体は、Mwが22,00
0、13C−NMR測定の結果、ヒドロキシスチレン/1
−エトキシエトキシスチレン/エチレングリコールジ
(1−p−ビニルフェノキシエチル)エーテル=47/
50/3(重量比)である共重合体であった。この共重
合体を共重合体A−1とする。
【0068】合成例2 ポリ(p−ヒドロキシスチレン)(Mw5,000)2
4gをジオキサン100mlに溶解した後、窒素で30
分間バブリングを行った。この溶液にエチレングリコー
ルブチルビニルエーテル7.5g、ジエチレングリコー
ルジビニルエーテル0.5gおよび触媒としてp−トル
エンスルホン酸ピリジニウム塩0.4gを添加し、6時
間反応させた。この反応溶液を1%アンモニア水溶液に
滴下して、共重合体を沈澱させた。この共重合体を50
℃の真空乾燥器内で一晩乾燥した。得られた共重合体
は、Mwが25,000、13C−NMR測定の結果、ヒ
ドロキシスチレン/1−(2−ブトキシエトキシ)エト
キシスチレン/ジエチレンジ(1−p−ビニルフェノキ
シエチル)エーテル=53/43/4(重量比)で含む
共重合体であった。この共重合体を共重合体A−2とす
る。
【0069】合成例3 ポリ(p−ヒドロキシスチレン)(Mw5,000)2
4gをジオキサン100mlに溶解した後、窒素で30
分間バブリングを行った。この溶液にジ−tert−ブ
チル−ジカーボネート4.4gを加え、かき混ぜて完全
に溶解した後、かき混ぜながらトリエチルアミン12g
を約15分間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま約
3時間攪拌した。この反応溶液を1重量%アンモニア水
溶液に滴下して、共重合体を沈澱させ、水洗を行った。
この共重合体を50℃の真空乾燥器内で一晩乾燥した。
乾燥後の共重合体20gをジオキサン100mlに溶解
した後、この溶液にジエチレングリコールジビニルエー
テル0.5gおよび触媒としてp−トルエンスルホン酸
ピリジニウム塩0.4gを添加し、6時間反応させた。
この反応溶液を1%アンモニア水溶液に滴下して、共重
合体を沈澱させた。この共重合体を50℃の真空乾燥器
内で一晩乾燥した。得られた共重合体は、Mwが16,
000、13C−NMR測定の結果、ヒドロキシスチレン
/t−ブトキシカルボニルオキシスチレン/ジエチレン
グリコールジ(1−p−ビニルフェノキシエチル)エー
テル=64/32/4(重量比)であった。この共重合
体を共重合体A−3とする。
【0070】合成例4 ポリ(p−ヒドロキシスチレン)(Mw5,000)2
4gをジオキサン100mlに溶解した後、窒素で30
分間バブリングを行った。この溶液にエチルビニルエー
テル4g、エチレングリコールジビニルエーテル0.3
gおよび触媒としてp−トルエンスルホン酸ピリジニウ
ム塩1gを添加し、25℃で12時間反応させた。続い
て、トリエチルアミン50gを添加し、攪拌下5℃でジ
−t−ブチルジカーボネート6.5gを添加して6時間
反応させた。その後、この反応溶液を1重量%アンモニ
ア水溶液に滴下して、共重合体を沈澱させた。この共重
合体を50℃の真空乾燥器内で一晩乾燥した。得られた
共重合体は、Mwが16,000、13C−NMR測定の
結果、ヒドロキシスチレン/1−エトキシエトキシスチ
レン/t−ブトキシカルボニルオキシスチレン/エチレ
ングリコールジ(1−p−ビニルフェノキシエチル)エ
ーテル=42.2/3.5/20.5/3.3(重量比)で
ある共重合体であった。この共重合体を共重合体A−4
とする。
【0071】合成例5 ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体 ス
チレン含量10重量%、Mw3,000)24gをジオ
キサン100mlに溶解した後、窒素で30分間バブリ
ングを行った。この溶液にエチルビニルエーテル5g、
エチレングリコールジビニルエーテル1.2gおよび触
媒としてp−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩0.4
gを添加し、12時間反応させた。この反応溶液を1重
量%アンモニア水溶液に滴下して、共重合体を沈澱させ
た。この共重合体を50℃の真空乾燥器内で一晩乾燥し
た。得られた共重合体は、Mwが22,000、13C−
NMR測定の結果、ヒドロキシスチレン/スチレン/1
−エトキシエトキシスチレン/エチレングリコールジ
(1−p−ビニルフェノキシエチル)エーテル=36/
8/44/12(重量比)の共重合体であった。この共
重合体を共重合体A−5とする。
【0072】合成例6 ポリ(p−ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体 ス
チレン含量25重量%、Mw3,000)24gをジオ
キサン100mlに溶解した後、窒素で30分間バブリ
ングを行った。この溶液にトリエチレングリコールジビ
ニルエーテル1.7gおよび触媒としてp−トルエンス
ルホン酸ピリジニウム塩0.4gを添加し、12時間反
応させた。この反応溶液を1重量%アンモニア水溶液に
滴下して、共重合体を沈澱させた。この共重合体を50
℃の真空乾燥器内で一晩乾燥した。得られた共重合体
は、Mwが27,000、13C−NMR測定の結果、ヒ
ドロキシスチレン/スチレン/トリエチレングリコール
ジ(1−p−ビニルフェノキシエチル)エーテル=63
/23/14(重量比)の共重合体であった。この共重
合体を共重合体A−6とする。
【0073】合成例7 ポリ(p−ヒドロキシスチレン)(Mw8,000)2
4gをジオキサン100mlに溶解した後、窒素で30
分間バブリングを行った。この溶液にエチルビニルエー
テル6gおよび触媒としてp−トルエンスルホン酸ピリ
ジニウム塩1gを添加し、25℃で12時間反応させ
た。その後、この反応溶液を1重量%アンモニア水溶液
に滴下して、共重合体を沈澱させた。この共重合体を5
0℃の真空乾燥器内で一晩乾燥した。得られた共重合体
は、Mwが8,500、13C−NMR測定の結果、ヒド
ロキシスチレン:1−エトキシエトキシスチレン=4
7:53であった。この共重合体を共重合体A−7とす
る。
【0074】実施例1〜6、比較例1 表1(但し、部は重量に基づく)に示す各成分を混合し
て均一溶液とした後、孔径0.2μmのメンブランフィ
ルターで濾過して、組成物溶液を調製した。その後、各
組成物溶液をシリコンウェハー上にスピンコートした
後、90℃で120秒間プレベークを行って、膜厚1.
0μmのレジスト被膜を形成した。次いでKrFエキシ
マレーザー((株)ニコン製ステッパーNSR−200
5EX8Aを使用)にて露光を行い、次いで120℃で
60秒間露光後ベークを行った後、2.38重量%テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23
℃で1分間、パドル法によりアルカリ現像し、純水で水
洗後、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成し
た。各レジストの評価結果を表2に示す。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】ここで、各実施例および比較例における酸
発生剤、酸拡散制御剤および溶剤は、下記のとおりであ
る。酸発生剤 B−1:トリフェニルスルホニウムトリフレート B−2:ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタ
酸拡散制御剤 C−1:ニコチン酸アミド C−2:トリブチルアミン溶剤 MMP:3−メトキシプロピオン酸メチル 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
【0078】
【発明の効果】本発明の感放射線性樹脂組成物は、感
度、解像度、パターン形状等が良好で、さらに耐熱性に
優れ、PEDの変動によるレジストパターンの線幅変化
を抑えることができ、ベーク温度依存性が小さく、プロ
セス安定性にも優れており、高精度の微細パターンを安
定して形成することができる。しかも、本発明の感放射
線性樹脂組成物は、紫外線、遠紫外線、X線あるいは荷
電子線の如き各種放射線に有効に感応するものであり、
化学増幅型ポジ型レジストとして極めて有用である。従
って、本発明の感放射線性樹脂組成物は、今後さらに微
細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用とし
て好適に使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正睦 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記式(1) 【化1】 ここで、R1は水素原子またはメチル基である、で表さ
    れる繰返し単位、下記式(2) 【化2】 ここで、R2は水素原子またはメチル基であり、R3は水
    素原子、メトキシ基、アセトキシ基、t−ブトキシ基、
    t−ブトキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボ
    ニルメトキシ基、または下記式(2)−1 【化3】 ここで、R4はメチル基またはエチル基であり、R5は炭
    素数2〜4のアルキレン基であり、R6は炭素数1〜1
    0の鎖状アルキル基、炭素数3〜10の環状アルキル
    基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜11のア
    ラルキル基または炭素数1〜10のハロゲン化アルキル
    基であり、そしてmは0〜3の数である、で表される基
    である、で表される繰返し単位、並びに下記式(X) 【化4】 ここで、R1xとR5xは互いに独立に水素原子またはメチ
    ル基であり、R2xとR4xは互いに独立にメチル基または
    エチル基であり、R3xは2価の有機基である、で表され
    る分岐鎖単位を有する共重合体、および(B)感放射線
    性酸発生剤を含有する感放射線性樹脂組成物。
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