JPH11271977A - フォトレジスト組成物 - Google Patents
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Abstract
パターン形状などにも優れたフォトレジスト組成物を提
供し、またそれに有用な樹脂を提供する。 【解決手段】 式(I) (R1、R2及びR3は各々、水素又はC1-4アルキルを表
し、R4は水素、C1-4アルキル若しくはC1-4アルコキ
シを、R5は水素、アルキル若しくはアリールを表す
か、又はR4、R5及びそれらが結合する炭素原子2個で
炭素環若しくはヘテロ環を形成し、R6は水素、C1-4ア
ルキル、C1-4アルコキシ又は水酸基を表す)の構造単
位を有する樹脂を含有するフォトレジスト組成物。酸発
生剤を含有する化学増幅型のフォトレジストに有利であ
る。また、式(I)の単位とともに下式(II)の単位を
有する樹脂も提供される(R1、R2及びR3は前記のと
おり)。
Description
マレーザー等を含む)、電子線、X線又は放射光のよう
な高エネルギーの放射線によって作用するリソグラフィ
ーなどに適したフォトレジスト組成物、及びそれに有用
な樹脂に関するものである。
ーターミクロンのパターン形成が要求されるようになっ
ている。特にエキシマレーザーリソグラフィーは、64
M DRAM及び256M DRAMの製造を可能とすることから注
目されている。かかるエキシマレーザーリソグラフィー
プロセスに適したレジストとして、酸触媒及び化学増幅
効果を利用した、いわゆる化学増幅型フォトレジストが
提案されている。化学増幅型フォトレジストは、放射線
の照射部で酸発生剤から発生した酸を触媒とする反応に
より、照射部のアルカリ現像液に対する溶解性を変化さ
せるものであり、これによってポジ型又はネガ型のパタ
ーンを与える。
ソグラフィーは様々な基板上で行われる。通常、フォト
レジストは照射される放射線に対して、透明性に優れる
ことが要求されるが、照射光に対して非常に反射率の高
い基板上でフォトリソグラフィーを行う場合、基板から
の反射光によるフォトレジストの不必要な露光を避ける
ために、フォトレジストの透明性をある程度低下させる
ことが必要になることもある。この場合、低分子量の色
素成分をレジストに含有させるのが一般的であるが、こ
れによってレジストの基本性能は低下する傾向にある。
下させることができる一方で、感度、解像度、耐熱性、
残膜率、塗布性、プロファイルなどの諸性能に優れ、ま
た特に、パターン形状の優れたフォトレジスト組成物を
構成しうる素材を提供することを目的とする。
意研究を行った結果、透過率調整用の素材として特定の
樹脂が有効であり、この樹脂を含有することにより、透
過率を低下させても優れた性能を有するポジ型フォトレ
ジスト組成物が得られることを見出し、本発明を完成し
た。
(I)
に、水素又は炭素数1〜4のアルキルを表し、R4 は水
素、炭素数1〜4のアルキル若しくは炭素数1〜4のア
ルコキシを表し、R5 は水素、アルキル若しくはアリー
ルを表すか、又はR4 とR5 が一緒になって、それらが
結合する2個の炭素原子とともに環を形成し、この環は
ヘテロ環であってもよく、そしてR6 は水素、炭素数1
〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキシ又は水酸基
を表す)で示される構造単位を有する樹脂をフォトレジ
ストの一成分として使用する技術に関し、当該樹脂を含
有するフォトレジスト組成物を提供するものである。
樹脂をフォトレジスト中に含有させることにより、透過
率を調整することができ、かつ透過率を低下させても、
優れた性能を有するフォトレジスト組成物が得られる。
たとおりである)で示される構造のポリビニルフェノー
ル類を、下式 (III)
とおりであり、Xはハロゲンを表す)で示される酸ハラ
イドと反応させ、式(II)で示されるポリビニルフェノ
ール類中の水酸基の一部をエステル化することにより製
造するのが有利である。そこで本発明はまた、前記式
(I)で示される構造単位とともに、前記式(II)で示
される構造単位を有する樹脂(高分子化合物)をも提供
する。
する。本発明でいうフォトレジストとは、基板上に薄膜
を形成し、選択的に放射線照射(露光)及び現像を行っ
てパターンを形成するために用いられる感放射線性被膜
材料であり、一般に、バインダーとしての樹脂成分を含
有し、その樹脂自体が感放射線性の基を含むか、又はそ
の樹脂とは別に感放射線性の成分を含有している。フォ
トレジストには、放射線照射部が現像液に溶解し、未照
射部がパターンとして残るポジ型のものと、放射線未照
射部が現像液に溶解し、照射部が硬化してパターンとし
て残るネガ型のものとがあり、またそれぞれにおいて、
ノボラック樹脂をバインダー樹脂とするもの、アクリル
系の樹脂をバインダー樹脂とするもの、ポリビニルフェ
ノール系の樹脂をバインダー樹脂とするものなどが知ら
れている。これらいずれに対しても、上記式(I)で示
される構造単位を有する樹脂を適用しうるが、この樹脂
は特に、酸発生剤を含有し、放射線照射部でその酸発生
剤から発生した酸の触媒作用を利用する、いわゆる化学
増幅型フォトレジストの透過率調整用として有効であ
る。また、このタイプのレジストにおいては、場合によ
りこの樹脂をバインダー樹脂とすることもできる。
発生剤を含有し、放射線照射部で酸発生剤から酸を発生
させ、その触媒作用を利用するものである。 化学増幅
型のポジ型フォトレジストは、放射線照射部で発生した
酸が、その後の熱処理(postexposure bake:以下、P
EBと略すことがある)によって拡散し、樹脂等の保護
基を脱離させるとともに酸を再生成することにより、そ
の放射線照射部をアルカリ可溶化する。化学増幅型ポジ
型フォトレジストには、樹脂成分がアルカリ可溶性であ
り、かかる樹脂成分及び酸発生剤に加えて、酸の作用に
より解裂しうる保護基を有し、それ自体ではアルカリ可
溶性樹脂に対して溶解抑止能を持つが、酸の作用により
上記保護基が解裂した後はアルカリ可溶性となる溶解抑
止剤を含有するものと、樹脂成分が酸の作用により解裂
しうる保護基を有し、それ自体ではアルカリに不溶又は
難溶であるが、酸の作用により上記保護基が解裂した後
はアルカリ可溶性になるものとがある。また化学増幅型
のネガ型フォトレジストは通常、樹脂成分がアルカリ可
溶性であり、この樹脂成分及び酸発生剤に加えて、架橋
剤を含有するものである。かかる化学増幅型ネガ型フォ
トレジストにおいては、放射線照射部で発生した酸がP
EBによって拡散し、架橋剤に作用して、その放射線照
射部のバインダー樹脂を硬化させる。このように作用す
る化学増幅型フォトレジストにおいては、酸発生剤に相
当する基、すなわち光の作用により解裂して酸を発生す
る基が、樹脂の側鎖に付いていることもある。
樹脂は、酸の作用により解裂しうる保護基を有し、それ
自体ではアルカリに不溶又は難溶であるが、酸の作用に
より保護基が解裂した後はアルカリ可溶性になる樹脂を
用いる化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物に対して
特に有効である。以下では、このようなタイプのフォト
レジスト組成物を中心に詳細な説明を進めるが、他のタ
イプの化学増幅型フォトレジストにも共通する材料、例
えば、酸発生剤やアルカリ可溶性樹脂については、以下
の説明が同様に適用される。
スト組成物において、主体となる樹脂は、それ自体では
アルカリに対して不溶性又は難溶性であるが、酸の作用
により化学変化を起こしてアルカリ可溶性となるもので
ある。例えば、フェノール骨格を有するアルカリ可溶性
樹脂のフェノール性水酸基の少なくとも一部を、アルカ
リ現像液に対して溶解抑止能を持ち、酸に対しては不安
定な基で保護した樹脂が用いられる。
は、例えば、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹
脂、ポリイソプロペニルフェノール樹脂、ビニルフェノ
ールとアクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、
メチルメタクリレート、メチルアクリレート、マレイン
酸、無水マレイン酸、イソプロペニルフェノール、スチ
レン又はα−メチルスチレンとの共重合体、イソプロペ
ニルフェノールとアクリル酸、メタクリル酸、アクリロ
ニトリル、メチルメタクリレート、メチルアクリレー
ト、マレイン酸、無水マレイン酸、スチレン又はα−メ
チルスチレンとの共重合体などが挙げられる。ビニルフ
ェノール及びイソプロペニルフェノールにおいて、水酸
基とビニル基又はイソプロペニル基との位置関係は特に
限定されないが、一般にはp−ビニルフェノール又はp
−イソプロペニルフェノールが好ましい。これらの樹脂
は、透明性を向上させるために部分的に水素添加されて
いてもよい。またアルカリに可溶である範囲において、
上記樹脂のフェノール核にアルキル基やアルコキシ基な
どが導入されていてもよい。これらのアルカリ可溶性樹
脂のなかでも、ポリビニルフェノール系樹脂、すなわち
ビニルフェノールの単独重合体又はビニルフェノールと
他の単量体との共重合体が好ましく用いられる。
リ現像液に対して溶解抑止能を持つが、酸に対して不安
定な基は、公知の各種保護基であることができる。例え
ば、tert−ブトキシカルボニルやtert−ブトキシカルボ
ニルメチル、さらには、1−エトキシエチル、1−メト
キシエチル、1−プロポキシエチル、1−イソプロポキ
シエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−イソブトキ
シエチル、1−ブトキシエチル、1−ペンチロキシエチ
ル、1−シクロペンチロキシエチル、1−ヘキシロキシ
エチル、1−シクロヘキシロキシエチル、1−ヘプチロ
キシエチル、1−シクロヘプチロキシエチル、1−メト
キシプロピル及び1−メトキシ−1−メチルエチルのよ
うな1−アルコキシアルキル基、テトラヒドロ−2−ピ
ラニル、6−メトキシテトラヒドロ−2−ピラニル、6
−エトキシテトラヒドロ−2−ピラニル、テトラヒドロ
−2−フリル、5−メトキシテトラヒドロ−2−フリル
及び5−エトキシテトラヒドロ−2−フリルのような環
状飽和エーテルの2−残基などが挙げられ、 これらの
基がフェノール性水酸基の水素に置換することになる。
これらの保護基のなかでも特に、1−アルコキシアルキ
ル基が好ましい。フェノール骨格を有するアルカリ可溶
性樹脂のフェノール性水酸基に、酸に対して不安定なこ
れらの保護基を導入する場合、アルカリ可溶性樹脂中の
フェノール性水酸基のうち、酸に対して不安定な保護基
で置換されたものの割合(保護基導入率)は、一般に1
0〜50%の範囲にあるのが好ましい。
記したポリビニルフェノール系樹脂のフェノール性水酸
基が、アルカリ現像液に対して溶解抑止能を持ち、酸に
対しては不安定な基で部分的に保護された樹脂を用いる
のが好ましい。なかでも好ましいものは、ポリビニルフ
ェノール系樹脂のフェノール性水酸基が、1−アルコキ
シアルキル基や環状飽和エーテルの2−残基、とりわけ
1−エトキシエチル基で部分的に保護された樹脂であ
る。
は、このような樹脂成分の少なくとも一部として、前記
式(I)で示される構造単位を有するものを用いる。式
(I)において、R1 、R2 及びR3 はそれぞれ、水素
又は炭素数1〜4のアルキルであるが、それぞれ水素又
はメチルであるのが好ましく、特に原料事情などからす
ると、R1 及びR2 が水素であり、そしてR3 が水素又
はメチルであるのが有利である。
炭素数1〜4のアルコキシであり、R5 は水素、アルキ
ル又はアリールであるが、R4 とR5 は、両者が一緒に
なって、それらが結合する2個の炭素原子とともに環を
形成してもよく、この環はヘテロ環であってもよい。ま
た、R6 は水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜
4のアルコキシ又は水酸基である。R5 がアルキルの場
合、その炭素数は比較的大きくてもよく、例えば20程
度の炭素数をとることもできるが、一般には低級アルキ
ル、例えば炭素数1〜4程度で十分である。R5 がアリ
ールの場合は、フェニルやナフチルなどが該当し、この
フェニルやナフチルには、炭素数1〜4程度のアルキ
ル、炭素数1〜4程度のアルコキシ、水酸基などの置換
基が結合してもよい。
する2個の炭素原子とともに環を形成する場合、この環
は、5員環又は6員環が代表的であるが、より大きな環
であってもよく、またその環がヘテロ環である場合のヘ
テロ環原子としては、酸素やイオウなどが挙げられる。
このような環には、ベンゼン環、フラン環、チオフェン
環などが包含される。またこれらの環は置換基を有して
もよく、そのような置換基には、炭素数1〜4程度のア
ルキル、炭素数1〜4程度のアルコキシ、水酸基などが
包含される。
が一緒になって、それらが結合する2個の炭素原子とと
もに環を形成するものや、R4 が水素、アルキル又はア
ルコキシで、R5 がアリールのものなどが好ましい。特
に、R4 とR5 が一緒になって、それらが結合する2個
の炭素原子とともにベンゼン環やフラン環を形成するも
の、あるいはR5 がアリールであるもののように、式
(I)中に現れる炭素−炭素二重結合に加えて、さらに
共役系の二重結合を有する構造単位が好ましい。
する2個の炭素原子とともにベンゼン環を形成する場合
の、式(I)に相当する例としては、下式(Ia)で示さ
れる構造単位が挙げられる。
したとおりであり、R11、R12、R13及びR14は互いに
独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4
のアルコキシ又は水酸基を表す。
が結合する2個の炭素原子とともにフラン環を形成する
場合の、式(I)に相当する例としては、下式(Ib)で
示される構造単位が挙げられる。
義したとおりであり、R21及びR22は互いに独立に、水
素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキ
シ又は水酸基を表す。
(I)に相当する具体例としては、下式(Ic)で示され
る構造単位が挙げられる。
義したとおりであり、 R31、R32、R33、R34及びR
35は互いに独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭
素数1〜4のアルコキシ又は水酸基を表し、R36は水素
又は炭素数1〜4のアルキルを表す。
樹脂は、例えば、下式(IV)
びR6 は先に定義したとおりである)で示される置換ス
チレン系化合物をモノマーとする単独重合又は共重合に
よっても得ることができ、単独重合の場合は実質的に式
(I)で示される構造単位のみの繰り返しになる。特に
フォトレジスト組成物の一成分として用いる場合は、式
(I)で示される構造単位が1〜30モル%の範囲にあ
り、残りが他の構造単位であるのが有利である。
は、例えば、前記したような酸に対して不安定な基を有
するもの、特に下式(V)
に独立に、水素又は炭素数1〜4のアルキルを表し、R
45は炭素数1〜4のアルキルを表し、R46はアルキル若
しくはシクロアルキルを表すか、 又はR45とR46が一
緒になってアルキレン鎖を形成し、このアルキレン鎖は
アルコキシで置換されてもよい)で示される単位や、そ
の前駆体である下式(VI)
に、水素又は炭素数1〜4のアルキルを表す)で示され
るビニルフェノール又はそのα−若しくはβ−置換体由
来の単位などが挙げられる。
ば上記式(V)で示される単位を有することにより、酸
発生剤とともにこの樹脂を含むフォトレジスト組成物
は、ポジ型に作用するようになる。このような単位は、
樹脂中に10〜50モル%の範囲で存在するのが好まし
い。式(V)において、R46がアルキルの場合、その炭
素数は比較的大きくてもよく、例えば20程度の炭素数
をとることもできるが、一般には低級アルキル、例えば
炭素数1〜4程度で十分である。R46がシクロアルキル
の場合は、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘ
プチルなどが該当する。R45とR46が一緒になってアル
キレン鎖を形成する場合の例としては、トリメチレンや
テトラメチレン(それぞれ、R45が結合する炭素原子及
びR46が結合する酸素原子とともに、テトラヒドロフラ
ン環又はテトラヒドロピラン環を形成する)、また炭素
数4〜10程度のアルキレン鎖であって途中で分岐した
ものなどが挙げられ、これらのアルキレン鎖には、メト
キシやエトキシなど、炭素数1〜4程度のアルコキシが
置換していてもよい。
(V)及び/又は式(VI)で示される構造単位を有する
樹脂は、前記式(IV)で示される置換スチレン系化合物
を、下式(VII) 及び/又は下式(VIII)
R46、R51、R52及びR53は先に定義したとおりであ
る)で示されるそれぞれの置換スチレン系化合物ととも
に共重合することによって得ることができる。
のポリビニルフェノール類に前記式(III) で示される酸
ハライドを反応させ、必要に応じてさらに下式(IX)
りであり、R47及びR48は互いに独立に、水素若しくは
炭素数1〜3のアルキルを表すが、両者の合計炭素数は
1〜3であるか、又はR46とR47が一緒になってアルキ
レン鎖を形成し、このアルキレン鎖はアルコキシで置換
されてもよい)で示される不飽和エーテル化合物を反応
させることにより製造することもでき、一般にはこの方
法が有利である。
ビニルフェノール類に式(III) の酸ハライドを反応させ
た段階で、前記式(I)及び式(II)で示される各構造
単位を有する樹脂となり、その後さらに式(IX)の不飽
和エーテル化合物を反応させれば、式(I)及び式(I
I)で示される各構造単位に加えて、下式(Va)で示さ
れる構造単位を有する樹脂となる。
R46は先に定義したとおりである。
は特に限定されないが、p−位にあるものが一般的であ
る。式(II)で示されるポリビニルフェノール類とし
て、代表的には、ポリビニルフェノール及びポリイソプ
ロペニルフェノールが挙げられる。
(Ia)の単位へ導く化合物の具体例としては、 ベンゾ
イルクロリド、2−、3−又は4−メチルベンゾイルク
ロリド、2−、3−又は4−エチルベンゾイルクロリ
ド、2−、3−又は4−ブチルベンゾイルクロリド、2
−、3−又は4−アニソイルクロリド、2−、3−又は
4−tert−ブトキシベンゾイルクロリド、2,3−、
2,4−、2,5−、2,6−、3,4−又は3,5−
ジメチルベンゾイルクロリド、 2,3−、2,4−、
2,5−、2,6−、3,4−又は3,5−ジエチルベ
ンゾイルクロリド、2,3−、2,4−、2,5−、
2,6−、3,4−又は3,5−ジ−tert−ブトキシベ
ンゾイルクロリド、2,3−、2,4−、2,5−、
2,6−、3,4−又は3,5−ジメトキシベンゾイル
クロリド、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6
−、2,4,5−、2,4,6−又は3,4,6−トリ
メチルベンゾイルクロリドなどが、 式(Ib)の単位へ
導く化合物の具体例としては、2−フロイルクロリド、
3−メチル−2−フロイルクロリド、3−エチル−2−
フロイルクロリド、3−メトキシ−2−フロイルクロリ
ド、3−エトキシ−2−フロイルクロリド、4−メチル
−2−フロイルクロリド、4−エチル−2−フロイルク
ロリド、4−メトキシ−2−フロイルクロリド、4−エ
トキシ−2−フロイルクロリド、5−メチル−2−フロ
イルクロリド、5−エチル−2−フロイルクロリド、5
−メトキシ−2−フロイルクロリド、5−エトキシ−2
−フロイルクロリドなどが、そして式(Ic)の単位へ導
く化合物の具体例としては、けい皮酸クロリド、α−メ
チルシンナモイルクロリド、メチル−トランス−シンナ
モイルクロリド、メチル−シス−シンナモイルクロリ
ド、α−メトキシシンナモイルクロリド、メトキシ−ト
ランス−シンナモイルクロリド、メトキシ−シス−シン
ナモイルクロリド、2−メチルシンナモイルクロリド、
2−メトキシシンナモイルクロリド、3−メチルシンナ
モイルクロリド、3−メトキシシンナモイルクロリド、
4−メチルシンナモイルクロリド、4−メトキシシンナ
モイルクロリドなどが、それぞれ挙げられる。
−3−フロイルクロリド、2−エチル−3−フロイルク
ロリド、2−メトキシ−3−フロイルクロリド、2−エ
トキシ−3−フロイルクロリド、4−メチル−3−フロ
イルクロリド、4−エチル−3−フロイルクロリド、4
−メトキシ−3−フロイルクロリド、4−エトキシ−3
−フロイルクロリド、5−メチル−3−フロイルクロリ
ド、5−エチル−3−フロイルクロリド、5−メトキシ
−3−フロイルクロリド及び5−エトキシ−3−フロイ
ルクロリドのような3−フロイルハライド類、2−チオ
フェンカルボニルクロリド及び3−チオフェンカルボニ
ルクロリドのようなチオフェンカルボニルハライド類な
ども、式(III) の酸ハライドとして用いることができ
る。
ノール類を構成する式(II)の単位のうち、式(I)の
単位に変換するのに必要な量用いればよく、例えば、ポ
リビニルフェノール類中の水酸基のうち、1〜30モル
%を式(I)中のエステルに変換したい場合は、ポリビ
ニルフェノール類中の水酸基に対して0.01〜0.3当量
の範囲で、又はそれよりやや多めに用いればよい。
ってアルキレン鎖を形成する場合、このアルキレン鎖と
同式中にあるR48との合計炭素数は、式(V)又は式
(Va)中のR45とR46とで形成されるアルキレン鎖の炭
素数よりも1だけ小さいものとなる。式(IX)示される
不飽和エーテル化合物の具体例としては、エチルビニル
エーテル、メ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、tert−ブチ
ルビニルエーテル、 sec−ブチルビニルエーテル、n−
ペンチルビニルエーテル、シクロペンチルビニルエーテ
ル、n−ヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニ
ルエーテル、エチル1−プロペニルエーテル、メチル1
−プロペニルエーテル、メチルイソプロペニルエーテ
ル、エチル 2−メチル−1−プロペニルエーテル、
2,3−ジヒドロフラン、3,4−ジヒドロ−2H−ピ
ラン、4,5−ジヒドロ−2−メチルフラン、3,4−
ジヒドロ−2−メトキシ−2H−ピラン、3,4−ジヒ
ドロ−2−エトキシ−2H−ピランなどが挙げられる。
を反応させる場合は、ポリビニルフェノール類を構成す
る式(II)の単位のうち、式(Va)の単位に変換するの
に必要な量用いればよく、例えば、ポリビニルフェノー
ル類中の水酸基のうち、10〜50モル%を式(Va)中
のエーテルに変換したい場合は、ポリビニルフェノール
類中の水酸基に対して0.1〜0.5当量の範囲で、又はそ
れよりやや多めに用いればよい。
反応は、式(II)のポリビニルフェノール類を適当な溶
媒に溶解し、塩基性触媒の存在下、式(III) の酸ハライ
ドを加えることによって、行うことができる。
ロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、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
プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートの
ようなグリコールエーテルエステル類、エチルセロソル
ブ、メチルセロソルブ、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
及びジエチレングリコールジメチルエーテルのようなグ
リコールモノ又はジエーテル類、ジエチルエーテル、テ
トラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオ
キソラン及びジイソプロピルエーテルのようなエーテル
類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブ
チル、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プロピオン酸メ
チル及びプロピオン酸エチルのようなエステル類、アセ
トン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘ
キサノン及びメチルイソブチルケトンのようなケトン
類、キシレン及びトルエンのような芳香族炭化水素類な
どを挙げることができる。溶媒は、原料樹脂であるポリ
ビニルフェノール類に対し、1〜100重量倍程度の範
囲で用いられる。
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、アニリン、2−、3−又は4−メチルア
ニリン、4−ニトロアニリン、1−ナフチルアミン及び
2−ナフチルアミンのような1級アミン類;ジブチルア
ミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、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、N−メチルアニリン、ピペリジン及びジフェ
ニルアミンのような2級アミン類;トリエチルアミン、
トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルア
ミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、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、メチルジブチルアミン、メチル
ジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジ
シクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチ
ルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジ
デシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチ
ルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチル
アミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミ
ン、エチルジデシルアミン、トリス〔2−(2−メトキ
シエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールア
ミン及びN,N−ジメチルアニリンのような3級アミン
類;エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン及びヘ
キサメチレンジアミンのようなジアミン類;イミダゾー
ル、ピリジン、4−メチルピリジン、4−メチルイミダ
ゾール及びビピリジンのような不飽和環状アミン類など
が用いられる。塩基性触媒は、酸ハライドに対して1〜
100モル倍程度の範囲で用いられる。
加圧下で行ってもよく、また通常、溶媒又は酸ハライド
の沸点以下の温度で1〜96時間程度行われる。反応終
了後は、抽出や晶析など、通常の後処理操作を施すこと
により、式(I)の構造単位を有する樹脂を溶液として
得るか、又は固体として単離することができる。
テル化合物を反応させる場合は、前記のようにして式
(I)の構造単位が導入された樹脂を、適当な溶媒中、
酸触媒の存在下で行うことができる。この反応において
も、上の酸ハライドとの反応において例示したのと同様
の溶媒を用いることができる。溶媒は、原料樹脂に対し
て1〜100重量倍程度の範囲で用いられる。
び硫酸のような無機酸、トリエチルアミン塩酸塩及びピ
リジン塩酸塩のような無機酸のアミン塩類、蓚酸のよう
な有機カルボン酸、パラトルエンスルホン酸、カンファ
ースルホン酸、n−プロパンスルホン酸及びn−ブタン
スルホン酸のような有機スルホン酸、パラトルエンスル
ホン酸ピリジン塩及びパラトルエンスルホン酸トリエチ
ルアミン塩のような有機スルホン酸のアミン塩類などが
挙げられる。酸触媒は、式(IX)の不飽和エーテル化合
物に対し、0.001〜100モル%程度の範囲で用いら
れる。
加圧下で行ってもよく、また通常、不飽和エーテル化合
物の沸点以下の温度で1〜96時間程度行われる。反応
終了後は、抽出や晶析など、通常の後処理操作を施すこ
とにより、式(II)の単位の一部が式(I)の単位に変
換され、また別の一部が式(Va)の単位に変換された樹
脂を溶液として得るか、又は固体として単離することが
できる。
の樹脂成分として、単独で用いることも、また他の樹脂
と組み合わせて用いることもできる。併用される他の樹
脂としては、前記したような、それ自体ではアルカリに
対して不溶性又は難溶性であるが、酸の作用でアルカリ
可溶性となる樹脂が挙げられる。
場合は、このような樹脂に加えて、通常は酸発生剤が用
いられる。この酸発生剤は、その物質自体に、又はその
物質を含むレジスト組成物に、放射線を照射することに
よって、酸を発生する各種の化合物であることができ、
もちろん、2種以上の化合物の混合物として用いること
もできる。例えば、オニウム塩、有機ハロゲン化合物、
ジアゾメタンジスルホニル骨格を有する化合物、ジスル
ホン系化合物、オルトキノンジアジド化合物、スルホン
酸系化合物などが挙げられる。本発明においては、酸発
生剤として、ジアゾメタンジスルホニル骨格を有する化
合物、ジスルホン系化合物、スルホン酸系化合物などが
好ましく用いられる。酸発生剤となるスルホン酸系化合
物としては、アルキルスルホン酸のエステル、ハロアル
キルスルホン酸のエステル、アリールスルホン酸のエス
テル、カンファースルホン酸のエステルなどを挙げるこ
とができる。また、これらのエステルを構成するアルコ
ール成分としては、ピロガロール、2−又は4−ニトロ
ベンジルアルコール、2,6−ジニトロベンジルアルコ
ール、N−ヒドロキシイミド化合物、オキシム系化合物
などが挙げられる。
合物には、例えば、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−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタンなどが包
含される。ジスルホン系化合物には、例えば、ジフェニ
ル ジスルホン、ジ−p−トリル ジスルホン、フェニ
ル p−トリル ジスルホン、フェニル p−メトキシ
フェニル ジスルホンなどが包含される。またスルホン
酸系化合物には、例えば、N−(フェニルスルホニルオ
キシ)スクシンイミド、N−(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)スクシンイミド、N−(ブチルスルホニル
オキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースル
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)ナフタルイミド、2−ニ
トロベンジル p−トルエンスルホネート、4−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、1,2,3−
ベンゼントリイル トリスメタンスルホネート、1−ベ
ンゾイル−1−フェニルメチル p−トルエンスルホネ
ート(通称ベンゾイントシレート)、2−ベンゾイル−
2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル p−トルエンス
ルホネート(通称α−メチロールベンゾイントシレー
ト)、α−(p−トリルスルホニルオキシイミノ)−4
−メトキシフェニルアセトニトリルなどが包含される。
ジストにおいては、有機塩基化合物をクェンチャーとし
て添加することにより、露光後の引き置きに伴う酸の失
活による性能劣化を改良できることが知られており、本
発明においても、このような有機塩基化合物を配合する
のが好ましい。ここで用いる有機塩基化合物の具体例と
しては、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、アニリン、2−、
3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1
−ナフチルアミン及び2−ナフチルアミンのような1級
アミン類;ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキ
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、N−メチルアニリン、
ピペリジン及びジフェニルアミンのような2級アミン
類;トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピ
ルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、ト
リヘキシルアミン、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、メチル
ジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘ
キシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチル
ジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジ
ノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチル
アミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルア
ミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミ
ン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ト
リス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、
トリイソプロパノールアミン及びN,N−ジメチルアニ
リンのような3級アミン類;エチレンジアミン、テトラ
メチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンのような
ジアミン類;イミダゾール、ピリジン、4−メチルピリ
ジン、4−メチルイミダゾール及びビピリジンのような
不飽和環状アミン類などが挙げられる。これらの有機塩
基化合物は、それぞれ単独で、又は2種類以上混合して
使用することができる。本発明においては特に、3級ア
ミンの使用が好ましい。これらの有機塩基化合物のなか
では、基板上に形成されたレジスト膜のプリベーク後
も、このレジスト膜中に残存して効果を発揮するよう、
プリベークの温度で蒸発しないもの、具体的には150
℃以上の沸点を有するものが好ましい。
造単位を有する樹脂をフォトレジストの一成分として用
いる場合、そのフォトレジストを構成する樹脂成分全体
のうち、式(I)の構造単位、好ましくはさらに式(I
I)の構造単位、より好ましくはさらに式(Va)の構造
単位を有する樹脂が30重量%以上となるようにするの
が有利である。特に透過度を小さくしたい場合は、この
樹脂を樹脂成分全体のうち50重量%以上とすることも
でき、もちろん、樹脂成分がすべてこの樹脂で占められ
ていてもよい。樹脂成分とともに酸発生剤を配合して、
化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物とする場合、そ
の組成物の好ましい組成比は、この組成物中の全固形分
重量を基準に、樹脂成分が50〜98重量%、より好ま
しくは75〜98重量%の範囲、酸発生剤が0.05〜2
0重量%の範囲である。また、有機塩基化合物を配合す
る場合は、0.001〜10重量%の範囲で用いるのが好
ましい。本発明のフォトレジスト組成物は、必要に応じ
てさらに、溶解抑止剤、増感剤、染料、接着性改良剤な
ど、この分野で慣用されている各種の添加物を含有する
こともできる。これらの添加剤を用いる場合、それらの
量は合計で、組成物中の全固型分重量に対して20重量
%程度までである。
分濃度が10〜50重量%となるように、上記各成分を
溶剤に混合してレジスト溶液が調製され、シリコンウェ
ハなどの基体上に塗布される。ここで用いる溶剤は、各
成分を溶解するものであればよく、この分野で通常用い
られているものであることができる。例えば、エチルセ
ロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、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
プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートの
ようなグリコールエーテルエステル類、エチルセロソル
ブ、メチルセロソルブ、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
及びジエチレングリコールジメチルエーテルのようなグ
リコールモノ又はジエーテル類、乳酸エチル、酢酸ブチ
ル及びピルビン酸エチルのようなエステル類、2−ヘプ
タノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンの
ようなケトン類、キシレンのような芳香族炭化水素類な
どが挙げられる。これらの溶剤は、それぞれ単独で、又
は2種以上組み合わせて用いることができる。
の後通常、プリベーク、パターニング露光、PEB、ア
ルカリ現像液による現像の各工程を経て、パターンが形
成される。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を
表す%及び部は、特記ないかぎり重量基準である。
−ビニルフェノール単位として0.67モル)及びプロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート800g
を仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、60
℃、20Torrで減圧蒸留して、溶媒のプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート260gを留去し
た。この樹脂溶液に、トリエチルアミン10.1g(0.1
0モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対し
て0.15当量)を加えた。その溶液を50℃に加熱した
後、ベンゾイルクロリド9.4g(0.067モル、ポリ
(p−ビニルフェノール)の水酸基に対して0.1当量)
を滴下した。50℃で3時間撹拌後、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート48g、メチルイソ
ブチルケトン533g及び0.5%蓚酸水溶液406gを
加えて分液した。この有機層に0.5%蓚酸水溶液406
gを加えて分液する操作を2回行い、洗浄した。さらに
得られた有機層を、イオン交換水406gで3回水洗分
液した。この有機層から溶媒を留去して濃縮し、樹脂溶
液263gを得た。
分濃度は34.9%であった。また、核磁気共鳴(NM
R)測定により、ポリ(p−ビニルフェノール)中の水
酸基のうち、ベンゾイル化されたものの割合(保護率)
を求めたところ、9.6%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(1a)で得られた樹脂溶液125g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.33モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.045g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート573gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた196gの樹脂溶液を20℃に冷却した後、
滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル8.9g(0.1
2モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対し
て0.36当量)を10分かけて滴下した。25℃で3時
間撹拌後、メチルイソブチルケトン131g及びイオン
交換水84gを加えて分液した。得られた有機層を、イ
オン交換水84gで3回水洗分液した。この有機層から
溶媒を留去して濃縮した後、プロピレングリコールモノ
メチルアセテートを235g加えてさらに溶媒を留去す
ることにより溶媒置換し、樹脂のプロピレングリコール
モノメチルエーテルアセテート溶液163gを得た。
分濃度は29.1%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は32.0%、ベンゾイ
ル化されたものの割合は9.6%であった。この樹脂は、
次式の各構造単位からなり、これを樹脂R1とする。
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、560gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。その溶液を50℃に加
熱した後、2−フロイルクロリド6.0g(0.046モ
ル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対して
0.05当量)を滴下した。 50℃で3時間撹拌後、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート22
8g、メチルイソブチルケトン880g及び0.5%蓚酸
水溶液665gを加えて分液した。この有機層に0.5%
蓚酸水溶液665gを加えて分液する操作を2回行い、
洗浄した。得られた有機層をさらにイオン交換水665
gで3回水洗分液した。この有機層から溶媒を留去して
濃縮し、樹脂溶液437gを得た。
分濃度は29.1%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、2−
フロイル化されたものの割合(保護率)を求めたとこ
ろ、3.9%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(2a)で得られた樹脂溶液85.8g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.20モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.028g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート389gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた257.3gの樹脂溶液を20℃に冷却した
後、滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル5.5g
(0.076モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.38当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート7
2g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得ら
れた有機層を、イオン交換水166gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを154g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルアセテート溶液89gを
得た。
分濃度は29.1%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は31%、2−フロイ
ル化されたものの割合は3.9%であった。この樹脂は、
次式の各構造単位からなり、これを樹脂R2とする。
ゾイル化 フラスコに、ポリ(p−ビニルフェノール)110g
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、697gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。その溶液を50℃に加
熱した後、4−n−ブチルベンゾイルクロリド9.0g
(0.046モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.05当量)を滴下した。50℃で3時間撹
拌後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート367g、メチルイソブチルケトン880g及び
0.5%蓚酸水溶液666gを加えて分液した。この有機
層に0.5%蓚酸水溶液666gを加えて分液する操作を
2回行い、洗浄した。さらに得られた有機層を、イオン
交換水666gで3回水洗分液した。この有機層から溶
媒を留去して濃縮し、樹脂溶液423gを得た。
分濃度は30.5%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、4−
n−ブチルベンゾイル化されたものの割合(保護率)を
求めたところ、5.4%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(3a)で得られた樹脂溶液82.0g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.19モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.026g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート393gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた243gの樹脂溶液を20℃に冷却した後、
滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル5.2g
(0.072モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.38当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5
8g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得ら
れた有機層を、イオン交換水166gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを182g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルアセテート溶液を88.2
g得た。
分濃度は30.3%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は30%、4−n−ブ
チルベンゾイル化されたものの割合は5.4%であった。
この樹脂は、次式の各構造単位からなり、これを樹脂R3
とする。
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、606gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。その溶液を50℃に加
熱した後、4−アニソイルクロリド7.8g(0.046モ
ル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対して0.0
5当量)を滴下した。 50℃で3時間撹拌後、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート275
g、メチルイソブチルケトン880g及び0.5%蓚酸水
溶液666gを加えて分液した。この有機層に0.5%蓚
酸水溶液666gを加えて分液する操作を2回行い、洗
浄した。さらに得られた有機層をイオン交換水666g
で3回水洗分液した。この有機層から溶媒を留去して濃
縮し、樹脂溶液440gを得た。
分濃度は28.9%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、4−
アニソイル化されたものの割合(保護率)を求めたとこ
ろ、5.0%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(4a)で得られた樹脂溶液86.5g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.20モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.026g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート388gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。 濃
縮で得られた260gの樹脂溶液を20℃に冷却した
後、滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル5.4g
(0.074モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.38当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート3
0g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得ら
れた有機層を、イオン交換水166gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを139g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルアセテート溶液を91.9
g得た。
分濃度は30.4%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は30%、 4−アニ
ソイル化されたものの割合は5.0%であった。この樹脂
は次式の各構造単位からなり、これを樹脂R4とする。
ベンゾイル化 フラスコに、ポリ(p−ビニルフェノール)110g
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、661gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。その溶液を50℃に加
熱した後、4−tert−ブトキシベンゾイルクロリド9.0
g(0.046モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.05当量)を滴下した。50℃で3時間撹
拌後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート331g、メチルイソブチルケトン880g及び
0.5%蓚酸水溶液666gを加えて分液した。この有機
層に0.5%蓚酸水溶液666gを加えて分液する操作を
2回行い、洗浄した。さらに得られた有機層を、イオン
交換水666gで3回水洗分液した。この有機層から溶
媒を留去して濃縮し、樹脂溶液475gを得た。
分濃度は27.2%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、4−
tert−ブトキシベンゾイル化されたものの割合(保護
率)を求めたところ、4.7%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(5a)で得られた樹脂溶液92.0g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.20モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.026g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート382gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた186gの樹脂溶液を20℃に冷却した後、
滴下ロートを用いて、エチルビニルエーテル5.2g
(0.072モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.36当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1
04g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得
られた有機層をイオン交換水166gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを141g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液
を85.0g得た。
分濃度は32.6%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は30%、4−tert−
ブトキシベンゾイル化されたものの割合は4.7%であっ
た。この樹脂は、次式の各構造単位からなり、これを樹
脂R5とする。
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、681gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。その溶液を50℃に加
熱した後、3−アニソイルクロリド7.8g(0.046モ
ル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対して0.0
5当量)を滴下した。 50℃で3時間撹拌後、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート351
g、メチルイソブチルケトン880g及び0.5%蓚酸水
溶液666gを加えて分液した。この有機層に0.5%蓚
酸水溶液666gを加えて分液する操作を2回行い、洗
浄した。さらに得られた有機層をイオン交換水666g
で3回水洗分液した。この有機層から溶媒を留去して濃
縮し、樹脂溶液466gを得た。
分濃度は27.9%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、3−
アニソイル化されたものの割合(保護率)を求めたとこ
ろ、5.5%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(6a)で得られた樹脂溶液90.7g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.20モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.026g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート384gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた203gの樹脂溶液とを20℃に冷却した
後、滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル5.1g
(0.071モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.36当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート8
7g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得ら
れた有機層を、イオン交換水166gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを168g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルアセテート溶液を10
2.5g得た。
分濃度は26.8%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は30%、 3−アニ
ソイル化されたものの割合は5.5%であった。この樹脂
は次式の各構造単位からなり、これを樹脂R6とする。
(p−ビニルフェノール単位として0.92モル)及びプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13
20gを仕込んで攪拌し、樹脂を溶解させた。溶解後、
60℃、20Torrで減圧蒸留して、695gの溶媒を留
去した。この樹脂溶液に、トリエチルアミン9.3g
(0.092モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.1当量)を加えた。 その溶液を50℃に
加熱した後、 けい皮酸クロリド7.6g(0.046モ
ル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基に対して
0.05当量)を滴下した。 50℃で3時間撹拌後、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート36
5g、メチルイソブチルケトン880g及び0.5%蓚酸
水溶液666gを加えて分液した。この有機層に0.5%
蓚酸水溶液666gを加えて分液する操作を2回行い、
洗浄した。さらに得られた有機層をイオン交換水666
gで3回水洗分液した。この有機層から溶媒を留去して
濃縮し、樹脂溶液461gを得た。
分濃度は28.0%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、シン
ナモイル化されたものの割合(保護率)を求めたとこ
ろ、5.2%であった。
シエチル化 フラスコに、上記(7a)で得られた樹脂溶液89.3g(元
のp−ビニルフェノール単位として0.20モル)、パラ
トルエンスルホン酸1水和物0.026g及びプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート388gを仕
込んで攪拌し、65℃、20Torrで減圧濃縮した。濃縮
で得られた145gの樹脂溶液を20℃に冷却した後、
滴下ロートを用いてエチルビニルエーテル5.3g
(0.073モル、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸
基に対して0.37当量)を10分かけて滴下した。25
℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン200g、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1
45g及びイオン交換水166gを加えて分液した。得
られた有機層を、イオン交換水166gで2回水洗分液
した。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロ
ピレングリコールモノメチルアセテートを168g加え
てさらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂の
プロピレングリコールモノメチルアセテート溶液を8
5.6g得た。
分濃度は32.3%であった。また、NMR測定より、ポ
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−エ
トキシエチル化されたものの割合は30%、シンナモイ
ル化されたものの割合は5.2%であった。この樹脂は、
次式の各構造単位からなり、これを樹脂R7とする。
−エトキシエチル化) フラスコに、ポリビニルフェノール40.0g(p−ビニ
ルフェノール単位として0.33モル)、パラトルエンス
ルホン酸1水和物0.057g及びメチルイソブチルケト
ン480gを仕込んで攪拌し、60℃、60Torrで減圧
濃縮した。濃縮で得られた258gの樹脂溶液を20℃
に冷却した後、滴下ロートを用いてエチルビニルエーテ
ル12.0g(0.17モル、ポリ(p−ビニルフェノー
ル)の水酸基に対して0.5当量)を10分かけて滴下し
た。25℃で3時間撹拌後、メチルイソブチルケトン9
8g及びイオン交換水124gを加えて分液した。得ら
れた有機層を、イオン交換水124gで2回水洗分液し
た。この有機層から溶媒を留去して濃縮した後、プロピ
レングリコールモノメチルアセテートを396g加えて
さらに溶媒を留去することにより溶媒置換し、樹脂のプ
ロピレングリコールモノメチルアセテート溶液を152
g得た。
分濃度は33.3%であった。また、NMR測定により、
ポリ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち、1−
エトキシエチル化されたものの割合(保護率)を求めた
ところ、38%であった。この樹脂は次式の各構造単位
からなり、これを樹脂R8とする。
メチルエーテルアセテート溶液を樹脂の固形分換算で
9.1部、合成例8で合成した樹脂R8のプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート溶液を樹脂の固形分
換算で4.4部、酸発生剤としてのビス(シクロヘキシル
スルホニル)ジアゾメタン0.5部、メチルジオクチルア
ミン0.011部、及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を用い、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテートが合計で65部となるように
して混合し、溶解した。この溶液を孔径0.1μm のフッ
素樹脂製フィルタで濾過して、レジスト液を調製した。
ピンコーターを用いて、上記レジスト液を乾燥後の膜厚
が0.72μm となるように塗布した。次いでこのシリコ
ンウェハを、ホットプレート上にて90℃で90秒間プ
リベークした。プリベーク後の塗膜を、パターンを有す
るクロムマスクを介して、248nmの露光波長を有する
KrFエキシマレーザーステッパー〔(株)ニコン製の
“NSR-2205 EX12B”、NA=O.55,σ=0.8〕を用い、露光量
を段階的に変化させて露光処理した。露光後のウェハを
ホットプレート上にて100℃で90秒間加熱してPE
Bを行い、露光部の脱保護基反応を行った。これをテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.38%水
溶液で現像して、ポジ型パターンを得た。
たところ、35mJ/cm2 の露光量で0.18μm の微細パ
ターンをプロファイルよく解像していた。ここで、35
mJ/cm2 は、0.25μmのラインアンドスペースパター
ンが1:1となる露光量(実効感度)に相当し、0.18
μm は、実効感度の露光量で分離するラインアンドスペ
ースの最少寸法(解像度)に相当する。また、このレジ
ストをガラスウェハに塗布し、フィルム状態での248
nmの波長の光の透過率を測定したところ、レジスト膜1
μm あたりの透過率は28%であった。
をそれぞれの量用い、また適用例1で用いたメチルジオ
クチルアミンに代えて表1記載の有機塩基をそれぞれの
量用い、比較例1ではさらに安息香酸フェニルを1.4部
用い、その他は適用例1と同様にして実験を行った。比
較例1で安息香酸フェニルを添加しないレジストは、透
過率が大きいため、その透過率が適用例のものと同程度
になるよう、そこに安息香酸フェニルを添加した。これ
らの例で得られた結果を表1に併せて示す。なお、表1
中、「有機塩基」の欄に記載した記号は次の化合物を意
味する。
ミン
の欄に示した露光量で、同じく表1の解像度の欄に示し
た寸法の微細パターンをプロファイルよく解像していた
が、比較例1では、30mJ/cm2 の露光量で0.30μm
の微細パターンを解像していたものの、パターントップ
の膜減りが大きく、根元しか残らない状態であった。
造単位を有する樹脂をフォトレジスト中に含有させるこ
とで、透過率の調整が可能となり、かつ透過率を低下さ
せても優れた解像性及び優れたプロファイルを示し、高
精度の微細なフォトレジストパターンを形成することが
できる。前記式(I)及び式(II)の各構造単位を有す
る樹脂は、かかる目的のために特に有用である。
Claims (16)
- 【請求項1】下式(I) (式中、R1 、R2 及びR3 は互いに独立に、水素又は
炭素数1〜4のアルキルを表し、R4 は水素、炭素数1
〜4のアルキル若しくは炭素数1〜4のアルコキシを表
し、R5 は水素、アルキル若しくはアリールを表すか、
又はR4 とR5 が一緒になって、それらが結合する2個
の炭素原子とともに環を形成し、この環はヘテロ環であ
ってもよく、そしてR6 は水素、炭素数1〜4のアルキ
ル、炭素数1〜4のアルコキシ又は水酸基を表す)で示
される構造単位を有する樹脂を含有することを特徴とす
るフォトレジスト組成物。 - 【請求項2】樹脂中の式(I)で示される構造単位が1
〜30モル%である請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】式(I)で示される構造単位が、下式(I
a) (式中、R1 、R2 、R3 及びR6 は請求項1で定義し
たとおりであり、R11、R12、R13及びR14は互いに独
立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4の
アルコキシ又は水酸基を表す)に相当する請求項1又は
2記載の組成物。 - 【請求項4】式(I)で示される構造単位が、下式(I
b) (式中、R1 、R2 、R3 及びR6 は請求項1で定義し
たとおりであり、R21及びR22は互いに独立に、水素、
炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキシ又
は水酸基を表す)に相当する請求項1又は2記載の組成
物。 - 【請求項5】式(I)で示される構造単位が、下式(I
c) (式中、R1 、R2 、R3 及びR4 は請求項1で定義し
たとおりであり、R31、R32、R33、R34及びR35は互
いに独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1
〜4のアルコキシ又は水酸基を表し、R36は水素又は炭
素数1〜4のアルキルを表す)に相当する請求項1又は
2記載の組成物。 - 【請求項6】さらに酸発生剤を含有する化学増幅型のフ
ォトレジスト組成物であって、前記樹脂が、さらに下式
(V) (式中、R41、R42、R43及びR44は互いに独立に、水
素又は炭素数1〜4のアルキルを表し、R45は炭素数1
〜4のアルキルを表し、R46はアルキル若しくはシクロ
アルキルを表すか、 又はR45とR46が一緒になってア
ルキレン鎖を形成し、このアルキレン鎖はアルコキシで
置換されてもよい)で示される構造単位を有し、ポジ型
に作用する請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項7】樹脂中の式(V)で示される構造単位が1
0〜50モル%である請求項6記載の組成物。 - 【請求項8】前記樹脂が、さらに下式(VI) (式中、R51、R52及びR53は互いに独立に、水素又は
炭素数1〜4のアルキルを表す)で示される構造単位を
有する請求項6又は7記載の組成物。 - 【請求項9】別の樹脂成分として、式(I)の構造単位
を持たず、それ自体ではアルカリに対して不溶性又は難
溶性であるが、酸の作用でアルカリ可溶性となる樹脂を
含有する請求項6、7又は8記載の組成物。 - 【請求項10】さらに有機塩基化合物を含有する請求項
6〜9のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項11】下式(I)及び(II) (式中、R1 、R2 及びR3 は互いに独立に、水素又は
炭素数1〜4のアルキルを表し、R4 は水素、炭素数1
〜4のアルキル若しくは炭素数1〜4のアルコキシを表
し、R5 は水素、アルキル若しくはアリールを表すか、
又はR4 とR5 が一緒になって、それらが結合する2個
の炭素原子とともに環を形成し、この環はヘテロ環であ
ってもよく、そしてR6 は水素、炭素数1〜4のアルキ
ル、炭素数1〜4のアルコキシ又は水酸基を表す)で示
される各構造単位を有する樹脂。 - 【請求項12】式(I)で示される構造単位が、下式
(Ia) (式中、R1、R2、R3 及びR6 は請求項11で定義し
たとおりであり、R11、R12、R13及びR14は互いに独
立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4の
アルコキシ又は水酸基を表す)に相当する請求項11記
載の樹脂。 - 【請求項13】式(I)で示される構造単位が、下式
(Ib) (式中、R1 、R2 、R3 及びR6 は請求項11で定義
したとおりであり、R21及びR22は互いに独立に、水
素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキ
シ又は水酸基を表す)に相当する請求項11記載の樹
脂。 - 【請求項14】式(I)で示される構造単位が、下式
(Ic) (式中、R1、R2、R3 及びR4 は請求項11で定義し
たとおりであり、R31、R32、R33、R34及びR35は互
いに独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数1
〜4のアルコキシ又は水酸基を表し、R36は水素又は炭
素数1〜4のアルキルを表す)に相当する請求項11記
載の樹脂。 - 【請求項15】さらに、下式(Va) (式中、R1、R2及びR3 は請求項11で定義したとお
りであり、R44は水素又は炭素数1〜4のアルキルを表
し、R45は炭素数1〜4のアルキルを表し、R46はアル
キル若しくはシクロアルキルを表すか、又はR45とR46
が一緒になってアルキレン鎖を形成し、このアルキレン
鎖はアルコキシで置換されてもよい)で示される構造単
位を有する請求項11〜14のいずれかに記載の樹脂。 - 【請求項16】R1 及びR2 が水素であり、R3 が水素
又はメチルである請求項11〜15のいずれかに記載の
樹脂。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07903398A JP3546687B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | フォトレジスト組成物 |
SG1999001534A SG71202A1 (en) | 1998-03-26 | 1999-03-24 | Photoresist compositions |
EP99106059A EP0945764B1 (en) | 1998-03-26 | 1999-03-25 | Photoresist composition |
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