JPH1087724A - 新規酸感応性基で保護されたヒドロキシスチレン重合体およびこれらを含む放射線感応性材料 - Google Patents

新規酸感応性基で保護されたヒドロキシスチレン重合体およびこれらを含む放射線感応性材料

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JPH1087724A
JPH1087724A JP8239141A JP23914196A JPH1087724A JP H1087724 A JPH1087724 A JP H1087724A JP 8239141 A JP8239141 A JP 8239141A JP 23914196 A JP23914196 A JP 23914196A JP H1087724 A JPH1087724 A JP H1087724A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠紫外線、電子線、X線に対し、高感度、高
解像度または定在波の発生および露光後の時間的経過よ
るパターン線幅の変化のない放射線感応性レジストおよ
びこれに用いられる新規重合体を提供すること。 【構成】 新規重合体は、ヒドロキシスチレン重合体ま
たは共重合体の水酸基を、一般式 −CH(CH3 )O
11OXR12(式中、R11はC2 〜C6 のアルキレン
基、Xは直接結合、−C(O)−、−C(O)O−、−
S(O2 )−、−C(O)NH−または−C(S)NH
−を示し、R12は1から6の炭素原子を有する直鎖、分
岐鎖または環状のアルキル基、1から6の炭素原子を有
する置換アルキル基、6から10の炭素原子を有するア
リール基、6から10の炭素原子を有する置換アリール
基または7から10の炭素原子を有するアルカリール基
を示す)で示される酸感応性基で部分的に保護したもの
で、レジストは、この重合体と光酸発生化合物、塩基、
添加剤、溶剤からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規酸感応性基で保護
されたヒドロキシスチレン重合体またはその共重合体
と、化学的に増幅されたポジ型放射線感応性組成物への
これらの適用およびこれにより製造された、高エネルギ
ー放射線、特に、150−450nmの波長範囲の紫外
線、電子線およびX線に対し感応性であるレジストおよ
び複写材料に関する。
【0002】
【従来の技術】電子産業分野においては、従来から常に
部品の縮小化が図られており、これにより、高解像度、
高信頼性およびより良い製造特性を持つ放射線感応性組
成物が求められている。電子産業分野においては、従来
0.3μm以上のパターン設計の集積回路(IC)を製
造するために、感光性組成物としてノボラック樹脂とジ
アゾナフトキノン(DNQ)溶解防止剤から作られたフ
ォトレジストが用いられるとともに、露光光源としてg
−線(456nm)あるいはi−線(365nm)光源
が利用されている。このノボラック/DNQ混合物から
成るレジスト材料は、0.3μm以上のパターン設計の
集積回路を製造するには適したものである。しかし、最
近の超−LSIの製造においてはサブクオーターミクロ
ンの設計基準が要求されており、これに対しては、従来
のノボラック/DNQレジスト材料および光源では対応
することができない。サブクオーターミクロンの設計基
準の超LSIの製造における露光光源としては、エキシ
マレーザー(248nm)またはフィルターにかけられ
た水銀ランプ(240−255nm)により与えられる
遠紫外線が最も有望視されている。前記ノボラック樹脂
に基づくレジスト材料は、これらの波長を過度に吸収
し、またDNQ感光剤を用いない場合には感度が低す
ぎ、遠紫外線に対する露光には適していない。このた
め、遠紫外線に適用可能なレジスト材料が強く求められ
ているのである。
【0003】前記ノボラック/DNQシステムに代えて
遠紫外線露光に用いることができる有効なレジスト材料
として、 Itoらにより発表された化学的に増幅されたレ
ジストが知られている〔H. Ito and C. G. Wilson, Pol
ym. Eng. Sci., 23 巻、1012(1983)〕。このレジスト材
料は、基本的にはフェノール性水酸基の一部がt−ブチ
ルオキシカルボニル(t−BOC)基で保護されたヒド
ロキシスチレン重合体およびトリフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロアンチモン酸塩のような光酸発生剤(P
AG)からなっている。このレジスト材料においては、
露光により露出域に酸が生じ、この酸は、露光後に、例
えば50℃以上の温度でベーキング(露光後ベーク工
程、PEB)を行う際、触媒的にt−ブチルオキシカル
ボニル(t−BOC)基を脱保護させ、ヒドロキシスチ
レンを生成する。露光中に酸が少量でも生じていれば、
触媒的な連鎖反応により幾つかのt−ブチルオキシカル
ボニル基を脱保護することができるので、この材料は化
学的に増幅されたレジスト(CAR)とも呼ばれてい
る。この脱保護化反応が触媒的に作用するため、化学的
に増幅されたレジストは遠紫外線露光に対して高感度を
満たすのである。
【0004】化学的に増幅されたレジスト(CAR)に
関し、 Itoらが発表したt−ブチルオキシカルボニル基
に続いて、ポジ型の遠紫外線フォトレジストを得るべ
く、有機合成で知られている多種、多様の保護基が試み
られ、発表されている。これらの中でエーテル類〔(J.
V. Crivello, D. A. Conlon and J. L. Lee, Polym. Ma
ter. Sci. Eng., 61,422-426(1989)〕、シリルエーテル
類〔M. Murata, E. Kobayashi, Y. Yumoto and T. Miur
a, J.Photopolym. Sci. Technol. 5, 79-84 (1992)〕、
アセタール類〔N. Hayashi, S. S. A. Hesp, T. Ueno,
M. Toriumi, T. Iwayanagi, and S. Nonogaki, Polym.
Materi. Sci. Eng., 61, 417-421(1989)〕およびケター
ル類〔C. Mertesdorf, N. Muenzel, H. Holzwarth, P.
Falcigno,H.T. Schacht, O. Rohde, R. Schulz., Proce
edings SPIE, Vol.2438(1995)〕が、最も用いられてい
るフェノール保護基である。
【0005】化学的に増幅されたレジスト(CAR)を
生成する別の方法は、最近パウロウスキ(Pawlowski )
等により J. Photopolym. Sci. & Tech., Vol. 5, No.
1, 55-66(1992) に発表された、ポリヒドロキシスチ
レン、ポリ−N−O−アセタールのような酸感応性溶解
防止剤および光酸発生剤(PAG)を単に混合すること
である。
【0006】しかしながら、一般的に、上述の保護基を
有するポリマーからなるレジスト材料は、1)遠紫外線
のような短波長光の露光の際の反射光による干渉に基づ
く望ましくない定在波の形成、2)露光後の保存中ある
いは露光と露光後のベーク(PEB)間で時間的間隔が
あいた場合にパターンの線幅が変化するという問題点を
有している。
【0007】本発明者らは、意外にも、下記一般式Iで
示される新規酸感応性基で保護された重合体からなるレ
ジスト材料が、このような欠点を示さないことを見いだ
し、本発明を完成したのである。これらの重合体および
これらの重合体を放射線感応性レジスト材料あるいは放
射線感応性複写材料に用いることは、本発明以前には知
られていなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、下記一般式Iで示される酸感応性基で保護されたヒ
ドロキシスチレン重合体または共重合体、これらの重合
体または共重合体を用いた、フォトレジスト、電子部
品、厚膜レジスト、平版印刷板等を作成するために適し
たポジ型の放射線感応性組成物、および特に遠紫外線、
電子線、X線に対し透過性が高く、反射光の影響に基づ
く定在波を発生させることがなく、かつ露光後ベーキン
グまで時間的経過があったとしてもパターン寸法の変化
を生じさせない高解像度のレジスト材料を提供すること
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】まず、本発明の新規酸感
応性基で保護されたヒドロキシスチレン重合体または共
重合体は、下記一般式Iで示される化学構造を有するこ
とを特徴とする。
【0010】一般式I
【0011】
【化1】
【0012】〔式中、m,oは、各々、1以上の整数
で、かつo/m+oが0.1から0.9を示すものであ
り、nは、0または1以上の整数で、nが1以上の整数
である場合には、n/m+n+oが0.05から0.5
を示すものであり、R1 ,R2 ,R5 およびR6 は、各
々、水素または1から6の炭素原子を有するアルキル基
を示し、R3 およびR4 は、各々、水素、シアノ基、1
から6の炭素原子を有するアルキル基、6から10の炭
素原子を有するアリール基、置換アリール基または−C
OOR10基であるか、またはR3 とR4 とにより、環状
基−C(O)OC(O)−または−C(O)NR10
(O)−を形成するものを示し、ここにおいてR10は、
水素原子、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖あ
るいは環状のアルキル基、6から10の炭素原子を有す
るアリール基または、7から10の炭素原子を有するア
ルカリール基を示し、R7 およびR8 は、各々、水素原
子、塩素、臭素、1から6の炭素原子を有するアルキル
基または1から6の炭素原子を有する置換アルキル基を
示し、R9 は、一般式II −CH(CH3 )OR11OXR12 (式中、R11は、2から6の炭素原子を有する直鎖また
は分枝鎖アルキレン基を示し、Xは、直接結合または−
C(O)−,−C(O)O−,−S(O2 )−,−C
(O)NH−または−C(S)NH−基を示し、R
12は、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖または
環状のアルキル基、1から6の炭素原子を有する置換ア
ルキル基、6から10の炭素原子を有するアリール基、
6から10の炭素原子を有する置換アリール基または7
から10の炭素原子を有するアルカリール基を示す。)
を示す。〕 更に、本発明の放射線感応性組成物は、本質的な成分と
して (a) 上記一般式Iで示される酸感応性基で保護されたヒ
ドロキシスチレン重合体または共重合体 (b) 活性放射線に露光することにより酸を発生し得る放
射線感応性化合物 (c) 必要に応じ、パターンの線幅を安定化させるための
塩基または活性放射線に露光することにより中性化合物
を形成する放射線感応成塩基 (d) 必要に応じ、光学的、機械的およびフィルム形成性
特性を調整するための添加剤 (e) 成分(a) 、(b) 、(c) および(d) を溶解し、溶液を
形成する溶剤 を含んでいる。
【0013】この組成物は、水銀ランプ、エキシマレー
ザー、電子線描画装置またはシンクロトロンのような露
光源から発生された紫外線、電子線、X線ビームへの露
光により半導体装置やICのパターンを製造するために
有用である。
【0014】更に、本発明の組成物は、サブクオーター
ミクロンの解像度を有する液体レジストや電子部品、厚
膜レジスト、平板印刷板等を作成するために適した放射
線感応性複写材料として有用である。
【0015】したがって、本発明は、更に上記放射線感
応性組成物からなる放射線感応性複写材料および放射線
感応性レジストを含み、またこの放射線感応性組成物を
用い、この放射線感応性組成物により基板上に皮膜を形
成し、この皮膜を活性放射線に対し選択的に露光し、そ
の後露光した皮膜をベークし、現像して露光部分の皮膜
を除去するポジ画像パターンを形成する方法にも関する
ものである。以下、本発明を詳細に説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。
【0016】(新規酸感応性基で保護されたヒドロキシ
スチレン重合体または共重合体)まず、本発明の新規酸
感応性基で保護されたヒドロキシスチレン重合体または
共重合体は、上記一般式Iで示されるものである。その
中でも一般式I中、m,oは、各々、1以上の整数で、
かつo/m+oが0.1から0.7を示すものであり、
nは、0または1以上の整数で、nが1以上の整数であ
る場合には、n/m+n+oが0.05から0.5を示
すものであり、R1 ,R2 ,R5 およびR6 は、各々、
水素または1から3の炭素原子を有するアルキル基を示
し、R3 およびR4 は、各々、水素、シアノ基、1から
3の炭素原子を有するアルキル基、6から10の炭素原
子を有するアリール基、置換アリール基または−COO
10基であるか、またはR3 とR4 とにより、環状基−
C(O)OC(O)−または−C(O)NR10C(O)
−を形成するものを示し、ここにおいてR10は、水素原
子、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖あるいは
環状のアルキル基、6から10の炭素原子を有するアリ
ール基または、7から10の炭素原子を有するアルカリ
ール基を示し、R7 およびR8 は、各々、水素原子、塩
素、臭素、1から3の炭素原子を有するアルキル基また
は1から6の炭素原子を有する置換アルキル基を示し、
9 は、一般式II −CH(CH3 )OR11OXR12 (式中、R11は、2から6の炭素原子を有する直鎖また
は分枝鎖アルキレン基を示し、Xは、直接結合または−
C(O)−,−C(O)O−,−S(O2 )−,−C
(O)NH−または−C(S)NH−基を示し、R
12は、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖または
環状のアルキル基、1から6の炭素原子を有する置換ア
ルキル基、6から10の炭素原子を有するアリール基、
6から10の炭素原子を有する置換アリール基または7
から10の炭素原子を有するアルカリール基を示す。)
で示される重合体または共重合体が好ましい。
【0017】更に好ましいものは、一般式I中m,o
は、各々、1以上の整数で、かつo/m+oが0.2か
ら0.5を示すものであり、nは、0または1以上の整
数で、nが1以上の整数である場合には、n/m+n+
oが0.05から0.5を示すものである。
【0018】次に重合体または共重合体の具体例を示す
が、本発明は、これらの例に限定されるものではない。
【0019】ポリ{4−〔1−(2−メタンカルボニル
オキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキ
シスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−プロパンカルボニルオキシエト
キシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−イソプロパンカルボニルオキシ
エトキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチ
レン ポリ{4−〔1−(2−ブタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン/
4−メチルスチレン ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
4−メチルスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン/
スチレン ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
スチレン ポリ{3−メチル−4−〔1−(2−メタンカルボニル
オキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/3−メチル−
4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−メタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−フェニルスルホニルオキシエト
キシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−p−クロロフェニルスルホニル
オキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキ
シスチレン ポリ{3−〔1−(2−p−メチルフェニルスルホニル
オキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキ
シスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン/
4−メチルスチレン ポリ{4−〔1−(2−エタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
4−メチルスチレン ポリ{3−〔1−(2−メタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシスチレン/
スチレン ポリ{4−〔1−(2−エタンスルホニルオキシエトキ
シ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
スチレン ポリ{3−メチル−4−〔1−(2−メタンスルホニル
オキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/3−メチル−
4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−メチルカルバミ
ン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシ
スチレン ポリ{3−〔1−(2−エトキシ−N−メチルカルバミ
ン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/3−ヒドロキシ
スチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−エチルカルバミ
ン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシ
スチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−エチルカルバミ
ン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシ
スチレン/4−メチルスチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−エチルカルバミ
ン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシ
スチレン/スチレン ポリ{3−メチル−4−〔1−(2−エトキシ−N−メ
チルカルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/3
−メチル−4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−シクロヘキシル
カルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン ポリ{3−〔1−(2−エトキシ−N−シクロヘキシル
カルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/3−ヒ
ドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−シクロヘキシル
カルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン/スチレン ポリ{3−メチル−4−〔1−(2−エトキシ−N−シ
クロヘキシルカルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチ
レン/3−メチル−4−ヒドロキシスチレン ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−メチルチオカル
バミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロ
キシスチレン 上述のポリマは、リソグラフィー特性に優れ、また適当
な熱流動安定性を有するため、特に、高解像度ICレジ
ストの製造に有用である。
【0020】本発明の重合体あるいは共重合体の重量平
均分子量は、ポリスチレンを標準として用いるゲル浸透
クロマトグラフィーによる測定で、2000から200
000の間、好ましくは5000から30000の間で
変わり得る。これら重合体の分子量分布は、レジストの
特性を決定するうえで重要な役割を演じており、このた
め分子量分布の調整が必要である。分子量分布は1から
3の間であればよいが、使用目的によってはできる限り
1に近い方が望ましい場合もある。
【0021】また、遊離の−OH基に対する酸感応性基
のモル比(あるいは、保護度)により、レジスト特性お
よび現像中のレジストの溶解速度が変わる。現像が、
2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMA
H)を含有する界面活性剤不含標準現像剤を用い23℃
で行われる場合、レジストの溶解速度が0から150n
m/minの範囲であるべきである。要求される保護度
は、酸感応性基の親水性/疎水性特性により変わり得る
が、一般的には上述の重合体については15から75モ
ル%の間である。例えば、ポリ{4−〔1−(2−メタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレン(Mw=15,000)では、
30モル%である。
【0022】(放射線感応性組成物)ところで、本発明
の放射線感応性組成物は、上記したように (a) 一般式Iで示される酸感応性基で保護されたヒドロ
キシスチレン重合体または共重合体 (b) 活性放射線に露光することにより酸を発生し得る放
射線感応性化合物 (c) 必要に応じ、パターンの線幅を安定化させるための
塩基または活性放射線に露光することにより中性化合物
を形成する放射線感応性塩基 (d) 必要に応じ、光学的、機械的およびフィルム形成性
特性を調整するための添加剤 (e) 成分(a) 、(b) 、(c) および(d) を溶解し、溶液を
形成する溶剤 を含んでいる。
【0023】(成分(a))上記成分(a)は、一般式
Iで示されるいずれの重合体でもよい。全混合物中の成
分(a)の割合は、約10から40重量%、好ましくは
15から25重量%である。
【0024】(成分(b))成分(b)は、活性放射線
の露光により酸を発生する化合物であれば、いずれの化
合物でもよい。以下に示される化合物が好ましいもので
あるが、ここに示した化合物が、使用できる化合物の全
てではない。
【0025】好ましい放射線酸発生化合物は、(i) ビス
(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(t−
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(シクロペンチルスル
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、シクロヘキシルスルホニルエチルス
ルホニルジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニルt−
ブチル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、ビス(フェニルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(4−メチルフェニルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(3−メチルフェニルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(4−エチルフェニルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−t−ブチルフ
ェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−メトキシ
フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−フルオ
ロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−クロ
ロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−ブロ
モフェニルスルホニル)ジアゾメタンのような、ビスス
ルホニルジアゾメタン類、(ii) メチルスルホニルp−
トルエンスルホニルメタン、ビス(フェニルスルホニ
ル)メタン、ビス(4−メチルフェニルスルホニル)メ
タン、ビス(3−メチルフェニルスルホニル)メタン、
ビス(4−エチルフェニルスルホニル)メタン、ビス
(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)メタン、ビス
(4−t−ブチルフェニルスルホニル)メタン、ビス
(4−メトキシフェニルスルホニル)メタン、ビス(4
−フルオロフェニルスルホニル)メタン、ビス(4−ク
ロロフェニルスルホニル)メタン、ビス(4−ブロモフ
ェニルスルホニル)メタンのような、ビススルホニルメ
タン類、(iii) シクロヘキシルスルホニルシクロヘキシ
ルカルボニルジアゾメタン、1−ジアゾ−1−シクロヘ
キシルスルホニル−3,3−ジメチル−2−ブタノン、
1−ジアゾ−1−(1,1−ジメチルエチルスルホニ
ル)−3,3−ジメチルブタノン、1−アセチル−1−
(1−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、1−ジ
アゾ−1−メチルスルホニル−4−フェニル−2−ブタ
ノン、p−トルエンスルホニルシクロヘキシルカルボニ
ルジアゾメタン、1−ジアゾ−1−(4−メチルフェニ
ルスルホニル)−3,3−ジメチル−2−ブタノン、フ
ェニルスルホニルフェニルカルボニルジアゾメタン、1
−ジアゾ−1−フェニルスルホニル−3,3−ジメチル
−2−ブタノン、1−ジアゾ−(4−メチルフェニルス
ルホニル)−3−メチル−2−ブタノン、2−ジアゾ−
2−(4−メチルフェニルスルホニル)シクロヘキシル
アセテート、2−ジアゾ−2−フェニルスルホニルt−
ブチルアセテート、2−ジアゾ−2−メチルスルホニル
イソプロピルアセテート、2−ジアゾ−2−フェニルス
ルホニルt−ブチルアセテート、2−ジアゾ−2−(4
−メチルフェニルスルホニル)t−ブチルアセテートの
ような、スルホニルカルボニルジアゾメタン類、(iv)
2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルホニル)プ
ロピオフェノン、2−シクロヘキシルカルボニル−2−
(4−メチルフェニルスルホニル)プロパン、2−メタ
ンスルホニル−2−メチル−4−メチルチオプロピオフ
ェノン、2,4−ジメチル−2−(4−メチルフェニル
スルホニル)ペンタン−3−オンのような、スルホニル
カルボニルアルカン類、(v) 2−ニトロベンジルp−ト
ルエンスルホネート、2,4−ジニトロベンジルp−ト
ルエンスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−ト
ルエンスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−ト
リフルオロメチルフェニルスルホネートのような、ニト
ロベンジルスルホネート類、(vi) ピロガロールトリス
メタンスルホネート、ピロガロールトリストリフルオロ
メタンスルホネート、ピロガロールトリスフェニルスル
ホネート、ピロガロールトリス−4−メチルフェニルス
ルホネート、ピロガロールトリス−4−メトキシフェニ
ルスルホネート、ピロガロールトリス−2,4,6−ト
リメチルフェニルスルホネート、ピロガロールトリスベ
ンジルスルホネート、および没食子酸エステル類、カテ
コール、レゾルシノールあるいはヒドロキノンから誘導
された関連化合物のような、アルキルおよびアリールス
ルホネート類、(vii) ベンゾイントシレート、ベンゾイ
ンメシレートのような、ベンゾインスルホネート類、(v
iii) 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−(4−トリフルオロメチルベンゼンス
ルホニルオキシ)フタルイミド、N−(メタンスルホニ
ルオキシ)フタルイミド、N−(エタンスルホニルオキ
シ)フタルイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)
フタルイミド、N−(トルエンスルホニルオキシ)フタ
ルイミド、N−(ペンタフルオロフェニル)スルホニル
オキシフタルイミド、N−(4−メトキシベンゼンスル
ホニルオキシ)フタルイミド、N−(ナフタレンスルホ
ニルオキシ)フタルイミド、N−カムフォスルホニルオ
キシフタルイミド、N−(カムフォスルホニルオキシ)
ナフタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニル
オキシ)ナフタルイミド、N−(ペンタフルオロフェニ
ルスルホニルオキシ)ナフタルイミド、N−(トリフル
オロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−
(フェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−
(メタンスルホニルオキシ)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)マレイミド、N−
(フェニルスルホニルオキシ)マレイミド、N−(メタ
ンスルホニルオキシ)マレイミド、N−トリフルオロス
ルホニルオキシフタルイミジルエーテル、ビストリフル
オロメチルビス−N,N−トリフルオロメチル−スルホ
ニルオキシフタルイミジルメタンのような、N−スルホ
ニルオキシイミド類、(ix) (4−フルオロ−ベンゼン
スルホニルオキシ)−3,4,6−トリメチル−2−ピ
リドン、6−シクロヘキシル−1−メタンスルホニルオ
キシ−4−メチル−3−ニトロピリドン、1−メタンス
ルホニルオキシ−3,5−ビスメトキシメチル−4,6
−ジメチル−2−ピリドン、1−(4−ブロモ−ベンゼ
ンスルホニルオキシ)−4−メチル−6−(4−トリフ
ルオロメチルスチリル)−2−ピリドン、6−(2−ア
ントラセン−9−イル−ビニル)−1−メタンスルホニ
ルオキシ−4−メチル−2−ピリドン、1−(4−クロ
ロ−ベンゼンスルホニルオキシ)−4,6−ジフェニル
−2−ピリドン、6−(4−クロロスチリル)−1−メ
タンスルホニルオキシ−4−メチル−2−ピリドン、3
−シアノ−1−メタンスルホニルオキシ−4,6−ジメ
チル−2−ピリドン、4−メチル−6−(2,4,5−
トリクロロフェニル)−2−ピリドン、1−メタンスル
ホニルオキシ−4,6−ジメチル−2−ピリドン、1−
ベンゼンスルホニルオキシ−6−ブチル−4−メチル−
5−ニトロ−2−ピリドン、1−ブタンスルホニルオキ
シ−4−プロピル−6−p−トリル−2−ピリドン、3
−ブロモ−6−(3,4−ジクロロフェニル)−4−メ
チル−1−(トルエン−4−スルホニルオキシ)−2−
ピリドンのような、ピリドン類、(x) 2,2,2−トリ
フルオロ−1−トリフルオロメチル−1−(3−ビニル
フェニル)−エチル4−クロロベンゼンスルホネート、
2,2,2−トリフルオロ−1−p−トリル−1−トリ
フルオロメチルエチル4−クロロベンゼンスルホネー
ト、2,2,2−トリフルオロ−1−p−トリル−1−
トリフルオロメチルエチル4−(2−フェノキシエトキ
シ)−ベンゼンスルホネート、2,2,2−トリフルオ
ロ−1−トリフルオロメチル−1−(4−ビニルフェニ
ル)−エチルナフタレン−2−スルホネート,2,2,
2−トリフルオロ−1−フェニル−1−トリフルオロメ
チルエチルプロパンスルホネート、2,2,2−トリフ
ルオロ−1−トリフルオロメチル−1−(3−ビニルフ
ェニル)−エチル4−ブトキシベンゼンスルホネート、
2,2,2−トリフルオロ−1−1−p−トリル−1−
トリフルオロメチルエチル3,5−ジクロロベンゼンス
ルホネート、1,3−ビス−(2,2,2−トリフルオ
ロ−1−メタンスルホニルオキシ−1−トリフルオロメ
チルエチル)ベンゼン、1,4−ビス−(2,2,2−
トリフルオロ−1−メタンスルホニルオキシ−1−トリ
フルオロメチルエチル)ベンゼンのような、スルホン酸
エステル類、(xi) トリフェニルスルホニウムメタンス
ルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメ
タンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフ
ルオロプロパンスルホネート、トリフェニルスルホニウ
ムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスル
ホニウムフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニ
ウム4−メチルフェニルスルホネート、トリフェニルス
ルホニウム4−メトキシフェニルスルホネート、トリフ
ェニルスルホニウムp−クロロフェニルスルホネート、
トリフェニルスルホニウムカンフォスルホネート、4−
メチルフェニル−ジフェニルスルホニウムトリフルオロ
メタンスルホネート、ビス(4−メチルフェニル)−フ
ェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、
トリス−4−メチルフェニルスルホニウムトリフルオロ
メタンスルホネート、4−t−ブチルフェニル−ジフェ
ニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4
−メトキシフェニル−ジフェニルスルホニウムトリフル
オロメタンスルホネート、メシチルジフェニルスルホニ
ウムトリフルオロメタンスルホネート、4−クロロフェ
ニル−ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスル
ホネート、ビス−(4−クロロフェニル)−フェニルス
ルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス−
(4−クロロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタ
ンスルホネート、4−メチルフェニル−ジフェニルスル
ホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ビス
(4−メチルフェニル)−フェニルスルホニウムヘキサ
フルオロプロパンスルホネート、トリス−4−メチルフ
ェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネー
ト、4−t−ブチルフェニル−ジフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロプロパンスルホネート、4−メトキシフ
ェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパ
ンスルホネート、メシチル−ジフェニルスルホニウムヘ
キサフルオロプロパンスルホネート、4−クロロフェニ
ル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンス
ルホネート、ビス−(4−クロロフェニル)−フェニル
スルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ト
リス−(4−クロロフェニル)スルホニウムヘキサフル
オロプロパンスルホネート、ジフェニルヨードニウムト
リフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウ
ムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ジフェニルヨ
ードニウムp−4−メチルフェニルスルホネート、ビス
−(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリ
フルオロメタンスルホネート、ビス−(p−tert−
ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロプロパン
スルホネート、ビス−(p−シクロヘキシルフェニル)
ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス−
(p−シクロヘキシルフェニル)ヨードニウムヘキサフ
ルオロプロパンスルホネートのような、オニウム塩類、
等である。
【0026】高解像度、深い焦点深度および高い安定性
のようなリソグラフで要求される最適の特性を得るため
の成分(b)の使用量は、例えば、成分(a)の化学的
および物理的特性、成分(b)の量子収量および吸収パ
ラメーターなどを含む種々の要素により左右される。通
常、成分(b)は、成分(a)に対し0.1から10.
0重量%で用いられ、好ましい量としては,0.5から
5.0重量%である。この成分(b)は、2種以上の光
酸発生化合物の混合物であってもよい。
【0027】(成分(c))成分(c)は、放射線感応
性塩基あるいは通常の非放射線感応性塩基である。成分
(c)は、画像形成レジスト組成にとって必ずしも必要
ではないが、これを添加することにより、パターンを形
成する際の臨界的な要素のコントロール、特に種々の遅
延時間間隔で処理工程が行われてもパターン特性の悪化
を抑えることができるために、その添加が好ましいもの
である。また、成分(c)の添加により、明りょうなコ
ントラストの増大も見られる。成分(c)として適して
いる放射線感応性塩基化合物のうちで特に好ましいもの
としては、例えば、トリフェニルスルホニウムヒドロキ
シド、トリフェニルスルホニウムアセテート、トリフェ
ニルスルホニウムフェノレート、トリス−(4−メチル
フェニル)スルホニウムヒドロキシド、トリス−(4−
メチルフェニル)スルホニウムアセテート、トリス−
(4−メチルフェニル)スルホニウムフェノレート、ジ
フェニルヨードニウムヒドロキシド、ジフェニルヨード
ニウムアセテート、ジフェニルヨードニウムフェノレー
ト、ビス−(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒ
ドロキシド、ビス−(4−t−ブチルフェニル)ヨード
ニウムアセテート、ビス−(4−t−ブチルフェニル)
ヨードニウムフェノレート等がある。
【0028】また、成分(c)として特に好ましい非放
射線感応性塩基化合物は、例えば、 (i) 水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブ
チルアンモニウムのような、アンモニウム塩類 (ii)n−ヘキシルアミン、ドデシルアミン、アニリン、
ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルア
ミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロウンデ
カンのような、アミン類 (iii) 3−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、
ルチジン、2,6−ジ−t−ブチルピリジンのような、
塩基性複素環化合物、等である。
【0029】成分(c)の量は、成分(b)の量と成分
(b)の光酸発生能により決定され、通常、成分(b)
の10から110モル%の範囲で用いられる。成分
(c)の好ましい量は、成分(b)に対し25から95
モル%である。成分(c)は、2種以上の塩基化合物の
混合物でもよい。
【0030】(成分(d))これらに加え、組成物は、
成分(d)に包含される、光吸収剤、染料、有機カルボ
ン酸、レベリング剤、安定化剤、低分子量化合物、可塑
剤等を含んでもよい。成分(d)は任意成分であり、必
要とされる特性に応じ添加すればよい。
【0031】(成分(e))成分(e)としてあげられ
た溶剤は、成分(a),(b),(c)および上記
(d)の添加剤を溶解し、均一な皮膜を形成する限りに
おいて特には限定されない。
【0032】溶剤の具体的な例としては、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
チルエーテルおよびプロプレングリコールモノメチルエ
ーテルのような、グリコールエーテル類、エチレングリ
コールモノエチルエーテルアセテートおよびプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート(PGME
A)のような、グリコールエーテルアセテート類、エチ
ルラクテートのような、エステル類、アセトン、メチル
エチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンま
たはシクロヘプタノンのような、ケトン類があげられ、
トルエンおよびキシレンのような芳香族炭化水素類は、
好ましいものではない。ある場合には、アセトニトリ
ル、ジメチルホルムアミド、ジオキサン等を使用するす
ることもできる。これらの溶剤(e)は、単独または2
種以上の混合形態で使用してもよい。
【0033】成分(a),(b),(c),(d)の全
固体含量は、溶剤(e)に対し、10から50重量%、
好ましくは15から25重量%の範囲である。
【0034】(活性放射線)本発明の放射線感応性組成
物を露光するための活性放射線としては、KrFエキシ
マレーザのような200から300nm範囲の波長の光
を放射する光源から放出される短波長紫外線である遠紫
外線、または電子線、X線等を用いることができる。そ
の中でも遠紫外線が最も好ましいものである。
【0035】(放射線感応性組成物の用途)本発明の放
射線感応性組成物は、すでに述べたように、サブクオー
ターミクロンでの画像形成が可能であり、遠紫外線のよ
うな短波長光の露光の際の反射光による干渉に基づく望
ましくない定在波の形成がなく、また露光後の保存中あ
るいは露光と露光後のベーク(PEB)間に時間的間隔
があいた場合においてもパターンの線幅が変化するとい
うことがなく、しかも好ましいレジスト特性を有してい
るため、超LSIのような集積回路の製造のためのレジ
ストとして特に好ましいものである。またこれ以外に
も、電子部品のレジスト、厚膜用レジストあるいは平板
印刷板等を作成するための放射線感応性複写材料として
も好ましいものである。
【0036】(パターンの形成)本発明の放射線感応性
組成物を用いてのパターンの形成を、シリコンウエハ上
へのレジストパターンの形成を例にあげて述べると、次
のとおりである。まず、本発明の組成物を、シリコンウ
エハーのような基板上に塗布し、この塗布された基板を
ホットプレート上で60から150℃で1から3分間加
熱してベーキングすることにより、300−3000n
mの厚さを有する均一な皮膜を形成する。なお、特別な
目的に対しては、これより厚いあるいは薄い皮膜として
使用することもできる。所望のパターンを形成するため
に、活性放射線源とレジスト膜との間にマスクを置き、
例えばKrFエキシマレーザーから発生される248n
mの波長、1から100mJ/cm2 の量の遠紫外線で
露光する。次いで、露光されたウエハーは、ホットプレ
ート上で、50から150℃で1から3分間ベーキング
した後、2.38重量%の水酸化テトラメチルアンモニ
ウム含有水性溶液のような現像液で、約1から3分間、
浸漬、スプレーあるいはスプレー−パドル現像法により
現像する。このようにして、本発明の放射線感応性組成
物を用いて所望のポジのレジストパターンを得ることが
できる。
【0037】以下、合成例および実施例により本発明を
更に詳細に述べるが、本発明は、これらに限定されるも
のではない。
【0038】
【合成例および実施例】
合成例1 (2−メタンカルボニルオキシエチルビニル
エーテルの合成) 温度計、滴下漏斗および撹拌機を取り付けた1リットル
の三つ口フラスコに、1モル(81.0g)のエチレン
グリコールモノビニルエーテル、1.05モル(10
6.26g)のトリエチルアミンおよび300mlのテ
トラヒドロフラン(THF)を入れる。この混合物を氷
浴を用いて10−15℃に冷却する。この冷却された溶
液に、撹拌しつつ、反応混合物の温度が15℃以下を維
持するように2時間以上をかけて1.05モル(84.
93g)のアセチルクロライドを滴下した。10時間反
応後,500mlのジエチルエーテルと続いて500m
lの脱イオン水を反応混合物に加えた。その後、有機層
を300mlの脱イオン水を用いて3回洗浄した後、無
水硫酸マグネシウムを用いて24時間乾燥した。この乾
燥された有機層をろ過により分離し、ジエチルエーテル
を留出させて、粗生成物を得た。この粗生成物を2度減
圧蒸留して精製した。得られた化合物は、1トールで3
3−35℃、20トールで115−116℃の沸点を有
していた。精製後の収量および収率は、110.7gお
よび90%であった。この化合物を、赤外(IR)およ
びNMRで測定した。赤外スペクトルは、1745cm
-1(νc =0)に強い吸収を示し、NMRスペクトルは、
2.1ppm(3H),3.89ppm(2H),4.
05ppm(1H),4.22ppm(1H),4.3
ppm(2H),6.25ppm(1H)にシグナルを
有しており、分離された化合物が、2−メタンカルボニ
ルオキシエチルビニルエーテルであることが確認され
た。
【0039】合成例2 (2−エタンカルボニルオキシ
エチルビニルエーテルの合成) アセチルクロライドをプロピオニルクロライドに変えた
ほかは、合成例1と同じ方法を繰り返した。収率は66
%であり、精製物は、45−50℃/1トールの沸点を
有していた。これを、IRおよびNMRにより確認し
た。
【0040】合成例3 (2−ブタンカルボニルオキシ
エチルビニルエーテルの合成) アセチルクロライドをペンタノイルクロライドに変えた
ほかは、合成例1と同じ方法を繰り返した。収率は85
%であり、精製物は、90℃/1トールの沸点を有して
いた。これを、IRおよびNMRにより確認した。
【0041】合成例4 (2−メタンスルホニルオキシ
エチルビニルエーテルの合成) アセチルクロライドをメタンスルホニルクロライドに変
えたほかは、合成例1と同じ方法を繰り返した。粗収率
は、95%であった。粗生成物を蒸留により精製しよう
と試みたが、加熱時発熱分解反応が起こり、精製はうま
く行かなかった。このため、精製はシリカゲルを用いて
のクロマトグラフィにより行った。精製物は、IRおよ
びNMRにより確認された。
【0042】合成例5 (2−ベンゼンスルホニルオキ
シエチルビニルエーテルの合成) アセチルクロライドをベンゼンスルホニルクロライドに
変えたほかは、合成例1と同じ方法を繰り返した。粗収
率は、95%であった。精製は合成例4で述べた方法と
同じ方法で行った。精製物は、IRおよびNMRにより
確認された。
【0043】合成例6 (2−エチル−N−エチルカル
バミン酸エステルビニルエーテルの合成) 温度計、滴下漏斗およびマグネチックスターラーを取り
付けた1リットルの三つ口フラスコに、1モル(81.
0g)のエチレングリコールモノビニルエーテル、0.
2gのトリエチルアミンおよび100mlのテトラヒド
ロフラン(THF)を入れ、この混合物を氷浴を用いて
10−15℃に冷却した。この冷却された溶液に、反応
混合物の温度を25℃以下に保ち、常に撹拌しつつ、1
時間以上をかけて1モル(71.08g)のエチルイソ
シアネートを滴下した。エチルイソシアネートの添加が
完了した後、反応混合物を室温(25℃)で2時間、さ
らに70℃で6時間撹拌した。その後、テトラヒドロフ
ランを留去して、粗製品を回収した。これを2回減圧蒸
留することにより精製した。得られた化合物は、85℃
/1トールの沸点を有していた。精製後の収率は、80
%(116g)であった。この化合物を、IRおよびN
MRにより確認した。赤外スペクトルは、1780cm
-1(C=0)に強い吸収を示し、NMRスペクトルは、
1.17ppm(3H),3.25ppm(2H),
3.87ppm(2H),4.02ppm(2H),
4.29ppm(2H),および5.11ppm(1
H),6.48(1H)にシグナルを有しており、分離
された化合物が、2−エチル−N−エチルカルバミン酸
エステルビニルエーテルそのものであることが確認され
た。
【0044】合成例7 (2−エチル−N−メチルカル
バミン酸エステルビニルエーテルの合成) エチルイソシアネートをメチルイソシアネートで変えた
ほかは、合成例6と同じ方法を繰り返した。粗収率は、
74%であった。沸点は79℃/1トールであった。I
RおよびNMRにより確認した。
【0045】合成例8 (2−エチル−N−シクロヘキ
シルカルバミン酸エステルビニルエーテルの合成) エチルイソシアネートをシクロヘキシルイソシアネート
で変えたほかは、合成例6と同じ方法を繰り返した。収
率は、66%であった。沸点は125℃/1トールであ
り、化合物は48℃の融点を有していた。IRおよびN
MRにより確認した。
【0046】合成例9 (2−エチル−N−メチルチオ
カルバミン酸エステルビニルエーテルの合成) エチルイソシアネートをメチルチオイソシアネートで変
えたほかは、合成例6と同じ方法を繰り返した。粗収率
は、60%であった。IRおよびNMRにより確認し
た。
【0047】実施例1 (ポリ{4−〔1−(2−メタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレンの合成) 0.25モル(30g)のポリ(4−ヒドロキシスチレ
ン)〔PHS〕を、温度計および塩化カルシウム乾燥管
を取り付けた500mlの三つ口フラスコに入れ、30
0mlのテトラヒドロフラン中に溶解させる。この溶液
に、1.25gの(ピリジニウムp−トルエンスルホネ
ート)触媒および0.125モル(PHSに対し0.5
モル当量)の上記合成例1で合成された2−メタンカル
ボニルオキシエチルビニルエーテルを加え、25℃で1
6時間撹拌した。16時間後、反応した重合体を、10
リットルの1:9v/vメタノール−水混合物中に注
ぎ、沈澱させて分離した。重合体沈澱物を、G1ガラス
フィルタでろ過し、超純水で十分に洗浄した。この重合
体を200mlのアセトンに再溶解させ、10リットル
の1:9v/vアセトン−水混合物中に注ぎ、再沈澱さ
せた。再沈澱した重合体を、G1ガラスフィルタでろ過
し、超純水で洗浄し、真空(1トール)下、30℃で、
一定重量になるまで乾燥した。この重合体の赤外(I
R)スペクトルは、反応により生成するメタンカルボニ
ル基の存在を示す1760cm-1にピークを示した。プ
ロトン−NMR並びに窒素雰囲気下、20℃の加熱速
度、150℃および350℃間で観測された熱重量分析
器(TGA)での重量減少(21.44%)の結果か
ら、得られた重合体は、モル比で約1:3の4−〔1−
(2−メタンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕ス
チレン単位と4−ヒドロキシスチレン単位を有するもの
であることが分かった。
【0048】実施例2 (ポリ{4−〔1−(2−エタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレンの合成) 2−メタンカルボニルオキシエチルビニルエーテルに代
えて2−エタンカルボニルオキシエチルビニルエーテル
(合成例2)を用いるほかは、実施例1と同じ方法を繰
り返した。プロトン−NMR並びに窒素雰囲気下、20
℃の加熱速度、150℃および350℃間で観測された
熱重量分析器(TGA)での重量減少(23.2%)の
結果から、得られた重合体は、モル比で約1:3の4−
〔1−(2−エタンカルボニルオキシエトキシ)エトキ
シ〕スチレン単位と4−ヒドロキシスチレン単位とを有
するものであることが分かった。
【0049】実施例3 (ポリ{4−〔1−(2−ブタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレンの合成) 0.125モルのメタンカルボニルオキシエチルビニル
エーテルに代えて0.1モル(PHSに対し0.4モル
当量)の2−ブタンカルボニルオキシエチルビニルエー
テル(合成例3)を用いるほかは実施例1と同じ方法を
繰り返した。プロトン−NMR並びに窒素雰囲気下、2
0℃の加熱速度、150℃および350℃間で観測され
た熱重量分析器(TGA)での重量減少の結果から、得
られた重合体は、モル比で約1:4の4−〔1−(2−
ブタンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕スチレン
単位と4−ヒドロキシスチレン単位とを有するものであ
ることが分かった。
【0050】実施例4 (ポリ{4−〔1−(2−メタ
ンスルホニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレンの合成) 2−メタンカルボニルオキシエチルビニルエーテルに代
えて2−メタンスルホニルオキシエチルビニルエーテル
(合成例4)を用いるほかは、実施例1と同じ方法を繰
り返した。この重合体のIRスペクトルは、反応により
生成するメタンスルホニル基の存在を示す1788cm
-1にピークを示した。プロトン−NMR並びに窒素雰囲
気下、20℃の加熱速度、150℃および350℃間で
観測された熱重量分析器(TGA)での重量減少の結果
から、得られた重合体は、モル比で約1:3の4−〔1
−(2−メタンスルホニルオキシエトキシ)エトキシ〕
スチレン単位と4−ヒドロキシスチレン単位を有するも
のであることが分かった。
【0051】実施例5 (ポリ{4−〔1−(2−エタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレン/4−メチルスチレンの合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)に代えて9:1のモル
比の4−ヒドロキシスチレン/4−メチルスチレン単位
を有するポリ(4−ヒドロキシスチレン−co−4−メ
チルスチレン)共重合体を、また2−メタンカルボニル
オキシエチルビニルエーテルに代えて2−エタンカルボ
ニルオキシエチルビニルエーテル(合成例2)を用いる
ほかは、実施例1と同じ方法を繰り返した。プロトン−
NMR並びに窒素雰囲気下、20℃の加熱速度、150
℃および350℃間で観測された熱重量分析器(TG
A)での重量減少(26.2%)の結果から、得られた
重合体は、モル比で約3:6:1の4−〔1−(2−エ
タンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン
単位、4−ヒドロキシスチレン単位および4−メチルス
チレン単位とを有するものであることが分かった。
【0052】実施例6 (ポリ{4−〔1−(2−エタ
ンカルボニルオキシエトキシ)エトキシ〕}スチレン/
4−ヒドロキシスチレン/スチレンの合成) ポリ(4−ヒドロキシスチレン)に代えて9:1のモル
比の4−ヒドロキシスチレン/4−メチルスチレン単位
を有するポリ(4−ヒドロキシスチレン−co−スチレ
ン共重合体が、また2−メタンカルボニルオキシエチル
ビニルエーテルに代えて2−エタンカルボニルオキシエ
チルビニルエーテル(合成例2)を用いるほかは、実施
例1と同じ方法を繰り返した。窒素雰囲気下、20℃の
加熱速度、150℃および350℃間で観測された熱重
量分析器(TGA)での重量減少は、23重量%であっ
た。
【0053】実施例7 (ポリ{4−〔1−(2−エト
キシ−N−メチルカルバミン酸エステル)エトキシ〕}
スチレン/4−ヒドロキシスチレンの合成) 2−メタンカルボニルオキシエチルビニルエーテルに代
えて、0.175モル(PHSに対し0.7モル当量)
の2−エチル−N−エチルカルバミン酸エステルビニル
エーテル(合成例6)が用いられたほかは、実施例1と
同じ方法を繰り返した。プロトン−NMR並びに窒素雰
囲気下、20℃の加熱速度、150℃および350℃間
で観測された熱重量分析器(TGA)での重量減少(2
5重量%)の結果から、得られた重合体は、モル比で約
25:75の4−〔1−(2−エトキシ−N−メチルカ
ルバミン酸エステル)エトキシ〕スチレン単位と4−ヒ
ドロキシスチレン単位とを有するものであることが分か
った。
【0054】実施例8 (ポリ{4−〔1−(2−エト
キシ−N−シクロヘキシルカルバミン酸エステル)エト
キシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレンの合成) 2−メタンカルボニルオキシエチルビニルエーテルに代
えて、0.15モル(PHSに対し0.5モル当量)の
2−エチル−N−シクロヘキシルカルバミン酸エステル
ビニルエーテル(合成例8)が用いられたほかは、実施
例1と同じ方法を繰り返した。プロトン−NMR並びに
窒素雰囲気下、20℃の加熱速度、150℃および35
0℃間で観測された熱重量分析器(TGA)での重量減
少(42重量%)の結果から、得られた重合体は、モル
比で約42:58の4−〔1−(2−エトキシ−N−シ
クロヘキシルカルバミン酸エステル)エトキシ〕スチレ
ン単位と4−ヒドロキシスチレン単位とを有するもので
あることが分かった。
【0055】実施例9 (レジスト組成例1) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0056】 実施例1の保護された重合体 3.401g トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート 0.102g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PG MEA) 11.8g この混合物は、1時間以上撹拌され、得られたレジスト
溶液は、0.5および0.2μmのフィルタを通してろ
過されて、粒子が除去された。このようにして得られた
レジスト溶液は、シリコンウエハ(どの様な半導体基板
でも使用可能である)上にスピンコートされ、形成され
た皮膜は、130℃で60秒間プレベイクされた。コー
ターの回転速度は,0.7μmの厚さのレジストフィル
ムが得られるように調整された。このようにして得られ
たレジスト被覆シリコンウエハは、ステッパー(NA=
0.55,σ=0.5)に取り付けられたKrFエキシ
マレーザーにより248.4nmの波長の光でマスクを
とおし選択的に露光された。露光されたウエハは、ホッ
トプレート上で90秒間70℃でベークされ、アルカリ
性現像液(2.38重量%の水酸化テトラメチルアンモ
ニウムを含有)で現像された。露光域は、現像液に溶解
し、ポジパターンが得られた。このパターンは、90°
の側壁角を有し、ラインアンドスペースの解像度は0.
20μmであり、露光エネルギーは、20mJ/cm2
であった。
【0057】実施例10 (レジスト組成例2) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0058】 実施例1の保護された重合体 3.401g トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート 0.102g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.20μmであり、露光エネルギー
は、40mJ/cm2 であった。トリフェニルスルホニ
ウムアセテート放射線感応性塩基を用いたことにより、
実施例9に比べ、得られたラインパターンは、露光後ベ
ークまでの時間が2時間までは安定であった。
【0059】実施例11 (レジスト組成例3) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0060】 実施例2の保護された重合体 3.405g トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート 0.102g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.19μmであり、露光エネルギー
は、45mJ/cm2 であった。
【0061】実施例12 (レジスト組成例4) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0062】 実施例3の保護された重合体 3.405g ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン 0.110g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、88°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.22μmであり、露光エネルギー
は、46mJ/cm2 であった。
【0063】実施例13 (レジスト組成例5) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0064】 実施例4の保護された重合体 3.405g トリフェニルスルホニウム4−メチルフェニルスルホネート 0.120g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、88°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.21μmであり、露光エネルギー
は、42mJ/cm2 であった。
【0065】実施例14 (レジスト組成例6) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0066】 実施例5の保護された重合体 3.405g ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロ メタンスルホネート 0.13g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.20μmであり、露光エネルギー
は、35mJ/cm2 であった。
【0067】実施例15 (レジスト組成例7) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0068】 実施例6の保護された重合体 3.405g ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオ メタンスルホネート 0.13g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.20μmであり、露光エネルギー
は、41mJ/cm2 であった。
【0069】実施例16 (レジスト組成例8) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0070】 実施例7の保護された重合体 3.405g 2,4−ジニトロベンジルp−トルエンスルホネート 0.135g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.20μmであり、露光エネルギー
は、41mJ/cm2 であった。
【0071】実施例17 (レジスト組成例9) レジスト組成物が、次の組成から製造された。
【0072】 実施例8の保護された重合体 3.405g ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロ メタンスルホネート 0.13g トリフェニルスルホニウムアセテートのPGMEA0.1m モル/g溶液 1.241g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 11.8g 実施例9の塗布、露光および現像法が繰り返された。こ
のパターンは、90°の側壁角を有し、ラインアンドス
ペースの解像度は0.21μmであり、露光エネルギー
は、30mJ/cm2 であった。
【0073】
【効果】本発明によれば、高感度、高解像度で、レジス
ト特性に優れ、しかも短波長光での定在波の発生および
露光後ベーキングまで時間的経過があったとしてもパタ
ーン寸法の変化を生じさせることのない放射線感応性組
成物を得ることができる。そして、この放射線感応性組
成物は、放射線感応性レジスト、特にKrFエキシマレ
ーザのような遠紫外線の露光による超微細加工ポジ型レ
ジストあるいは放射線感応性複写材料等に好適に利用で
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597143498 Rothausstrasse 61,CH −4132 Muttenzl,Switze rland (72)発明者 木下 義章 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストイ ンダストリー株式会社 先端材料技術研究 所内 (72)発明者 岡崎 博 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストイ ンダストリー株式会社 先端材料技術研究 所内 (72)発明者 増田 誠也 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストイ ンダストリー株式会社 先端材料技術研究 所内 (72)発明者 船戸 覚 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストイ ンダストリー株式会社 先端材料技術研究 所内 (72)発明者 山本 哲 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストイ ンダストリー株式会社 先端材料技術研究 所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式Iで示される、酸感応性基で
    保護されたヒドロキシスチレン重合体または共重合体。 一般式I 【化1】 〔式中、 m,oは、各々、1以上の整数であって、o/m+oが
    0.1から0.9を示すものであり、 nは、0または1以上の整数で、nが1以上の整数であ
    る場合には、n/m+n+oが0.05から0.5を示
    すものであり、 R1 ,R2 ,R5 およびR6 は、各々、水素または1か
    ら6の炭素原子を有するアルキル基を示し、 R3 およびR4 は、各々、水素、シアノ基、1から6の
    炭素原子を有するアルキル基、6から10の炭素原子を
    有するアリール基、置換アリール基または−COOR10
    基であるか、またはR3 とR4 とにより環状基−C
    (O)OC(O)−または−C(O)NR10C(O)−
    を形成するものを示し、ここにおいてR10は、水素原
    子、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖あるいは
    環状のアルキル基、6から10の炭素原子を有するアリ
    ール基または7から10の炭素原子を有するアルカリー
    ル基を示し、 R7 およびR8 は、各々、水素原子、塩素、臭素、1か
    ら6の炭素原子を有するアルキル基または1から6の炭
    素原子を有する置換アルキル基を示し、 R9 は、一般式II −CH(CH3 )OR11OXR12 (式中、 R11は、2から6の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖
    アルキレン基を示し、 Xは、直接結合または−C(O)−,−C(O)O−,
    −S(O2 )−,−C(O)NH−あるいは−C(S)
    NH−基を示し、 R12は、1から6の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖また
    は環状のアルキル基、1から6の炭素原子を有する置換
    アルキル基、6から10の炭素原子を有するアリール
    基、6から10の炭素原子を有する置換アリール基また
    は7から10の炭素原子を有するアルカリール基を示
    す。)を示す。〕
  2. 【請求項2】 酸感応性基で保護されたヒドロキシスチ
    レン重合体または共重合体が、以下に記載のいずれかで
    ある十分にまたは部分的に保護された請求項1記載の重
    合体または共重合体。 (1) ポリ{4−〔1−(2−メタンカルボニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン (2) ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン (3) ポリ{4−〔1−(2−ブタンカルボニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン (4) ポリ{4−〔1−(2−メタンスルホニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン (5) ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン/4−メチルスチレン (6) ポリ{4−〔1−(2−エタンカルボニルオキシエ
    トキシ)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロキシスチレ
    ン/スチレン (7) ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−メチルカル
    バミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロ
    キシスチレン (8) ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−エチルカル
    バミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒドロ
    キシスチレン (9) ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−メチルチオ
    カルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4−ヒ
    ドロキシスチレン (10)ポリ{4−〔1−(2−エトキシ−N−シクロヘキ
    シルカルバミン酸エステル)エトキシ〕}スチレン/4
    −ヒドロキシスチレン
  3. 【請求項3】以下の成分(a) から(e) を含む放射線感応
    性組成物。 (a) 請求項1に記載の一般式Iで示される酸感応性基で
    保護されたヒドロキシスチレン重合体または共重合体 (b) 活性放射線に露光することにより酸を発生し得る放
    射線感応性化合物 (c) 必要に応じ、パターンの線幅を安定化させるための
    塩基または活性放射線に露光することにより中性化合物
    を形成する放射線感応性塩基 (d) 必要に応じ、光学的、機械的およびフィルム形成性
    特性を調整するための添加剤 (e) 成分(a) 、(b) 、(c) および(d) を溶解し、溶液を
    形成する溶剤
  4. 【請求項4】請求項3に記載の放射線感応性組成物にお
    いて、成分(a) が、請求項2に記載の部分的に保護され
    た重合体または共重合体のいずれかであることを特徴と
    する放射線感応性組成物。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の放射線感応性組成物にお
    いて、成分(b) が、以下の光酸発生化合物あるいはそれ
    らの誘導体の少なくとも1種以上を含むものであること
    を特徴とする放射線感応性組成物。 ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン ビス(t−ブチルスルホニル)ジアゾメタン ビス(4−メチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネ
    ート フェニルスルホニルフェニルカルボニルジアゾメタン トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスル
    ホネート トリフェニルスルホニウム4−メチルフェニルスルホネ
    ート トリフェニルスルホニウムカンフォスルホネート ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネー
    ト ビス−(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフ
    ルオロメタンスルホネート ビス−(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサ
    フルオロプロパンスルホネート ピロガロールトリストリフルオロメタンスルホネート ピロガロールトリスフェニルスルホネート
  6. 【請求項6】請求項3に記載の放射線感応性組成物にお
    いて、成分(c) が、放射線感応性塩基または通常の非放
    射線感応性塩基の少なくとも1種であることを特徴とす
    る放射線感応性組成物。
  7. 【請求項7】請求項3に記載の放射線感応性組成物にお
    いて、成分(e) が、プロピレングリコールモノメチルエ
    ーテルアセテートであることを特徴とする放射線感応性
    組成物。
  8. 【請求項8】請求項3〜7に記載のいずれかの放射線感
    応性組成物からなるフォトレジスト。
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