JPH10306120A - 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

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

Info

Publication number
JPH10306120A
JPH10306120A JP10053361A JP5336198A JPH10306120A JP H10306120 A JPH10306120 A JP H10306120A JP 10053361 A JP10053361 A JP 10053361A JP 5336198 A JP5336198 A JP 5336198A JP H10306120 A JPH10306120 A JP H10306120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
hydrogen atom
branched
linear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10053361A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3942263B2 (ja
Inventor
Tsunehiro Nishi
恒寛 西
Jun Hatakeyama
畠山  潤
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
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP05336198A priority Critical patent/JP3942263B2/ja
Publication of JPH10306120A publication Critical patent/JPH10306120A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3942263B2 publication Critical patent/JP3942263B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース樹脂としてレジスト材料に配合した場
合、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及びパターン形成
方法を提供する。 【解決手段】 分子内に少なくとも1個以上の水酸基及
び/又はカルボキシル基を有しその水酸基及び/又はカ
ルボキシル基の水素原子の一部又は全部が一般式(1)
で示される基により置換されている重量平均分子量1,
000〜500,000の高分子化合物をベース樹脂と
して用い、これに酸発生剤、溶解制御剤、塩基性化合
物、≡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。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子内に少なくと
も1個の水酸基及び/又はカルボキシル基を有する高分
子化合物がその水酸基及び/又はカルボキシル基の水素
原子の一部又は全部を上記一般式(1)で示される基に
より置換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コ
ントラストが大幅に高く、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及び
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】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、0.5μ
m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ポ
ジ型レジスト材料(特公平2−27660号,特開昭6
3−27829号公報記載)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
ス樹脂、酸発生剤、酸不安定基を有する溶解阻止剤から
なる三成分系が知られている。例えば、特開昭62−1
15440号公報にはポリ-p-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。更に、特開平6−10
0488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。
【0005】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、空気中の塩基
性化合物と反応して失活する結果、酸不安定基の分解が
起こりにくくなり、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
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、アルカリに対する溶
解阻止効果を得るために嵩高い基や高置換率体を使用す
ると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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】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及びパターン形成方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】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
て得られる分子内に少なくとも1個の水酸基及び/又は
カルボキシル基を有しその水酸基及び/又はカルボキシ
ル基の水素原子の一部又は全部が上記一般式(1)で示
される基により置換されている重量平均分子量1,00
0〜500,000の新規高分子化合物、これをベース
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、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が、
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−COO
H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
ト材料及びパターン形成方法として非常に有効であるこ
とを知見した。
【0008】即ち、本発明は下記の高分子化合物を提供
する。 〔I〕分子内に少なくとも1個の水酸基及び/又はカル
ボキシル基を有しその水酸基の水素原子及び/又はカル
ボキシル基の水素原子の一部又は全部が下記一般式
(1)で示される基により置換されていることを特徴と
する重量平均分子量1,000〜500,000の高分
子化合物。
【化9】 (式中、R1 、R2 は、水素原子、又は炭素数1〜6の
直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基を示す。R
3 は、炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよいn+
1価の炭化水素基を示す。R1 とR2 、R1 とR3 、R
2 とR3 、又はR 1 とR2 とR3 とは環を形成していて
もよく、環を形成する場合、R1 、R2 は、2価又は3
価の炭素数1〜6の炭化水素基、R3 は、n+2価又は
n+3価の炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよい
炭化水素基を示す。R4 は、炭素数1〜18のヘテロ原
子を有してもよい1価の炭化水素基又はアルコキシ基を
示す。nは、1〜6の整数である。)
【0009】〔II〕下記一般式(2)で示される繰り返
し単位を有する重量平均分子量1,000〜500,0
00の高分子化合物。
【化10】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
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。R7 は、上記一般式(1)で表される基を
示す。R8 は、酸不安定基を示す。R9 は、水素原子又
はシアノ基を示す。R10は、水素原子、シアノ基、又は
COOY(Yは、水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖
状、分岐状、若しくは環状のアルキル基を示す。)を示
す。R9 とR 10は、互いに結合して−CO−O−CO−
となっていても良い。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。x1、z1
は、0又は正の整数、y1は、正の整数であり、x1+y1
z1≦5を満足する数である。p1、p2、q1、q2、r1、r
2は、モル比率を表し、p1+p2+q1+q2+r1+r2=1を
満足し、いずれも0又は正数である。p1とp2は同時に0
となることはなく、また、r1とr2は同時に0となること
はなく、0≦p1≦0.8、0≦p2≦0.8、0≦q1
0.4、0≦q2≦0.4、0<p1+p2+q1+q2≦0.8
を満足する数である。〕
【0010】〔III 〕下記一般式(3)で示される繰り
返し単位を有する重量平均分子量1,000〜500,
000の高分子化合物。
【化11】 (上式中、R5 、R6 、R7 、R8 、x、y、x1、y1
z1は、上記と同様の意味を示す。p1、p3、q1、q3、r1
r3は、モル比率を表し、p1+p3+q1+q3+r1+r3=1を
満足する。p1、r1は、正数、p3、q1、q3、r3は、0又は
正数であり、p3、q3、r3は、同時に0となることはな
く、0<p1≦0.8、0≦p3≦0.8、0≦q1≦0.
4、0≦q3≦0.4、0<p1+p3+q1+q3≦0.8を満
足する数である。)
【0011】〔IV〕下記一般式(4)で示される繰り返
し単位を有する重量平均分子量1,000〜500,0
00の高分子化合物。
【化12】 (上式中、R6 、R7 、R8 は、上記と同様の意味を示
す。x2は、0又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2
+y2≦4を満足する数である。x3、z3は、0又は正の整
数、y3は、正の整数であり、x3+y3+z3≦4を満足する
数である。p、q、rは、モル比率を表し、p+q+r
=1を満足する。p、rは、正数、qは、0又は正数で
あり、0<p≦0.8、0≦q≦0.4、0<p+q≦
0.8を満足する数である。)
【0012】なお、上記一般式(1)〜(4)で示され
る繰り返し単位のうち、フェノール性水酸基及び/又は
カルボキシル基の水素原子を、0モル%を超え50モル
%以下の割合で下記一般式(CR1)及び/又は(CR2)
で示されるC−O−C基を有する基で置換することによ
り分子内及び/又は分子間で架橋される態様であっても
よい。
【化13】 (式中、R12、R13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、R12
13とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
12、R13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。R14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。cは1〜7の整数であり、dは
0又は1〜10の整数である。Aは、c+1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。)
【0013】また、本発明は下記の化学増幅ポジ型レジ
スト材料を提供する。 〔V〕有機溶剤(A)と、ベース樹脂(B)として、
〔I〕、〔II〕、 III 又は〔IV〕の高分子化合物と、
酸発生剤(C)と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。
【0014】〔VI〕更に、ベース樹脂(B)とは別のベ
ース樹脂(D)として、下記一般式(5)及び/又は
(6)及び/又は(7)で示される繰り返し単位を有す
る高分子化合物の水酸基の水素原子及び/又はカルボキ
シル基の水素原子が酸不安定基により全体として平均0
モル%〜80モル%の割合で部分置換されている重量平
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。
【化14】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
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。R9 は、水素原子又はシアノ基を示す。R
10は、水素原子、シアノ基、又はCOOY(Yは、水素
原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
アルキル基を示す。)を示し、R9 とR10は、互いに結
合して−CO−O−CO−となっていても良い。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。r1、r2は、モル比率であり、r1+r2
=1を満足し、r1、r2は、0又は正数であり、r1とr2
同時に0となることはない。)
【化15】 (上式中、R5 、R6 、x、yは、上記と同様の意味を
示す。r1、r3は、モル比率を表し、r1+r3=1を満足
し、r1とr3は、正数である。)
【化16】 (上式中、R6 は、上記と同様の意味を示す。x2は、0
又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2+y2≦4を満
足する数である。)
【0015】〔VII〕更に、溶解抑制剤(E)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。 〔VIII〕更に、添加剤として塩基性化合物(F)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。 〔IX〕更に、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(G)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。〔X〕更
に、紫外線吸収剤(H)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。 〔XI〕更に、アセチレンアルコール誘導体(I)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。
【0016】更に、本発明は、下記のパターン形成方法
を提供する。 〔XII 〕(i)上記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。
【0017】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、特に、水酸
基及び/又はカルボキシル基の水素原子の一部又は全部
が上記一般式(1)で示される基により置換されている
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。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、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がある。ま
た、一方、側鎖のフェノール性水酸基の水素原子をtert
−ブトキシカルボニル基で置換し、それをレジスト材料
に配合した場合、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。このような高分子化合物に対
して、上述したように水酸基及び/又はカルボキシル基
の水素原子の一部又は全部が上記一般式(1)で示され
る基により置換されている高分子化合物を用いたレジス
ト材料は、側鎖をアルコキシアルキル基で保護したポリ
マーにおける耐熱性が低い欠点、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
しやすい欠点を解消するものである。
【0018】一方、本願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アルコキシアルキル基に匹
敵する酸不安定性とtert−ブトキシカルボニル基に匹敵
するアルカリ溶解阻止性を有する上記一般式(1)で示
される基によって保護されているため、レジスト膜の未
露光部におけるアルカリに対する溶解性は十分に低く抑
えられているが、レジスト膜の露光部では上記一般式
(1)で示される基の脱離が迅速に進行するため、アル
カリ溶解速度が未露光部に比べ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。
【0019】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、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。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき更に詳細に説
明する。本発明の新規高分子化合物は、分子内に少なく
とも1個の水酸基及び/又はカルボキシル基を有しその
水酸基の水素原子及び/又はカルボキシル基の水素原子
の一部又は全部が下記一般式(1)で示される基により
置換されていることを特徴とする重量平均分子量1,0
00〜500,000の高分子化合物である。
【化17】 ここで、R1 、R2 は、水素原子、又は炭素数1〜6の
直鎖状、分岐状、若しく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、シクロペンチル
基、シクロヘキシル基等を例示できる。 R 3 は、炭素
数1〜18のヘテロ原子を有してもよいn+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、更に酸素原子を有する例えばア
ルコキシアルキル基等で、それぞれn+1個の水素原子
が除去されたものを例示できる。R1 とR2 、R1 とR
3 、R2 とR3 、又はR1 とR2 とR3 とは環を形成し
ていてもよく、環を形成する場合、R1 、R2 は、2価
又は3価の炭素数1〜6の炭化水素基、R3 は、n+2
価又はn+3価の炭素数1〜18のヘテロ原子を有して
もよい炭化水素基を示す。R4 は、炭素数1〜18のヘ
テロ原子を有してもよい1価の炭化水素基又はアルコキ
シ基を示し、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、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、更に酸素原子
を有する例えばアルコキシアルキル基等を例示でき、ア
ルコキシ基としては直鎖状、分岐状又は環状のアルコキ
シ基を例示できる。nは、1〜6の整数である。本発明
の対象となる高分子化合物は、分子内に少なくとも1個
の水酸基及び/又はカルボキシル基を有すればよい。こ
の高分子化合物の具体例としては、ポリヒドロキシスチ
レン、α−メチルポリヒドロキシスチレン、部分水素添
加ポリヒドロキシスチレン、部分水素添加α−メチルポ
リヒドロキシスチレン、ポリアクリレート樹脂、ポリメ
タクリレート樹脂、ヒドロキシスチレン−アクリル酸共
重合体、ヒドロキシスチレン−メタクリル酸共重合体、
α−メチルヒドロキシスチレン−アクリル酸共重合体、
α−メチルヒドロキシスチレン−メタクリル酸共重合
体、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられる。重量平
均分子量1,000〜500,000の高分子化合物と
した理由は、後述する。
【0021】また、本発明の高分子化合物は、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
とすることができる。
【化18】 ここで、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R
6 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、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基等を例示できる。R7 は、上記
一般式(1)で表される基を示す。R8 は、酸不安定基
を示す。R9 は、水素原子又はシアノ基を示す。R
10は、水素原子、シアノ基、又はCOOYを示し、Y
は、水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、若
しくは環状のアルキル基を示し、R9 とR10は、互いに
結合して−CO−O−CO−となっていても良い。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。x1、z1は、0又は正の整数、y
1は、正の整数であり、x1+y1+z1≦5を満足する数で
あるが、y1は、1〜3、特に1〜2であることが好まし
い。
【0022】R8 の酸不安定基としては、種々選定され
るが、特に下記式(8)で示される基、(9)で示され
る基、炭素数4〜20の三級アルキル基、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、又は
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。
【化19】 上式中、R15、R16は、水素原子、又は炭素数1〜8、
好ましくは炭素数1〜6、更に好ましくは1〜5の直鎖
状、分岐状若しくは環状のアルキル基を示す。R17は、
炭素数1〜18、好ましくは1〜10、更に好ましくは
1〜8の酸素原子等のヘテロ原子を有していてもよい1
価の炭化水素基を示す。R15とR16、R15とR17、R16
とR17とは環を形成していてもよく、環を形成する場合
には、R15、R16、R17は、それぞれ炭素数1〜18、
好ましくは1〜10、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。R18は、炭素数4〜2
0、好ましくは4〜15、更に好ましくは4〜10の三
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(8)で示される基を示す。また、aは、
0又は1〜6の整数である。R15、R16の炭素数1〜6
の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、
1 、R2 で説明したものと同様の基が挙げられる。
【0023】R17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-メトキシフェニル基、p-メ
チルフェニル基、p-エチルフェニル基等のアリール基、
ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基や、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。
【化20】
【0024】また、R18の炭素数4〜20の三級アルキ
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。R18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。R18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。
【化21】
【0025】上記式(8)で表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若しくは分岐状アセ
タール、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等が挙げられ、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。
【0026】一方、上記式(9)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、
tert−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の三級アルキル基、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、R14で説明
したのと同様の基が挙げられる。
【0027】更に、上記式(2)において、p1、p2
q1、q2、r1、r2は、モル比率を表し、p1+p2+q1+q2
r1+r2=1を満足する。p1、p2、q1、q2、r1、r2は、0
又は正数であり、p1とp2、r1とr2が同時に0となること
はなく、0≦p1≦0.8、0≦p2≦0.8、0≦q1
0.4、0≦q2≦0.4、0<p1+p2+q1+q2≦0.
8、を満足する数である。上記式(2)における繰り返
し単位の配列については、各単位が離れて存在して全体
として高分子鎖を形成するランダム配列及び各単位がま
とまって存在して全体として高分子鎖を形成するブロッ
ク配列のどちらであっても構わない。
【0028】即ち、本発明の化合物は、その水酸基の水
素原子及び/又はカルボキシル基の水素原子の一部が上
記一般式(1)で示される基及びそれとは異なる酸不安
定基で置換されているものであるが、より好ましくは
(p1+p2+q1+q2)、即ち上記一般式(1)で示される
基とその他の酸不安定基との合計が、(p1+p2+q1
q2+r1+r2)全体に対して0モル%を越え60モル%以
下、特に10〜50モル%であることが好ましい。この
場合、p1、p2、即ち、上記一般式(1)で示される基の
割合は平均0モル%を越え60モル%以下、特に5〜4
0モル%であることが好ましい。上記一般式(1)で示
される基が含まれない場合には高い溶解阻止能力を発揮
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、60モ
ル%を越えると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。p1、p2、q1、q2、のうちその他の
酸不安定基の割合は平均0モル%〜40モル%、特に0
〜30モル%であることが好ましい。その他の酸不安定
基の割合が40モル%を越えると上記一般式(1)で示
される基の割合が相対的に減り、高溶解阻止能かつ高脱
離性という長所を生かせなくなり、結果としてアルカリ
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。なお、上記一般式(1)で示される基とその他の酸
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。
【0029】また、本発明の高分子化合物は、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
とすることができる。
【化22】 ここで、R5 、R6 、R7 、R8 、x、y、x1、y1、z1
は、上記と同様の意味を示し、y、y1の好適な範囲も上
記と同様である。なお、p1、p3、q1、q3、r1、r3は、モ
ル比率を表し、p1+p3+q1+q3+r1+r3=1を満足す
る。p1、r1は、正数、p3、q1、q3、r3は、0又は正数で
あり、p3、q3、r3は、同時に0となることはなく、0<
p1≦0.8、0≦p3≦0.8、0≦q1≦0.4、0≦q3
≦0.4、0<p1+p3+q1+q3≦0.8を満足する数で
あるが、上記と同様の理由により、より好ましい値の範
囲は次のようである。(p1+p3+q1+q3)、即ち上記一
般式(1)で示される基とその他の酸不安定基との合計
は、(p1+p3+q1+q3+r1+r3)全体に対して0モル%
を越え60モル%以下、特に10〜50モル%であるこ
とが好ましい。(p1+p3)、即ち上記一般式(1)で示
される基の割合は平均0モル%を越え60モル%以下、
特に5〜40モル%であることが好ましい。(q1
q3)、即ちその他の酸不安定基の割合は平均0モル%〜
40モル%、特に0〜30モル%であることが好まし
い。上記式(3)における繰り返し単位の配列について
は、各単位が離れて存在して全体として高分子鎖を形成
するランダム配列及び各単位がまとまって存在して全体
として高分子鎖を形成するブロック配列のどちらであっ
ても構わない。この場合においても、上記一般式(1)
で示される基とその他の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。
【0030】また、本発明の高分子化合物は、下記一般
式(4)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物
とすることができる。
【化23】 ここで、R6 、R7 、R8 は、上記と同様の意味を示
す。x2は、0又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2
+y2≦4を満足する数であるが、y2は、1〜3、特に1
〜2であることが好ましい。x3、z3は、0又は正の整
数、y3は、正の整数であり、x3+y3+z3≦4を満足する
数であるが、y3は、1〜3、特に1〜2であることが好
ましい。なお、p、q、rは、モル比率を表し、p+q
+r=1を満足する。p、rは、正数、qは、0又は正
数であり、0<p≦0.8、0≦q≦0.4、0<p+
q≦0.8を満足する数であるが、上記と同様の理由に
より、より好ましい値の範囲は次のようである。(p+
q)、即ち上記一般式(1)で示される基とその他の酸
不安定基との合計は、(p+q+r)全体に対して0モ
ル%を越え60モル%以下、特に10〜50モル%であ
ることが好ましい。p、即ち上記一般式(1)で示され
る基の割合は、平均0モル%を越え60モル%以下、特に
5〜40モル%であることが好ましい。q、即ちその他
の酸不安定基の割合は、平均0モル%〜40モル%、特
に0〜30モル%であることが好ましい。上記式(4)
における繰り返し単位の配列については、各単位が離れ
て存在して全体として高分子鎖を形成するランダム配列
及び各単位がまとまって存在して全体として高分子鎖を
形成するブロック配列のどちらであっても構わない。こ
の場合においても、上記一般式(1)で示される基とそ
の他の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。
【0031】本発明の高分子化合物、即ち、一般式
(1)で示される基により置換されている高分子化合
物、一般式(2)、(3)、(4)で示される繰り返し
単位を有する高分子化合物において、上記一般式(1)
で示される基及びその他の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。また、一般式(2)中のフェノール性水
酸基及び/又はカルボキシル基、一般式(3)及び
(4)中の水酸基の水素原子の0モル%を超え50モル
%の割合、好ましくは0.2〜30モル%、更に好まし
くは1〜20モル%が下記一般式(CR1)、(CR2)で
示されるC−O−C基を有する基で置換することにより
分子内及び/又は分子間で架橋されていてもよい。
【化24】 (式中、R12、R13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、R12
13とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
12、R13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。R14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。cは1〜7の整数であり、dは
0又は1〜10の整数である。Aは、c+1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。)
【0032】Aのc+1価の有機基は、具体的には、炭
化水素基として好ましくは炭素数1〜50、特に1〜4
0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6〜50、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+1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。
【0033】具体的に例示すると、Aとして下記のもの
が挙げられる。
【化25】
【化26】
【化27】
【0034】架橋基は、上記式(CR1)、(CR2)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価の架橋基しては、下記式
(CR3)、(CR4)、3価の架橋基としては、下記式
(CR5)、(CR6)で示されるものが挙げられる。
【化28】
【0035】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からである。
更に、本発明の高分子化合物において、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、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
れらに限定されるわけではなく、分子量分布が1.5よ
り大きいものを使用することももちろん可能である。
【0036】本発明の高分子化合物の製造は、例えば下
記一般式(5)、(6)又は(7)で示される樹脂の水
酸基の水素原子及び/又はカルボキシル基の水素原子の
一部を上記一般式(1)で示される基及びその他の酸不
安定基で順次又は同時に置換することにより達成され
る。
【化29】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
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。R9 は、水素原子又はシアノ基を示す。R
10は、水素原子、シアノ基、又はCOOY(Yは、水素
原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
アルキル基を示す。)を示す。R9 とR10は、互いに結
合して−CO−O−CO−となっていても良い。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。r1、 r2は、モル比率を表し、r1+r2
=1を満足する。r1、r2は、0又は正数であり、r1とr2
が同時に0となることはない。)
【化30】 (上式中、R5 、R6 、x、yは、上記と同様の意味を
示す。r1、r3は、モル比率を表し、r1+r3=1を満足す
る。r1とr3は、正数である。)
【化31】 (上式中、R6 は、上記と同様の意味を示す。x2は、0
又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2+y2≦4を満
足する数である。)
【0037】水酸基の水素原子及び/又はカルボキシル
基の水素原子を上記一般式(1)で示される基で置換す
る方法としては、酸性条件下でのアルケニルエーテル化
合物との反応が好ましい。アルケニルエーテル化合物と
しては、下記式で示されるような化合物を挙げられる
が、これらに限定されるものではない。
【化32】
【0038】これらの化合物を用いた方法の反応条件を
例示すると、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、単独でも二種以上混合して
使用しても構わない。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
の水素原子に対して0.1〜10モル%であることが好
ましい。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、0.2〜1
00時間、好ましくは0.5〜20時間である。
【0039】水酸基の水素原子及び/又はカルボキシル
基の水素原子をその他の酸不安定基で置換する方法とし
ては、酸性条件下で行う方法と塩基性条件下で行う方法
とに大別できる。酸性条件下での方法で用いられる反応
剤としてはアルケニルエーテル化合物、1,1-ジアルキル
アルケン、α,β−不飽和カルボニル化合物等が挙げら
れ、塩基性条件下での方法で用いられる反応剤としては
ハロゲン化アルキルエーテル、酸無水物、ハロゲン化ト
リアルキルシラン、ハロゲン化アルキルカルボン酸の三
級アルキルエス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。
【0040】酸性条件下での方法で用いられる反応剤を
例示すると、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、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、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-2
H-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。
【0041】酸性条件下での方法で用いられる反応溶媒
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、単独でも二種以上混合して使用しても構わない。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の水素原子に対して
0.1〜10モル%であることが好ましい。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。
【0042】塩基性条件下での方法で用いられる反応剤
を例示すると、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、酸無水
物としては二炭酸ジtert−ブチル、二炭酸ジtert−アミ
ル等が挙げられ、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、ハロ
ゲン化アルキルカルボン酸の三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tert
−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。
【0043】塩基性条件下での方法で用いられる反応溶
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、単独でも二種以上混合して使用して
も構わない。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。反応温度としては、−50〜10
0℃、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。
【0044】本発明の高分子化合物において、上記一般
式(1)で示される基以外の酸不安定基としては一種に
限られず、二種以上を導入することができる。この場
合、上記と同様の方法を繰り返すことによりかかる酸不
安定基を二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。
【0045】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。 〔V〕有機溶剤(A)と、ベース樹脂(B)として
〔I〕、〔II〕、〔III 〕又は〔IV〕の高分子化合物
と、酸発生剤(C)と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。
【0046】〔VI〕更に、ベース樹脂(B)とは別のベ
ース樹脂(D)として、下記一般式(5)及び/又は
(6)及び/又は(7)で示される繰り返し単位を有す
る高分子化合物の水酸基の水素原子及び/又はカルボキ
シル基の水素原子が酸不安定基により全体として平均0
モル%〜80モル%の割合で部分置換されている重量平
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。
【化33】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
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。R9 は、水素原子又はシアノ基を示す。R
10は、水素原子、シアノ基、又はCOOY(Yは、水素
原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
アルキル基を示す。)を示し、R9 とR10は、互いに結
合して−CO−O−CO−となっていても良い。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。r1、r2は、モル比率を表し、r1+r2
=1を満足する。r1、r2は、0又は正数であり、r1とr2
が同時に0となることはない。)
【化34】 (上式中、R5 、R6 、x、yは、上記と同様の意味を
示す。r1、r3は、モル比率を表し、r1+r3=1を満足す
る。r1とr3は、正数である。)
【化35】 (上式中、R6 は、上記と同様の意味を示す。x2は、0
又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2+y2≦4を満
足する数である。)
【0047】〔VII〕更に、溶解抑制剤(E)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。 〔VIII〕更に、添加剤として塩基性化合物(F)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。 〔IX〕更に、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(G)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。〔X〕更
に、紫外線吸収剤(H)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。 〔XI〕更に、アセチレンアルコール誘導体(I)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。
【0048】ここで、本発明で使用される有機溶剤
(A)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、n-アミ
ルメチ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、これらの一種を
単独で又は二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。
【0049】有機溶剤(A)の使用量は、ベース樹脂
〔ベース樹脂(B)とベース樹脂(D)成分との合計
量、以下同様〕100重量部に対して200〜1,00
0重量部、特に400〜800重量部が好適である。
【0050】(C)成分の酸発生剤としては、下記一般
式(10)のオニウム塩、式(11)のジアゾメタン誘導
体、式(12)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、イミドーイルス
ルホネート誘導体等が挙げられる。
【化36】 (式中、R19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。)
【化37】 (式中、R20、R21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。)
【化38】 (式中、R22、R23、R24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、R23、R24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、R23、R24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。)
【0051】式(10)において、R19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
を表す。炭素数1〜12の直鎖状、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、
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。炭素数6〜12の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。炭素数7〜12のアラルキ
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−トリフロ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。
【0052】具体的なオニウム塩としては、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−te
rt−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−ter
t−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−tert−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
スルホニウム等が挙げられる。
【0053】式(11)において、R20、R21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。炭素数1〜12の直鎖状、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、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。炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のハロ
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。炭素数6〜12の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。炭素数6〜12のハ
ロゲン化アリール基としては、フルオロフェニル基、ク
ロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロ
フェニル基等が挙げられる。炭素数7〜12のアラルキ
ル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられ
る。
【0054】具体的なジアゾメタン誘導体としては、例
えば、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−ビチルスルホニル)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
ン等が挙げられる。
【0055】式(12)において、R22、R23、R
24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7〜1
2のアラルキル基を表す。また、R23、R24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、R23、R24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。R22、R23、R24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、R20、R21で説
明したものと同様の基が挙げられる。なお、R23、R24
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。
【0056】具体的なグリオキシム誘導体としては、例
えば、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−(t
ert−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が挙げられる。
【0057】更に、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。
【0058】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−ter
t−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−t
ert−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。
【0059】酸発生剤(C)の添加量は、ベース樹脂1
00重量部に対して好ましくは0.5〜15重量部、よ
り好ましくは1〜8重量部である。0.5重量部より少
ないと感度が悪い場合があり、15重量部より多いとア
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。
【0060】ベース樹脂(B)に係る高分子化合物とは
別のベース樹脂(D)としては、特に下記一般式(13)
で示される繰り返し単位を有する高分子化合物の水酸基
の水素原子及び/又はカルボキシル基の水素原子が酸不
安定基により部分置換されてい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。
【化39】 上記式において、R5 、R6 、R9 、R10は、上記と同
様の意味を示す。r1、r2は、モル比率を表し、r1+r2
1を満足する。r1、r2は、0又は正数であり、r1とr2
同時に0となることはない。酸不安定基としては、種々
選定されるが、特に上記式(8)で示される基、(9)
で示される基、炭素数4〜20の三級アルキル基、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
基又は炭素数4〜20のオキソアルキル基等であること
が好ましく、それらのうち一種又は二種導入することが
好ましい。部分置換の割合は、全体として平均0モル%
〜80モル%、特に10モル%〜60モル%であること
が好ましい。部分置換の割合が60モル%を越えるか、
或いは10モル%に満たないと、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。部分置換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。
【0061】また、ベース樹脂(D)としては、特に下
記一般式(14)で示される繰り返し単位を有する高分子
化合物の水酸基の水素原子が酸不安定基により部分置換
されている重量平均分子量が3,000〜300,00
0の高分子化合物も好適に使用される。
【化40】 上記式において、R5 、R6 は、上記と同様の意味を示
す。r1、r3は、モル比率を表し、r1+r3=1を満足す
る。r1、r3は、正数である。酸不安定基としては、種々
選定されるが、特に上記式(8)で示される基、(9)
で示される基、炭素数4〜20の三級アルキル基、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
基又は炭素数4〜20のオキソアルキル基等であること
が好ましく、それらのうち一種又は二種導入することが
好ましい。部分置換の割合は、全体として平均0モル%
〜80モル%、特に0モル%〜60モル%であることが
好ましい。部分置換の割合が60モル%を越えると、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。部分置換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。
【0062】また、ベース樹脂(D)としては、特に下
記一般式(15)で示される繰り返し単位を有する高分子
化合物の水酸基の水素原子が酸不安定基により部分置換
されている重量平均分子量が3,000〜300,00
0の高分子化合物も好適に使用される。
【化41】 上記式において、R6 は上記と同様の意味を示す。酸不
安定基としては、種々選定されるが、特に上記式(8)
で基される基、(9)で示される基、炭素数4〜20の
三級アルキル基、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又は炭素数4〜20のオキソア
ルキル基等であることが好ましく、それらのうち一種又
は二種導入することが好ましい。部分置換の割合は、全
体として平均0モル%〜80モル%、特に0モル%〜6
0モル%であることが好ましい。部分置換の割合が60
モル%を越えると、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。部分置換の
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。
【0063】一般式(13)〜(15)で表される化合物
は、重量平均分子量が3,000〜300,000、好
ましくは5,000〜30,000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。更に、ベ
ース樹脂(D)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。
【0064】なお、ベース樹脂(D)の配合量とベース
樹脂(B)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。ベース樹脂(D)の配合量が上記重量比より多
いと、ベース樹脂(B)による所望の効果が得られない
場合がある。
【0065】本発明のレジスト材料には、更に溶解抑制
剤(溶解制御剤)(E)を添加することができる。溶解
抑制剤(E)としては、平均分子量が100〜1,00
0、好ましくは150〜800で、かつ分子内にフェノ
ール性水酸基を二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%の割合で置換した化合物を配合する。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1
00モル%、より好ましくは80モル%である。
【0066】この場合、かかるフェノール性水酸基を二
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。
【化42】
【化43】 (上式中、R25、R26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
ル基である。R27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−(R31h −COOHである。R28は、−(C
2 i − (iは、2〜10の整数である。)、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である。R29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で
ある。R30は、水素原子又は炭素数1〜8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る。R31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は0又は1である。uは、0又は
1である。s、t、s11、t11、s12、t12は、それぞ
れs+t=8、s11+t11=5、s12+t12=4を満足
し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも一つの水酸基を
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。)
【0067】上式中、R25、R26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、シクロヘキシル基である。R27としては、
例えば、R25、R26と同様なもの、あるいは−COO
H、−CH2 COOHである。R28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、硫黄原子等である。R29としては、例え
ばメチレン基、あるいはR28と同様なものである。R30
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。ここで、溶解抑制剤の酸不安定基として
は、上記式(8)で示される基、(9)で示される基、
炭素数4〜20の三級アルキル基、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又は炭素数4
〜20のオキソアルキル基等が挙げられる。
【0068】上記フェノール性水酸基の水素原子を酸不
安定基で部分置換した化合物(溶解抑制剤)の配合量
は、ベース樹脂100重量部に対し、0を越え50重量
部以下、好ましくは5〜50重量部、より好ましくは1
0〜30重量部であり、単独又は二種以上を混合して使
用できる。配合量が50重量部を超えると、パターンの膜
減りが生じ、解像度が低下する場合がある。なお、溶解
抑制剤は、ベース樹脂100重量部に対し0重量部、即
ち、加えなくても高い解像性等の効果が得られる場合が
あり、必要な場合に添加される。また、上記のような溶
解抑制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。
【0069】本発明のレジスト材料は、上記溶解抑制剤
の代わりに又はこれに加えて別の溶解抑制剤として重量
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%〜60%の割合で部分置換した化合物を配合す
ることができる。
【0070】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(16)、(17)、(18)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3,0
00以下である化合物から選ばれる一種又は二種以上の
化合物が好ましい。
【化44】 (上式中、R5 、R9 、R10は、上記と同様の意味を示
す。R8 は、酸不安定基を示し、v1、v2、w1、w2は、そ
れぞれ0≦(v1+v2)、(v1+v2)/(v1+v2+w1
w2)≦0.6を満足する数である。)
【化45】 (上式中、R5 は、上記と同様の意味を示す。R8 は、
酸不安定基を示し、v1、v3、w1、w3は、それぞれ0≦
(v1+v3)、(v1+v3)/(v1+v3+w1+w3)≦0.6
を満足する数である。)
【化46】 (上式中、R6 は、上記と同様の意味を示す。R8 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。)
【0071】ここで、上記溶解抑制剤の酸不安定基とし
ては、上記式(8)で示される基、(9)で示される
基、炭素数4〜20の三級アルキル基、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又は炭素
数4〜20のオキソアルキル基等が挙げられる。上記別
の溶解抑制剤の配合量は、上記溶解抑制剤と合計した溶
解抑制剤全体としてベース樹脂100重量部に対し0〜
50重量部、特に0〜30重量部、好ましくは1〜30
重量部用いるような範囲であることが好ましい。なお、
上記のような別の溶解抑制剤は、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。
【0072】更に、本発明レジスト材料には、塩基性化
合物(F)を配合することができる。この添加剤として
配合される塩基性化合物(F)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。
【0073】このような塩基性化合物としては、第一
級、第二級、第三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。
【0074】具体的には、第一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、tert−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、第二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、第三級の脂肪族アミン
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。
【0075】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、メチリピリジン、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、1
H−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、1,10−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。
【0076】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−
アミノエタノール、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。
【0077】更に、下記一般式(AM1)及び/又は(AM
2)で示される塩基性化合物を配合することもできる。
【化47】 (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R 46、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。
、T、Uはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、
、T、U=0のとき、R44、R45、R46、R49、R50
は水素原子を含まない。)
【0078】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、シクロヘキ
シレン基等が挙げられる。また、R44、R45、R46、R
49、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。更に、R44とR45、R45とR46、R44とR46、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。
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。
【0079】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、第三級アミン、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。
【0080】なお、塩基性化合物(F)は、一種を単独
で又は二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重量部に対して0〜2重量
部、特に0.01〜1重量部を混合したものが好適であ
る。配合量が2重量部を超えると感度が低下しすぎる場
合がある。
【0081】更に、本発明のレジスト材料には、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(G)を配合することができる。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
ら選ばれる一種又は二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(19)〜(28)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−R25
−COOH(R25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。)により置換してなり、かつ
分子中のフェノール性水酸基A1と≡C−COOHで示さ
れる基A2とのモル比率がA1/(A1+A2)=0.1〜1.
0である化合物。
【化48】
【化49】 〔上式中、R5 は、水素原子又はメチル基である。
25、R26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る。
27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−(R31h
COOR’基(R’は水素原子又は−R31−COOH)
である。R28は、−(CH2 i −(iは2〜10の整
数を表す。)、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である。
29は、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜1
0のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素
原子又は硫黄原子である。R30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
ル基である。R31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。R32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、−R25−COOH基である。jは、0〜5の整数で
あり、hは、0又は1である。uは、0又は1である。
s1、t1、s2、t2、s3、t3、s4、t4は,それぞれs1+t1
8、s2+t2=5、s3+t 3 =4、s4+t4=6を満足し、
かつ各フェニル骨格中に少なくとも一つの水酸基を有す
るような数である。βは、式(24)の化合物を重量平均
分子量1,000〜5,000とする数、γは、式(2
5)の化合物を重量平均分子量1,000〜10,00
0とする数である。〕
【0082】〔II群〕下記一般式(29)〜(30)で示さ
れる化合物。
【化50】 (上式中、R25、R26、R31、u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。)
【0083】上記(G)成分として、具体的には下記一
般式(VIII-1)〜(VIII-14)及び(IX-1)〜(IX-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。
【化51】
【化52】 (上式、R''は、水素原子又はCH2 COOH基を示
し、各化合物においてR''の10〜100モル%は、C
2 COOH基である。α、βは、上記と同様の意味を
示す。)
【0084】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、一種を単独で又は二種
以上を組み合わせて用いることができる。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重量部に対して0〜5重量部
以下、好ましくは0.1〜5重量部、より好ましくは1
〜3重量部である。5重量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。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、ベー
ス樹脂100重量部に対して0重量部、即ち、加えなく
ても当該効果が得られる場合があり、必要に応じて添加
される。
【0085】更に、本発明のレジスト材料には、紫外線
吸収剤(H)として波長248nmでのモル吸光率が1
0,000以下の化合物を配合することができる。具体
的には、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレ
ン、ヘプタレン、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(31)、(32)
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、2,4-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。
【0086】
【化53】 (式中、R34〜R36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。R37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。R38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。)
【0087】更に詳しくは、上記式(31)、(32)にお
いて、R34〜R36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。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、tert−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2〜10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。
【0088】R37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−R
37−結合部は単結合となる。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、−CH2 CH2 O−基、−CH2 OCH
2 −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、−CH2 O−基、−CH
2 CH2 O−基がより好ましく用いられる。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。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のアリーレン基、あるいは−C
2 Ph−基、−CH2 PhCH2 −基、−OCH2
h−基、−OCH2 PhCH2 O−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。
【0089】また、R38は、酸不安定基であり、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(33a)、(33b)、(33c)で示される基が
好ましい。
【化54】 (式中、R39、R40、R51、R52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、R 39、R40、R
51及びR52の全てが水素原子であってはならない。ま
た、R39とR 40は、互いに結合して環を形成していても
よい。R52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、R52はR39と結合して環を形成していてもよ
い。)
【0090】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R34〜R36と同様
のものを例示することができる。また、式(33a)にお
いてR39とR40が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。また、式
(33b)においてR39とR40が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。更に、式
(33c)においてR52とR39が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。
【0091】ここで、上記式(33a)で表わされる基と
しては、例えばtert−アミル基、tert−ブチル基、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の三級アル
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。上記式(33b)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。上記式(33c)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。
【0092】なお、上式(31)、(32)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。
【0093】上記式(31)、(32)の化合物の好ましい
具体例としては、下記(34a)〜(34j)で示される化
合物等が挙げられる。
【化55】 (式中、R53は酸不安定基である。)
【0094】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-tert−ブト
キシフェニル)スルホキシド、ビス(4-tert−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-tert−ブトキシフェニル)ス
ルホン、ビス(4-tert−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。
【0095】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2-tert−テトラヒ
ドロピラニル、9-アントラセンカルボン酸2-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。
【0096】上記(H)成分の紫外線吸収剤の配合量
は、ベース樹脂100重量部に対して0〜10重量部、
より好ましくは0.5〜10重量部、更に好ましくは1
〜5重量部であることが好ましい。
【0097】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。アセチレンアルコール誘導体としては、下記一般式
(35)、(36)で示されるものを好適に使用することが
できる。
【化56】 (式中、R53、R54、R55、R56、R57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。)
【0098】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 Chemicais
Inc.製)、サーフィノールE1004(日信化学
工業社製)等が挙げられる。
【0099】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。
【0100】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。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等が挙げられる。例えば、フロラ
ード「FC−430」、「FC−431」(いずれも住
友スリーエム社製)、サーフロン「S−141」、「S
−145」(いずれも旭硝子社製)、ユニダイン「DS
−401」、「DS−403」、「DS−451」(い
ずれもダイキン工業社製)、メガファック「F−815
1」(大日本インキ工業社製)、「X−70−09
2」、「X−70−093」(いずれも信越化学工業社
製)等を挙げることができる。好ましくは、フロラード
「FC−430」(住友スリーエム社製)、「X−70
−093」(信越化学工業社製)が挙げられる。
【0101】更に、本発明は、上記化学増幅ポジ型レジ
スト材料を使用したパターン形成方法を提供する。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0.5〜2.0μ
m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1〜2
00mJ/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80〜12
0℃、1〜3分間ポストエクスポージャベーク(PE
B)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(TMA
H)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(dip)法、パ
ドル(puddle)法、スプレー(spray)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。
【0102】
【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。 〔合成例1〕ポリヒドロキシスチレン(重量平均分子量
11,000、分子量分布1.05)100gを酢酸エチル−テトラヒ
ドロフラン混合溶剤(混合比9:1)400gに溶解させ、
メタンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しながら2-ビニル
オキシエチルtert−ブチルカーボネート43.1g を30℃
以下で加えた。室温で30分反応させたところでピリジン
13.2g を加え、更に1 時間攪拌を続けた。この反応混合
物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水10
0gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さを
メタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、
粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水
20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空
乾燥した。1HNMR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22.0mol%が1-(2-te
rt- ブトキシカルボニルオキシエトキシ)エチル基に置
換されたポリマー(Polym.1)であることが確認され
た。
【0103】〔合成例2〕ヒドロキシスチレン−メタク
リル酸共重合体(組成比80:20、重量平均分子量11,00
0、分子量分布1.20)100gを酢酸エチル−テトラヒドロ
フラン混合溶剤(混合比9:1)400gに溶解させ、メタ
ンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しながら4−ビニルオ
キシブチルtert−ブチルカーボネート62gを30℃以下
で加えた。室温で30分反応させたところでピリジン13.2
gを加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応混合物に
水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水100gで
2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さをメタ
ノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、粉状
固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水20リッ
トルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾
燥した。1HNMR分析の結果、このものはヒドロキシス
チレン−メタクリル酸共重合体のフェノール性水酸基及
びカルボキシル基の水素原子の26.0mol%が1-(4-tert-
ブトキシカルボニルオキシブトキシ)エチル基に置換さ
れたポリマー(Polym.2)であることが確認された。
【0104】〔合成例3〕ポリヒドロキシスチレン(重
量平均分子量11,000、分子量分布1.05)100gを酢酸エチ
ル−テトラヒドロフラン混合溶剤(混合比9:1)400g
に溶解させ、メタンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しな
がら3-(1-プロペニルオキシ)-1, 2-プロパンジオール
ジ(tert−ブチルカーボネート)62.3gを30℃以下で
加えた。室温で30分反応させたところでピリジン13.2g
を加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応混合物に水
100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水100gで2
回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さをメタノ
ール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、粉状固
体が得られた。このものを濾過して取り、更に水20リットル
で洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾燥し
た。1HNMR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1-(2,3- ジter
t−ブトキシカルボニルオキシプロポキシ)プロピル基
に置換されたポリマー(Polym.3)であることが確認さ
れた。
【0105】〔合成例4〕ポリヒドロキシスチレン(重
量平均分子量11,000、分子量分布1.05)100gを酢酸エチ
ル−テトラヒドロフラン混合溶剤(混合比9:1)400g
に溶解させ、メタンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しな
がら2-ビニルオキシエチルピバレート39.4gを30℃以
下で加えた。室温で30分反応させたところでピリジン1
3.2gを加え、更に1 時間攪拌を続けた。この反応混合
物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水10
0gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さを
メタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、
粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水
20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真
空乾燥した。1HNMR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22.0mol%が1-(2-
ピバロイルオキシエトキシ)エチル基に置換されたポリ
マー(Polym.4)であることが確認された。
【0106】〔合成例5〕ポリヒドロキシスチレン(重
量平均分子量11,000、分子量分布1.05)100gを酢酸エチ
ル−テトラヒドロフラン混合溶剤(混合比9:1)400g
に溶解させ、メタンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しな
がら3-(1-プロペニルオキシ)-1, 2-プロパンジオール
ジピバレート56.3gを30℃以下で加えた。室温で30分
反応させたところでピリジン13.2gを加え、更に1時間
攪拌を続けた。この反応混合物に水100gを加え、分液操
作を行った。有機層は、水100gで2回洗浄した後、減圧
下濃縮した。得られた残さをメタノール300gに溶解し、
水20リットルに滴下したところ、粉状固体が得られた。この
ものを濾過して取り、更に水20リットルで洗浄し、得られた
粉状固体を40℃で24時間真空乾燥した。1HNMR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1-(2, 3- ジピバロイルオキシプ
ロポキシ)プロピル基に置換されたポリマー(Polym.
5)であることが確認された。
【0107】〔合成例6〕ポリヒドロキシスチレン(重
量平均分子量11,000、分子量分布1.05)100gを酢酸エチ
ル−テトラヒドロフラン混合溶剤(混合比9:1)400g
に溶解させ、メタンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しな
がら3-(1-プロペニルオキシ)-1, 2-プロパンジオール
ジアセテート45.0g、次いで、1,4-ブタンジオールジプ
ぺニルエーテル10.63gをそれぞれ30℃以下で加えた。
室温で30分反応させたところでピリジン13.2gを加え、
更に1 時間攪拌を続けた。この反応混合物に水100gを加
え、分液操作を行った。有機層は、水100gで2回洗浄し
た後、減圧下濃縮した。得られた残さをメタノール300g
に溶解し、水20リットルに滴下したところ、粉状固体が得ら
れた。このものを濾過して取り、更に水20リットルで洗浄
し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾燥した。
1HNMR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20.0mol%が1-(2, 3- ジアセト
キシプロポキシ)プロピル基に置換され、更にポリヒド
ロキシスチレンの水酸基の6.0mol% が1,4-ブタンジオー
ルジ(1-ヒドロキシプロピル)エーテルのアルコール性
水酸基とエーテル結合し、架橋を形成した重量平均分子
量23,000のポリマー(Polym.6)であることが確認され
た。
【0108】〔合成例7〕ヒドロキシスチレン−メタク
リル酸共重合体(組成比80:20、重量平均分子量11,00
0、分子量分布1.20)100gを酢酸エチル−テトラヒドロ
フラン混合溶剤(混合比9:1)400gに溶解させ、メタ
ンスルホン酸4gを加えた後、攪拌しながら3-(1-プロペ
ニルオキシ)-1, 2-プロパンジオールジアセテート31
g、次いで1-エトキシプロペン13.3gをそれぞれ30℃
以下で加えた。室温で30分反応させたところでピリジン
13.2gを加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応混合
物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水10
0gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さを
メタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、
粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水
20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真
空乾燥した。1HNMR分析の結果、このものはヒドロキ
シスチレン−メタクリル酸共重合体のフェノール性水酸
基及びカルボキシル基の水素原子の13.0mol%が1-(2, 3
- ジアセトキシプロポキシ)プロピル基に置換され、更
に14.0mol%が1-エトキシプロピル基に置換されたポリマ
ー(Polym.7)であることが確認された。
【0109】〔合成例8〕部分水素添加ポリヒドロキシ
スチレン(水素添加率20%、重量平均分子量11,000、分
子量分布1.05)100gを酢酸エチル−テトラヒドロフラン
混合溶剤(混合比9:1)400gに溶解させ、メタンスル
ホン酸4gを加えた後、攪拌しながら2-ビニルオキシエチ
ルtert- ブチルカーボネート42.7g を30℃以下で加え
た。室温で30分反応させたところでピリジン13.2g を加
え、更に1時間攪拌を続けた。この反応混合物に水100g
を加え、分液操作を行った。有機層は、水100gで2回洗
浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さをメタノール
300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、粉状固体が
得られた。このものを濾過して取り、更に水20リットルで洗
浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真空乾燥し
た。1HNMR分析の結果、このものは部分水素添加ポリ
ヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の22.0mol%が1-
(2-tert−ブトキシカルボニルオキシエトキシ)エチル
基に置換されたポリマー(Polym.8)であることが確認
された。
【0110】〔合成例9〕部分水素添加ポリヒドロキシ
スチレン(水素添加率20%、重量平均分子量11,000、分
子量分布1.05)100gを酢酸エチル−テトラヒドロフラン
混合溶剤(混合比9 :1 )400gに溶解させ、メタンスル
ホン酸4gを加えた後、攪拌しながら3-(1-プロペニルオ
キシ)-1, 2-プロパンジオールジピバレート55.7g を3
0℃以下で加えた。室温で30分反応させたところでピリ
ジン13.2gを加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応
混合物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、
水100gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残
さをメタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したとこ
ろ、粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更
に水20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時
間真空乾燥した。1HNMR分析の結果、このものは部分
水素添加ポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の
18.0mol%が1-(2, 3- ジピバロイルオキシプロポキシ)
プロピル基に置換されたポリマー(Polym.9)であるこ
とが確認された。
【0111】〔合成例10〕部分水素添加ポリヒドロキ
シスチレン(水素添加率20%、重量平均分子量11,000、
分子量分布1.05)100gを酢酸エチル−テトラヒドロフラ
ン混合溶剤(混合比9:1)400gに溶解させ、メタンス
ルホン酸4gを加えた後、攪拌しながら3-(1-プロペニル
オキシ)-1, 2-プロパンジオールジアセテート29gを3
0℃以下で加えた。室温で30分反応させたところでピリ
ジン13.2gを加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応
混合物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、
水100gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残
さをメタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したとこ
ろ、粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更
に水20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時
間真空乾燥した。得られた粉状固体をピリジン300gに溶
解させ、クロロトリメチルシラン13.8gを加えた後、室
温で6 時間攪拌を続けた。この反応混合物を減圧下濃縮
し、得られた残さに酢酸エチル400gと水100gを加え、分
液操作を行った。有機層は、水100gで2回洗浄した後、
減圧下濃縮した。得られた残さをメタノール300gに溶解
し、水20リットルに滴下したところ、粉状固体が得られた。
このものを濾過して取り、更に水20リットルで洗浄し、得ら
れた粉状固体を40C で24時間真空乾燥した。1HNMR分
析の結果、このものは部分水素添加ポリヒドロキシスチ
レンの水酸基の水素原子の13.0mol%が1-(2,3-ジアセト
キシプロポキシ)プロピル基に置換され、更に14.0mol%
がトリメチルシリル基に置換されたポリマー(Polym.1
0)であることが確認された。
【0112】〔合成例11〕部分水素添加ポリヒドロキ
シスチレン(水素添加率20%、重量平均分子量11,000、
分子量分布1.05)100gを酢酸エチル−テトラヒドロフラ
ン混合溶剤(混合比9 :1 )400gに溶解させ、メタンス
ルホン酸4gを加えた後、攪拌しながら3-(1-プロペニル
オキシ)-1, 2-プロパンジオールジアセテート29g、次
いで3, 4- ジヒドロ-2H-ピラン10.4gをそれぞれ30℃
以下で加えた。室温で30分反応させたところでピリジン
13.2gを加え、更に1時間攪拌を続けた。この反応混合
物に水100gを加え、分液操作を行った。有機層は、水10
0gで2回洗浄した後、減圧下濃縮した。得られた残さを
メタノール300gに溶解し、水20リットルに滴下したところ、
粉状固体が得られた。このものを濾過して取り、更に水
20リットルで洗浄し、得られた粉状固体を40℃で24時間真
空乾燥した。1HNMR分析の結果、このものは部分水素
添加ポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の13.0
mol%が1-(2,3-ジアセトキシプロポキシ)プロピル基に
置換され、更に12.0mol%が2-テトラヒドロピラニル基に
置換されたポリマー(Polym.11)であることが確認さ
れた。
【0113】
【化57】
【化58】
【化59】
【0114】〔実施例、比較例〕上記合成例で得られた
高分子化合物(Polym.1〜11)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)で示される溶解抑制剤、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2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。
【0115】
【化60】
【化61】
【化62】
【化63】
【化64】
【化65】
【0116】
【表1】 原料:ポリヒドロキシスチレン(重量平均分子量11,0
00、分子量分布1.05) 原料:ヒドロキシスチレン−メタクリル酸共重合体
(組成比80:20、重量平均分子量11,000、分子量分布1.
20) 原料:部分水素添加ポリヒドロキシスチレン(水素添
加率20%、重量平均分子量11,000、分子量分布1.05)
【0117】また、比較のため、下記示性式(Polym.1
2〜14)で示される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。
【化66】
【0118】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、ウェハー上へスピンコーティングし、0.
7μmに塗布した。次いで、このウェハーを100℃の
ホットプレートで90秒間ベークした。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。
【0119】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0.24μ
m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10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。
【0120】レジスト組成を表2、実施例及び比較例の
評価結果を表3に示す。
【表2】 DGLM:ジエチレングリコールジメチルエーテル EIPA:1−エトキシ−2−プロパノール 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:プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート PGMEA/EP: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%)とピルビン酸エチル(10
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 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 DBU:1,8−ジアザビシクロウンデセン DMA:N,N−ジメチルアセトアミド PE:ピペリジンエタノール TEA:トリエタノールアミン TMEEA:トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エ
チル}アミン TMMEA:トリス{2−(メトキシメトキシ)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 TBA:トリブチルアミン TMEDA:N,N,N′,N′,−テトラメチルエチ
レンジアミン
【0121】
【表3】 耐熱性 ○:加熱前後のパターン形状の変化なし 耐熱性 ×:加熱後、熱垂れのためパターン劣化
【0122】次に、上記実施例3,12,20,21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
社製)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
(リオン社製)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。
【0123】
【化67】
【0124】
【表4】
【0125】
【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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 22/30 C08F 22/30 299/00 299/00 G03F 7/039 601 G03F 7/039 601 (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の 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番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子内に少なくとも1個の水酸基及び/
    又はカルボキシル基を有し、その水酸基の水素原子及び
    /又はカルボキシル基の水素原子の一部又は全部が下記
    一般式(1)で示される基により置換されていることを
    特徴とする重量平均分子量1,000〜500,000
    の高分子化合物。 【化1】 (上式中、R1 、R2 は、水素原子、又は炭素数1〜6
    の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基を示す。
    3 は、炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよいn
    +1価の炭化水素基を示す。R1 とR2 、R1 とR3
    2 とR3 、又はR1 とR2 とR3 とは環を形成してい
    てもよく、環を形成する場合、R1 、R2 は、2価又は
    3価の炭素数1〜6の炭化水素基、R3 は、n+2価又
    はn+3価の炭素数1〜18のヘテロ原子を有してもよ
    い炭化水素基を示す。R4 は、炭素数1〜18のヘテロ
    原子を有してもよい1価の炭化水素基又はアルコキシ基
    を示す。nは、1〜6の整数である。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(2)で示される繰り返し単
    位を有する請求項1に記載の高分子化合物。 【化2】 〔上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
    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。R7 は、上記一般式(1)で表される基を
    示す。R8 は、酸不安定基を示す。R9 は、水素原子又
    はシアノ基を示す。R10は、水素原子、シアノ基、又は
    COOY(Yは、水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖
    状、分岐状、若しくは環状のアルキル基を示す。)を示
    す。R9 とR10は、互いに結合して−CO−O−CO−
    となっていても良い。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。x1、z1
    は、0又は正の整数、y1 は、正の整数であり、x1+y1
    +z1≦5を満足する数である。p1、p2、q1、q2、r1、r2
    は、モル比率を表し、p1+p2+q1+q2+r1+r2=1を満
    足し、いずれも0を含む。p1とp2は同時に0となること
    はなく、また、r1とr2は同時に0となることはなく、0
    ≦p1≦0.8、0≦p2≦0.8、0≦q1≦0.4、0≦
    q2≦0.4、0<p1+p2+q1+q2≦0.8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
    位を有する請求項1に記載の高分子化合物。 【化3】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
    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。R7 は、上記一般式(1)で表される基を
    示す。R8 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。x1、z1は、0又は正の整数、y1は、正の整数であ
    り、x1+y1+z1≦5を満足する数である。p1、p3、q1
    q3、r1、r3は、モル比率を表し、p1+p3+q1+q3+r1
    r3=1を満足する。p1、r1は、どちらも0を含まない
    が、p3、q1、q3、r3は、いずれも0を含む。p3、q3、r3
    は、同時に0となることはなく、0<p1≦0.8、0≦
    p3≦0.8、0≦q1≦0.4、0≦q3≦0.4、0<p1
    +p3+q1+q3≦0.8を満足する数である。)
  4. 【請求項4】 下記一般式(4)で示される繰り返し単
    位を有する請求項1に記載の高分子化合物。 【化4】 (上式中、R6 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。R7 は、上記一般式(1)
    で表される基を示す。R8 は、酸不安定基を示す。x
    2は、0又は正の整数、y2は、正の整数であり、x2+y2
    ≦4を満足する数である。x3、z3は、0又は正の整数、
    y3は、正の整数であり、x3+y3+z3≦4を満足する数で
    ある。p、q、rは、モル比率を表し、p+q+r=1
    を満足する。p、rは、どちらも0を含まないが、q
    は、0を含む。0<p≦0.8、0≦q≦0.4、0<
    p+q≦0.8を満足する数である。)
  5. 【請求項5】 また、上記一般式(1)〜(4)のいず
    れかで示される繰り返し単位のうち、フェノール性水酸
    基及び/又はカルボキシル基の水素原子を、0モル%を
    超え50モル%以下の割合で下記一般式(CR1)及び/
    又は(CR2)で示されるC−O−C基を有する基で置換
    することにより分子内及び/又は分子間で架橋される請
    求項1〜4のいずれかに記載の高分子化合物。 【化5】 (式中、R12、R13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、R12
    13とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
    12、R13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。R14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。cは1〜7の整数であり、dは
    0又は1〜10の整数である。Aは、c+1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。)
  6. 【請求項6】 有機溶剤(A)と、ベース樹脂(B)と
    して請求項1〜5のいずれかに記載の高分子化合物と、
    酸発生剤(C)と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。
  7. 【請求項7】 更に、ベース樹脂(B)とは別のベース
    樹脂(D)として、下記一般式(5)及び/又は(6)
    及び/又は(7)で示される繰り返し単位を有する高分
    子化合物の水酸基の水素原子及び/又はカルボキシル基
    の水素原子が、酸不安定基により全体として平均0モル
    %〜80モル%の割合で部分置換され、重量平均分子量
    が、3,000〜300,000である高分子化合物を
    配合したことを特徴とする請求項6に記載の化学増幅ポ
    ジ型レジスト材料。 【化6】 〔上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
    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。R9 は、水素原子又はシアノ基を示す。R
    10は、水素原子、シアノ基、又はCOOY(Yは、水素
    原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の
    アルキル基を示す。)を示す。R9 とR10は、互いに結
    合して−CO−O−CO−となっていても良い。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。r1、r2は、モル比率を表し、r1+r2
    =1を満足する。r1、r2は、どちらも0を含むが、r1
    r2が同時に0となることはない。〕 【化7】 (上式中、R5 は、水素原子又はメチル基を示す。R6
    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。r1とr3は、モル
    比率を表し、r1+r3=1を満足する数である。r1とr
    3は、どちらも0を含まない。) 【化8】 (上式中、R6 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。x2は、0又は正の整数、y2
    は、正の整数であり、x2+y2≦4を満足する数であ
    る。)
  8. 【請求項8】 更に、溶解抑制剤(E)を配合したこと
    を特徴とする請求項6又は請求項7に記載の化学増幅ポ
    ジ型レジスト材料。
  9. 【請求項9】 更に、添加剤として塩基性化合物(F)
    を配合したことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに
    記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  10. 【請求項10】 更に、添加剤として分子内に≡C−C
    OOHで示される基を有する芳香族化合物(G)を配合
    したことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の
    化学増幅ポジ型レジスト材料。
  11. 【請求項11】 更に、紫外線吸収剤(H)を配合した
    ことを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載の化
    学増幅ポジ型レジスト材料。
  12. 【請求項12】 更に、アセチレンアルコール誘導体
    (I)を配合したことを特徴とする請求項6〜11のい
    ずれかに記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  13. 【請求項13】 (i)請求項6〜12のいずれかに記
    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。
JP05336198A 1997-03-05 1998-03-05 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 Expired - Fee Related JP3942263B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05336198A JP3942263B2 (ja) 1997-03-05 1998-03-05 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

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5063997 1997-03-05
JP9-50639 1997-03-05
JP05336198A JP3942263B2 (ja) 1997-03-05 1998-03-05 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10306120A true JPH10306120A (ja) 1998-11-17
JP3942263B2 JP3942263B2 (ja) 2007-07-11

Family

ID=26391106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05336198A Expired - Fee Related JP3942263B2 (ja) 1997-03-05 1998-03-05 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

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3942263B2 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1053985A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist compositions and patterning process
EP1053986A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist materials and compounds therefore
US6228558B1 (en) 1999-03-29 2001-05-08 Nec Corporation Chemically amplified resist
JP2001249460A (ja) * 1999-12-27 2001-09-14 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型感放射線性組成物
US6475706B1 (en) 1999-03-12 2002-11-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern formation method
JP2004361803A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法
WO2005026842A1 (ja) * 2003-09-18 2005-03-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. ポジ型レジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
JP2005274594A (ja) * 2004-03-22 2005-10-06 Canon Inc 感光性樹脂組成物及びレジストパターンの形成方法
JP2006171670A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Samsung Electronics Co Ltd 感光性樹脂組成物、薄膜表示板及びその製造方法
US7666569B2 (en) 2002-12-26 2010-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive resist composition and method for forming resist pattern
JP2021176963A (ja) * 2015-03-31 2021-11-11 住友化学株式会社 樹脂及びレジスト組成物

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475706B1 (en) 1999-03-12 2002-11-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern formation method
US6228558B1 (en) 1999-03-29 2001-05-08 Nec Corporation Chemically amplified resist
EP1053985A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist compositions and patterning process
EP1053986A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist materials and compounds therefore
JP2001249460A (ja) * 1999-12-27 2001-09-14 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型感放射線性組成物
US7666569B2 (en) 2002-12-26 2010-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive resist composition and method for forming resist pattern
JP2004361803A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法
WO2005026842A1 (ja) * 2003-09-18 2005-03-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. ポジ型レジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
JP2005274594A (ja) * 2004-03-22 2005-10-06 Canon Inc 感光性樹脂組成物及びレジストパターンの形成方法
JP2006171670A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Samsung Electronics Co Ltd 感光性樹脂組成物、薄膜表示板及びその製造方法
KR101112545B1 (ko) * 2004-12-16 2012-03-13 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법
JP2021176963A (ja) * 2015-03-31 2021-11-11 住友化学株式会社 樹脂及びレジスト組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JP3942263B2 (ja) 2007-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6048661A (en) Polymeric compounds, chemically amplified positive type resist materials and process for pattern formation
EP0908783B1 (en) Resist compositions, their preparation and use for patterning processes
JP3796559B2 (ja) レジスト材料及びパターン形成方法
JP4019247B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
US6613844B2 (en) Styrene polymer, chemically amplified positive resist composition and patterning process
US6455223B1 (en) Resist compositions and patterning process
KR100626259B1 (ko) 고분자 화합물, 레지스트 재료 및 패턴 형성 방법
JP3965547B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP3570477B2 (ja) 高分子化合物及び化学増幅ポジ型レジスト材料
US6027854A (en) Polymers chemically amplified positive resist compositions, and patterning method
JP3360267B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
JP3942263B2 (ja) 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
JP3804756B2 (ja) 高分子化合物、化学増幅レジスト材料及びパターン形成方法
US6117621A (en) Patterning method
JP3743491B2 (ja) レジスト材料及びパターン形成方法
JPH11236416A (ja) ポリスチレン系高分子化合物及び化学増幅ポジ型レジスト材料並びにパターン形成方法
JPH10268508A (ja) 部分水素化高分子化合物及び化学増幅ポジ型レジスト材料
JP3463682B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
JP3570479B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料の選定方法
JP4410326B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
JP3712048B2 (ja) レジスト材料
JP3818337B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料
JP3874061B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JPH10298236A (ja) 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
JPH10310642A (ja) 新規高分子シリコーン化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040422

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060616

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060922

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070309

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160413

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees