JPH11327148A - ポジ型感光性組成物 - Google Patents

ポジ型感光性組成物

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JPH11327148A
JPH11327148A JP11066682A JP6668299A JPH11327148A JP H11327148 A JPH11327148 A JP H11327148A JP 11066682 A JP11066682 A JP 11066682A JP 6668299 A JP6668299 A JP 6668299A JP H11327148 A JPH11327148 A JP H11327148A
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JP11066682A
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Kenichiro Sato
健一郎 佐藤
Toshiaki Aoso
利明 青合
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 250nm以下、特に220nm以下の露光
光源の使用に好適であり、250nm以下、特に220
nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度、解像度及
びレジストパターンを与え、更にパターンのクラッキン
グが少なく、パターンと基板との密着性が良好なレジス
トパターンを形成する優れたポジ型感光性組成物を提供
することである。 【解決手段】 活性光線又は放射線の照射により酸を発
生する化合物と、特定の1価の多環型の脂環式基のうち
少なくとも1つと、酸の作用により分解してアルカリ現
像液中での溶解性を増大させる基とを有する樹脂、及び
特定の化合物を含有するポジ型感光性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC等の半導体製
造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、更
にその他のフォトファブリケーション工程に使用される
ポジ型感光性組成物に関するものである。更に詳しくは
250nm以下の遠紫外線を露光光源とする場合に好適
なポジ型感光性組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポジ型フォトレジスト組成物としては、
米国特許第4,491,628号、欧州特許第249,139号等に記載
されている化学増幅系レジスト組成物がある。化学増幅
系ポジ型レジスト組成物は、遠紫外光などの放射線の照
射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反
応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に
対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させ
るパターン形成材料である。
【0003】このような例として、光分解により酸を発
生する化合物と、アセタールまたはO,N−アセタール
化合物との組合せ(特開昭48−89003号)、オル
トエステル又はアミドアセタール化合物との組合せ(特
開昭51−120714号)、主鎖にアセタール又はケ
タール基を有するポリマーとの組合せ(特開昭53−1
33429号)、エノールエーテル化合物との組合せ
(特開昭55−12995号)、N−アシルイミノ炭酸
化合物化合物との組合せ(特開昭55−126236
号)、主鎖にオルトエステル基を有するポリマーとの組
合せ(特開昭56−17345号)、第3級アルキルエ
ステル化合物との組合せ(特開昭60−3625号)、
シリルエステル化合物との組合せ(特開昭60−102
47号)、及びシリルエーテル化合物との組合せ(特開
昭60−37549号、特開昭60−121446号)
等を挙げることができる。これらは原理的に量子収率が
1を越えるため、高い感光性を示す。
【0004】同様に、酸存在下加熱することにより分解
し、アルカリ可溶化する系として、例えば、特開昭59
−45439号、特開昭60−3625号、特開昭62
−229242号、特開昭63−27829号、特開昭
63−36240号、特開昭63−250642号、特
開平5−181279号、Polym.Eng.Sce.,23巻、1012
頁(1983);ACS.Sym.242巻、11頁(1984);Semicondu
ctor World 1987年、11月号、91頁;Macromolecules,21
巻、1475頁(1988);SPIE,920巻、42頁(1988)等に記
載されている露光により酸を発生する化合物と、第3級
又は2級炭素(例えばt-ブチル、2-シクロヘキセニル)
のエステル又は炭酸エステル化合物との組合せ系、特開
平4−219757号、同5−249682号、同6−
65332号等に記載されているアセタール化合物との
組み合わせ系、特開平4−211258号、同6−65
333号等に記載されているt−ブチルエーテル化合物
との組み合わせ系等が挙げられる。
【0005】これらの系は、主として248nm領域で
の吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨
格とする樹脂を主成分に使用する為、KrFエキシマレ
ーザーを露光光源とする場合には、高感度、高解像度
で、且つ良好なパターンを形成できる。しかし、集積回
路はその集積度を益々高めており、超LSIなどの半導
体基板の製造に於いてはハーフミクロン以下の線幅から
成る超微細パターンの加工が必要とされるようになって
きた。
【0006】パターンの微細化を図る手段の一つとし
て、レジストのパターン形成の際に使用される露光光源
の短波長化が知られている。このことは光学系の解像度
(線幅)Rを表すレイリーの式、 R=k・λ/NA (ここでλは露光光源の波長、NAはレンズの開口数、
kはプロセス定数)で説明することができる。この式か
らより高解像度を達成する、即ちRの値を小さくする為
には、露光光源の波長λを短くすれば良いことがわか
る。例えば64Mビットまでの集積度のDRAMの製造
には、現在まで高圧水銀灯のi線(365nm)が光源
として使用されてきた。256MビットDRAMの量産
プロセスには、i線に変わりKrFエキシマレーザー
(248nm)が露光光源としての採用が検討されてい
る。更に1Gビット以上の集積度を持つDRAMの製造
を目的として、より短波長の光源が検討されており、A
rFエキシマレーザー(193nm)、F2 エキシマレ
ーザー(157nm)、X線、電子ビーム等の利用が有
効であると考えられている(上野巧ら、「短波長フォト
レジスト材料−ULSIに向けた微細加工−」、ぶんし
ん出版、1988年)。
【0007】更なる短波長の光源、例えばArFエキシ
マレーザー(193nm)を露光光源として使用する場
合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領
域に大きな吸収を示す為、上記化学増幅系でも十分では
なかった。また、193nm波長領域に吸収の小さいポ
リマーとして、ポリ(メタ)アクリレートの利用がJ. V
ac. Sci. Technol., B9, 3357 (1991). に記載されてい
るが、このポリマーは一般に半導体製造工程で行われる
ドライエッチングに対する耐性が、芳香族基を有する従
来のフェノール樹脂に比べ低いという問題があった。
【0008】これに対し、脂環式基を有するポリマー
が、芳香族基と同様の耐ドライエッチング性を示し、且
つ193nm領域の吸収が小さいことがProc. of SPIE,
1672,66 (1992). で報告され、近年同ポリマーの利用
が精力的に検討されるに至った。具体的には、特開平4
−39665号、同5−80515号、同5−2652
12号、同5−297591号、同5−346668
号、同6−289615号、同6−324494号、同
7−49568号、同7−185046号、同7−19
1463号、同7−199467号、同7−23451
1号、同7−252324号、同8−259626号等
の明細書に記載されているポリマーが挙げられる。但し
これらのポリマーは耐ドライエッチング性が必ずしも十
分とは言えず、また合成も多ステップを要するものであ
った。
【0009】化学増幅系レジストは露光前後の溶解速度
が大きいほど高い解像性が得られるため、樹脂及び溶解
阻止剤の溶解性を変化させる方式の化学増幅系レジスト
においては、溶解阻止剤の溶解抑止効果が大きいほど高
い解像性が得られる。しかし、これまでに220nm以
下の短波長の遠紫外光にまで使用できる溶解阻止剤は殆
どなかったが、特定の化合物からなる溶解阻止剤と、光
の照射により酸を発生する光酸発生剤とを含有するフォ
トレジスト組成物(特開平9−265177号)が開示
されている。また、短波長、193nmの波長の紫外線
で露光され、厚さ1ミクロンのレジスト・フィルムは、
約15mJ/cm未満の放射線量でも十分に像形成でき
る、改善された感受性および解像度を有する遠紫外線用
放射線感受性レジスト組成物として、置換アンドロスタ
ンと、放射線感受性の酸生成剤と、共重合体結合剤とを
含む組成(特開平8−15865号)が開示されてい
る。しかしながら、これら上記の短波長露光用組成物
は、パターンのクラッキングが多く、パターンと基板と
の密着性が悪く、微細パターンが倒れるなどの問題があ
った。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、短波長
露光用フォトレジスト組成物の公知技術では、パターン
のクラッキングが多く、パターンと基板との密着性が悪
く、微細パターンが倒れるなどの問題があるため、更な
る改良が望まれていた。従って、本発明の目的は、25
0nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用に好
適なポジ型感光性組成物を提供することであり、具体的
には250nm以下、特に220nm以下の露光光源の
使用時に、良好な感度、解像度及びレジストパターンを
与え、更にパターンのクラッキングが少なく、パターン
と基板との密着性が良好なレジストパターンを形成する
優れたポジ型感光性組成物を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記諸特
性に留意し鋭意検討した結果、本発明の目的が以下の特
定の脂環式基を有する樹脂と、特定の添加剤とを使用す
ることで見事に達成されることを見出し、本発明に到達
した。即ち、本発明は、下記構成である。 (1) (A)活性光線又は放射線の照射により酸を発
生する化合物と、(B)下記一般式(I)、(II)又は
(III)で表される1価の多環型の脂環式基のうち少なく
とも1つと、酸の作用により分解してアルカリ現像液中
での溶解性を増大させる基とを有する樹脂、及び(C)
下記一般式(CI)又は(CII)で表される化合物を含
有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
【0012】
【化4】
【0013】式(I)〜(III)中、R1 〜R5 は同じで
も異なっていてもよく、置換基を有していても良い、ア
ルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アシロキ
シ基、アルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、もしく
は、−R6 −O−R7 基、−R8 −CO−O−R9 基、
−R10−CO−NR1112基、−R13−O−CO−R14
基、−R15−CO−X1 −A1 −R16、−R15−CO−
1 −A2 −R17、−R15−CO−NHSO2 −X2
A−R17又は、−COOZを表す。R7 、R9 は同じで
も異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していて
も良い、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル
基、−Z、又は−O−R7 もしくは−CO−O−R9
酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解性を
増大させる基(酸分解性基)を構成する基を表す。Zは
下記に示す基である。
【0014】
【化5】
【0015】R19〜R26は、同じでも異なってもよく、
水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基を表
す。a、bは、各々1又は2を表す。R11〜R12、R14
は同じでも異なっていてもよく、水素原子、置換基を有
していても良い、アルキル基、シクロアルキル基又はア
ルケニル基を表し、R11とR12が結合して環を形成して
も良い。R6 、R8 、R10、R13は同じでも異なってい
てもよく、単結合もしくは、置換基を有していても良
い、アルキレン基、アルケニレン基、又はシクロアルキ
レン基を表す。R15は、単結合、置換基を有していても
良い、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。X
1 は、酸素原子、硫黄原子、又は−NH−を表す。X2
は、単結合又は−NH−を表す。Aは、単結合、置換基
を有していても良いアルキレン基、エーテル基、チオエ
ーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スル
フォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群
から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせ
を表す。A1 は、置換基を有していても良いアルキレン
基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エス
テル基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上
の基の組み合わせを表す。A2 は、置換基を有していて
も良いアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カ
ルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド
基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択され
る単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表し、但
し、少なくとも1つは、スルフォンアミド基、ウレタン
基、又はウレア基から選択される。R16は、−COO
H、−COOR9 、−OR7 、−COOZ、−CN、水
酸基、又は−CO−NH−SO2−R30を表す。R
17は、−COOH、−COOR9 、−OR7 、−CN、
水酸基、−CO−NH−R30、−CO−NH−SO2
30、−Z、置換基を有していてもよい、アルキル基、
シクロアルキル基又はアルコキシ基を表す。R30:置換
基を有していてもよい、アルキル基又はシクロアルキル
基、l、m、n、p、qは同じでも異なっていてもよ
く、0又は1〜5の整数を示す。ここで、l、m、n、
p又はqが2以上の場合、各複数個のR1 〜R5 は同一
でも相異していても良く、その2個のR1 〜R5 が、同
一炭素原子上に置換する場合、その2個でカルボニル基
(=O)又はチオカルボニル基(=S)を表しても良
く、更に2個のR1 〜R5 が、隣接する炭素原子上に置
換する場合はその2個で互いに結合し、それら炭素原子
間の二重結合を表しても良い。また、R1 〜R5 が各々
2個以上置換している場合、その2個のR1 〜R5 が互
いに結合して環を形成してもよい。一般式(I)、(I
I)又は(III)で表される1価の多環型の脂環式基の結
合手の位置は、それら炭化水素多環構造中のいずれの位
置でも良い。
【0016】
【化6】
【0017】式(CI)中、XはO,S,−N(R53
−,又は単結合、R51, 52, 53は水素原子又はアル
キル基、R′は−COOR′で酸分解性基を構成する
基、Rは有橋式炭化水素基又はナフタレン環を含むn価
の残基を表す。式(CII)中、R60は水素原子又はアル
キル基、R61は−O−R61で酸分解性基を構成する基、
m1 、n1 、p1 は同じでも異なっていてもよく、1〜
4の整数を示し、q1は0〜10の整数を示す。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に使用する化合物に
ついて詳細に説明する。 〔B〕上記一般式(I)〜一般式(III)で表される多環
型の脂環式基と酸の作用により分解してアルカリ現像液
中での溶解性を増大させる基(酸分解性基ともいう)と
を有する樹脂 本発明において、上記一般式(I)〜(III)の多環型の
脂環式基と酸分解性基は、母体樹脂中のいずれの場所に
も結合させることができる。即ち、上記一般式(I)〜
(III)の多環型の脂環式基と酸分解性基が、母体樹脂中
の異なる繰り返し単位に結合してもよいし、同一の繰り
返し単位に結合してもよいし、更にその両方の場合が樹
脂中に併存している場合も含まれる。本発明に係わる樹
脂における一般式(I)〜一般式(III)で表される基を
有する繰り返し構造単位としては、一般式(I)〜一般
式(III)で表される基を有するものであればいずれのも
のでも用いることができるが、好ましくは、下記一般式
(IV)〜(VI)で表される繰り返し構造単位であり、よ
り好ましくは、下記一般式(IV)で表される繰り返し構
造単位である。
【0019】
【化7】
【0020】式(IV)〜(VI)中、R65、R66、R68
70は同じでも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキル基又はハロアルキル基を表す。
67は、シアノ基、−CO−OR77又は−CO−NR78
79を表す。Aは同じでも異なってもよく、単結合であ
るか、置換基を有していても良い、アルキレン基、アル
ケニレン基もしくはシクロアルキレン基、エーテル基、
チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド
基、スルフォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よ
りなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組
合せ、−SO2 −、−O−CO−R80−、−CO−O−
81−、又は−CO−NR 82−R83−を表す。R77は水
素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シク
ロアルキル基もしくはアルケニル基、又は−CO−OR
77で酸分解性基を構成する基を表す。R78、R79、R82
は同じでも異なってもよく、水素原子、置換基を有して
いても良い、アルキル基、シクロアルキル基又はアルケ
ニル基を表す。またR78とR79が結合して環を形成して
も良い。R80〜R81、R83は同じでも異なってもよく、
単結合もしくは、2価のアルキレン基、アルケニレン基
又はシクロアルキレン基を表し、更にこれらの基は、エ
ーテル基、エステル基、アミド基、ウレタン基あるいは
ウレイド基とともに2価の基を形成しても良い。Yは、
上記(1)に記載の一般式(I)〜(III)で表される多
環型の脂環式基を表す。
【0021】また、本発明において、(B)成分の樹脂
が、上記一般式(IV)、(V)又は(VI)で表される繰
り返し構造単位のうち少なくとも一つと、下記一般式
(VII)、(VIII)又は(IX)で表される繰り返し構造単
位のうち少なくとも一つを有し、酸の作用により分解し
てアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂であるこ
とが好ましい。
【0022】
【化8】
【0023】式(VII)〜(IX)中、R71、R72、R74
76は同じでも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキル基又はハロアルキル基を表す。
73は、上記R67と同義である。Aは、上記一般式(I
V)〜(VI)に記載のものと同義である。Bは、酸の作
用により分解してアルカリ現像液中での溶解性を増大さ
せる基である。
【0024】更に、本発明において、(B)成分の樹脂
が、更にカルボキシル基を有する下記一般式(X)、
(XI)又は(XII)で表される繰り返し構造単位のうち少
なくとも一つを含有することが好ましい。
【0025】
【化9】
【0026】一般式(X)〜(XII)中、R84、R85、R
87〜R89は同じでも異なってもよく、水素原子、ハロゲ
ン原子、シアノ基、アルキル基又はハロアルキル基を表
す。R86はシアノ基、カルボキシル基、−CO−OR90
又は−CO−NR9192を表す。Aは、上記一般式(I
V)〜(VI)に記載のものと同義である。R90は置換基
を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、
アルケニル基を表す。R91、R92は同じでも異なっても
よく、水素原子、置換基を有していても良い、アルキル
基、シクロアルキル基又はアルケニル基を表し、R91
92が結合して環を形成しても良い。
【0027】前記一般式におけるR1 〜R5 、R7 、R
9 、R11、R12、R14、R19〜R26、R30、R35
65、R66、R68〜R70、R71、R72、R74〜R79、R
82、R84、R85、R87〜R92のアルキル基としては、好
ましくは置換基を有していても良い、メチル基、エチル
基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘ
キシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基のような
炭素数1〜8個のものが挙げられる。R1 〜R5 、R
7 、R9 、R11、R12、R14、R19〜R26、R30
35、R65、R66、R68〜R70、R71、R72、R74〜R
79、R82、R84、R85、R87〜R92におけるシクロアル
キル基としては、好ましくは置換基を有していても良
い、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキ
シル基、アダマンチル基、2−メチル−2−アダマンチ
ル基、ノルボルニル基、ボロニル基、イソボロニル基、
トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボル
ナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメ
ンチル基、テトラシクロドデカニル基等を挙げることが
できる。アルケニル基としては、好ましくは置換基を有
していても良い、ビニル基、プロペニル基、アリル基、
ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキ
セニル基の様な炭素数2〜6個のものが挙げられる。R
1 〜R5 、R17のアルコキシ基としては、置換基を有し
ていてもよい、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものが挙げられ
る。R1 〜R5 のアシロキシ基として、置換基を有して
いてもよい、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等の炭素
数1〜4個のものが挙げられる。R1 〜R5 のアルキニ
ル基としては、好ましくはアセチル基、プロパルギル基
の様な炭素数2〜4個のものが挙げられる。
【0028】ここで、l、m、n、p又はqが2以上の
場合、各複数個のR1 〜R5 は同一でも相異していても
良く、各複数個のR1 〜R5 のうちの2個のR1 〜R5
が、同一炭素原子上に置換する場合、その2個でカルボ
ニル基(=O)又はチオカルボニル基(=S)を表して
も良い。更に各複数個のR1 〜R5 のうちの2個のR1
〜R5 が、隣接する炭素原子上に置換する場合はその2
個で互いに結合し、それら炭素原子間の二重結合を表し
ても良い。ここで、形成される炭素原子間の二重結合
は、炭素−炭素間の共役2重結合を形成しないことが好
ましい。また、R1 〜R5 が各々2個以上置換している
場合、そのうち2個のR1 〜R 5 が互いに結合して環を
形成してもよい。このような環としては、好ましくはシ
クロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基、シクロヘプチル基、テトラヒドロフラニル基、テト
ラヒドロピラニル基等のヘテロ原子を含んでいてもよい
3〜8員環の環が挙げられる。これら環は更に置換基を
有していてもよい。一般式(I)、(II)又は(III)で
表される1価の多環型の脂環式基の結合手の位置は、そ
れら炭化水素多環構造中のいずれの位置でも良く、好ま
しくはステロイド骨格の3位、7位、12位である。
【0029】R65、R66、R68〜R70、R71、R72、R
74〜R76、R84、R85、R87〜R89のハロアルキル基と
しては、好ましくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子が
置換した炭素数1〜4個のアルキル基、例えばフルオロ
メチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、フルオロ
エチル基、クロロエチル基、ブロモエチル基等が挙げら
れる。本発明において、ハロゲン原子としては、フッ素
原子、塩素原子、臭素原子等を挙げることができる。
【0030】R6 、R8 、R10、R13、Aのアルキレン
基としては、好ましくは置換基を有していても良い、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、オクチレン基等の炭素数1〜8個のものが
挙げられる。アルケニレン基としては、好ましくは置換
基を有していても良い、エテニレン基、プロペニレン
基、ブテニレン基等の炭素数2〜6個のものが挙げられ
る。シクロアルキレン基としては、好ましくは置換基を
有していても良い、シクロペンチレン基、シクロヘキシ
レン基等の炭素数5〜8個のものが挙げられる。R15
A、A1 、A2 の置換基を有していてもよいアルキレン
基としては、下記で示される基を挙げることができる。 −〔C(Ra )(Rb )〕r − 式中、Ra 、Rb :水素原子、アルキル基、置換アルキ
ル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両
者は同一でも異なっていてもよく、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、ブ
チル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくは
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基より
なる群から選択された置換基を表す。置換アルキル基の
置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基
を挙げることができる。アルコキシ基としてはメトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数
1〜4個のものを挙げることができる。rは1〜10の
整数を表す。R15のシクロアルキレン基としては、好ま
しくは置換基を有していても良い、シクロペンチレン
基、シクロヘキシレン基等の炭素数5〜8個のものが挙
げられる。
【0031】またA2 は、スルフォンアミド基、ウレタ
ン基、ウレイド基の少なくとも1つの基を含み、これら
とアルキレン基、置換アルキレン基、エーテル基、チオ
エーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ス
ルフォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる
群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わ
せた2価の基とで、2価の基を形成してもよい。一般式
(I)〜(III)中、l、m、n、p又はqは0又は1〜
5の整数を示すが、好ましくは0又は1〜2の整数を示
す。
【0032】またR80〜R81、R83のアルキレン基、ア
ルケニレン基、シクロアルキレン基は、上記で示した基
と同様のものが挙げられ、更にそれら基と、エーテル
基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基の
少なくとも1つの基とが一緒になって2価の基を形成し
たものも挙げられる。また、R11とR12あるいはR78
79とが結合して窒素原子とともに形成する環として
は、5〜8員環を形成するものが好ましく、具体的には
ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
【0033】R7 、R9 、R77及びBは、酸分解性基を
構成する。酸分解性基としては、後記の下記一般式(XI
II)、(XIV)で表される基や下記一般式(CI)におけ
る−COOR’や、一般式(CII)における−O−R
61で表される基等を挙げることができる。ここで、本発
明に係わる樹脂において、酸分解性基は、一般式(I)
〜(III)で示される基の構造中(例えば、−O−R7
は−CO−O−R9 として)に含まれてもよいし、一般
式(I)〜(III)で示される基を有する繰り返し構造単
位中(例えば、−CO−O−R77として)に含まれても
よいし、更にその他の繰り返し構造単位中に含まれても
よいし、これら場所のうち複数の場所に含まれてもよ
い。酸分解性基としては、例えば、酸の作用により加水
分解し酸を形成する基、更には酸の作用により炭素カチ
オンが脱離し酸を形成する基が挙げられる。好ましくは
下記一般式(XIII)、(XIV)で表される基である。これ
により、経時安定性が優れるようになる。
【0034】
【化10】
【0035】ここで、R97〜R99は、それぞれ同一でも
相異していても良く、水素原子、又は置換基を有してい
ても良い、アルキル基、シクロアルキル基もしくはアル
ケニル基を表す。但し、式(XIII)のR97〜R99の内、
少なくとも1つは水素原子以外の基である。R100 は置
換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル
基又はアルケニル基を表す。また式(XIII)のR97〜R
99の内の2つ、又は式(XIV)のR97〜R98、R100 の内
の2つの基が結合して3〜8個の炭素原子、ヘテロ原子
から成る環構造を形成しても良い。このような環として
は具体的にはシクロプロピル基、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基、シクロヘプチル基、1−シクロヘキセ
ニル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒド
ロピラニル基等が挙げられる。Z1 〜Z2 は、同じでも
異なってもよく、酸素原子又はイオウ原子を表す。ここ
でアルキル基、シクロアルキル基としては、上記R1
5 で示したものと同様のものが好ましい。アルケニル
基としては、好ましくは置換基を有していてもよい、ビ
ニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテ
ニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等の炭素数
2〜6個のものが挙げられる。また、酸分解性基とし
て、好ましいものとして、−C(=O)−O−R(ここ
でRはトリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル
基、ジイソプロピルメチルシリル基等のトリアルキルシ
リル基、又は3−オキソシクロヘキシル基を表す。)も
挙げることができる。
【0036】また上記詳述した各置換基における更なる
置換基としては、好ましくは水酸基、ハロゲン原子(フ
ッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、ア
ミド基、スルホンアミド基、R1 〜R5 のアルキル基、
メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロ
ポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等のア
ルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニ
ル基等のアルコキシカルボニル基、ホルミル基、アセチ
ル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチ
リルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基が挙げら
れる。
【0037】本発明に係わる樹脂中における上記一般式
(I)〜(III)で示される脂環式基を有する繰り返し構
造単位(好ましくは一般式(IV)〜(VI)で表される繰
り返し構造単位)の含有量は、耐ドライエッチング性、
アルカリ現像性等とのバランスにより調整されるが、全
繰り返し単位に対して20モル%以上含有することが好
ましく、より好ましくは30〜80モル%、更に好まし
くは40〜65モル%の範囲である。
【0038】また本発明に係わる樹脂中における上記酸
分解性基を有する繰り返し構造単位(好ましくは一般式
(VII)〜(IX)で表される繰り返し構造単位)の含有量
は、アルカリ現像性、基板密着性等の性能により調整さ
れるが、全繰り返し単位に対して好ましくは5〜80モ
ル%、より好ましくは10〜70モル%、また更に好ま
しくは20〜60モル%の範囲で使用される。ここでこ
の酸分解性基含有繰り返し構造単位の含有量は、上記一
般式(I)〜(III)で示される基を有する繰り返し構造
単位中に含まれる酸分解性基も含めた樹脂中の全ての酸
分解性基含有繰り返し構造単位の量である。
【0039】本発明の繰り返し単位に対応する単量体の
合成は一般的には分子内に一般式(I)〜(III)の部分
構造を有するアルコール等と重合性の官能基を分子内に
有するカルボン酸やその誘導体とのエステル化反応や、
あるいはイミドとの反応により得ることができる。さら
に本発明の繰り返し単位を含むポリマーは対応する単量
体をアゾ系等の一般的なラジカル開始剤を用いて重合す
るか、あるいは常法に従ってカチオン重合、アニオン重
合によっても得られる。また所望により得られたポリマ
ーを官能基変換してもよい。以下に、一般式(IV)〜
(VI)で表される繰り返し構造単位の具体例(a1)〜
(a131) を示すが、本発明がこれに限定されるものでは
ない。
【0040】
【化11】
【0041】
【化12】
【0042】
【化13】
【0043】
【化14】
【0044】
【化15】
【0045】
【化16】
【0046】
【化17】
【0047】
【化18】
【0048】
【化19】
【0049】
【化20】
【0050】
【化21】
【0051】
【化22】
【0052】
【化23】
【0053】
【化24】
【0054】
【化25】
【0055】
【化26】
【0056】
【化27】
【0057】
【化28】
【0058】
【化29】
【0059】
【化30】
【0060】
【化31】
【0061】
【化32】
【0062】
【化33】
【0063】
【化34】
【0064】
【化35】
【0065】
【化36】
【0066】
【化37】
【0067】
【化38】
【0068】
【化39】
【0069】以下に、酸分解性基を有する繰り返し単位
として、一般式(VII)〜(XI)で表される繰り返し構造
単位の具体例(b1)〜(b42)及び具体例(b-43 )〜
(b-122)を示すが、本発明がこれに限定されるもので
はない。
【0070】
【化40】
【0071】
【化41】
【0072】
【化42】
【0073】
【化43】
【0074】
【化44】
【0075】
【化45】
【0076】
【化46】
【0077】
【化47】
【0078】
【化48】
【0079】
【化49】
【0080】
【化50】
【0081】
【化51】
【0082】
【化52】
【0083】
【化53】
【0084】
【化54】
【0085】
【化55】
【0086】
【化56】
【0087】
【化57】
【0088】
【化58】
【0089】
【化59】
【0090】
【化60】
【0091】
【化61】
【0092】本発明に係わる樹脂において、カルボキシ
ル基は、上記一般式(I)〜(III)の基を有する繰り返
し構造単位中に含まれてもよいし、酸分解性基を有する
繰り返し構造単位中に含まれてもよいし、それらとは別
の繰り返し構造単位中に含まれてもよい。更にこれらの
カルボキシル基の置換場所のうち複数の場所に含まれて
もよい。カルボキシル基を有する繰り返し構造単位とし
ては、上記一般式(X)〜(XII)で表される繰り返し構
造単位が好ましい。
【0093】本発明に係わる樹脂中における上記カルボ
キシル基を有する繰り返し構造単位(好ましくは一般式
(X)〜(XII)で表される繰り返し構造単位)の含有量
は、アルカリ現像性、基板密着性、更には感度等の性能
により調整されるが、全繰り返し単位に対して好ましく
は0〜60モル%、より好ましくは0〜40モル%、ま
た更に好ましくは0〜20モル%の範囲である。ここ
で、このカルボキシル基含有繰り返し構造単位の含有量
は、カルボキシル基を含有する上記一般式(I)〜(II
I)で示される基を有する繰り返し構造単位及びカルボ
キシル基を含有する酸分解性基含有繰り返し構造単位も
含めた、樹脂中の全てのカルボキシル基含有繰り返し構
造単位の量である。以下に一般式(X)〜(XII)で表さ
れる繰り返し構造単位の具体例(c1)〜(c18)を
示すが、本発明がこれに限定されるものではない。
【0094】
【化62】
【0095】
【化63】
【0096】本発明の一般式(I)〜(III)を含有する
繰り返し単位としては、特に一般式(IV)が好ましい。
更に本発明の樹脂としては一般式(IV)単独、あるい
は、一般式(IV)と一般式(VII )との組合せ、一般式
(IV)と一般式(X)との組合せ、一般式(IV)と一般
式(VII )、一般式(X)との組合せが好ましい。ま
た、下記の他の重合性モノマーを組み合わせても良い。
【0097】本発明の成分(B)の樹脂の性能を向上さ
せる目的で、同樹脂の220nm以下の透過性及び耐ド
ライエッチング性を著しく損なわない範囲で、更に他の
重合性モノマーを共重合させても良い。使用することが
できる共重合モノマーとしては、以下に示すものが含ま
れる。例えば、アクリル酸エステル類、アクリルアミド
類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、ア
リル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、ス
チレン類、クロトン酸エステル類などから選ばれる付加
重合性不飽和結合を1個有する化合物である。
【0098】具体的には、例えばアクリル酸エステル
類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜1
0のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シ
クロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸
オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルア
クリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2
−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒド
ロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパン
モノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレ
ート、グリシジルアクリレート、ベンジルアクリレー
ト、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリ
レート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、など)
アリールアクリレート(例えばフェニルアクリレート、
ヒドロキシフェニルアクリレートなど);
【0099】メタクリル酸エステル類、例えば、アルキ
ル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好まし
い)メタクリレート(例えば、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソ
プロピルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、
アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シク
ロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、
クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレー
ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロ
キシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメ
タクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロ
ピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタ
クリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、フルフリルメタクリレ
ート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど)、
アリールメタクリレート(例えば、フェニルメタクリレ
ート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、クレジルメ
タクリレート、ナフチルメタクリレートなど);アクリ
ルアミド類、例えば、アクリルアミド、N−アルキルア
クリルアミド、(アルキル基としては、炭素原子数1〜
10のもの、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、オクチル
基、シクロヘキシル基、ベンジル基、ヒドロキシエチル
基、ベンジル基などがある。)、N−アリールアクリル
アミド(アリール基としては、例えばフェニル基、トリ
ル基、ニトロフェニル基、ナフチル基、シアノフェニル
基、ヒドロキシフェニル基、カルボキシフェニル基など
がある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アル
キル基としては、炭素原子数1〜10のもの、例えば、
メチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチル
ヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。)、N,N
−アリールアクリルアミド(アリール基としては、例え
ばフェニル基などがある。)、N−メチル−N−フェニ
ルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル
アクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−ア
セチルアクリルアミドなど;メタクリルアミド類、例え
ば、メタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド
(アルキル基としては、炭素原子数1〜10のもの、例
えば、メチル基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキ
シル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基などが
ある。)、N−アリールメタクリルアミド(アリール基
としては、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、カルボ
キシフェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルメ
タクリルアミド(アルキル基としては、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基などがある。)、N,N−ジアリール
メタクリルアミド(アリール基としては、フェニル基な
どがある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタ
クリルアミド、N−メチル−N−フェニルメタクリルア
ミド、N−エチル−N−フェニルメタクリルアミドな
ど;アリル化合物、例えば、アリルエステル類(例え
ば、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリ
ル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリ
ン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸
アリルなど)、アリルオキシエタノールなど;
【0100】ビニルエーテル類、例えば、アルキルビニ
ルエーテル(例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチ
ルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキ
シルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、
エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエ
ーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニル
エーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキ
シエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニル
エーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエ
チルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチル
ビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒド
ロフルフリルビニルエーテルなど)、ビニルアリールエ
ーテル(例えばビニルフェニルエーテル、ビニルトリル
エーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−
2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエ
ーテル、ビニルアントラニルエーテルなど);ビニルエ
ステル類、例えば、ビニルブチレート、ビニルイソブチ
レート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチル
アセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビ
ニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビ
ニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、
ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、
ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、
ビニルシクロヘキシルカルボキシレート、安息香酸ビニ
ル、サルチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラ
クロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニルなど;
【0101】スチレン類、例えば、スチレン、アルキル
スチレン(例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレ
ン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルス
チレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキ
シルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレ
ン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフ
ルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセ
トキシメチルスチレンなど)、アルコキシスチレン(例
えば、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルス
チレン、ジメトキシスチレンなど)、ハロゲンスチレン
(例えば、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリク
ロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルス
チレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードス
チレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2
−ブロム−4−トリフルオルメチルスチレン、4−フル
オル−3−トリフルオルメチルスチレンなど)、ヒドロ
キシスチレン(例えば、4−ヒドロキシスチレン、3−
ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシスチレン、4−ヒ
ドロキシ−3−メチルスチレン、4−ヒドロキシ−3,
5−ジメチルスチレン、4−ヒドロキシ−3−メトキシ
スチレン、4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシベン
ジル)スチレンなど)、カルボキシスチレン;クロトン
酸エステル類、例えば、クロトン酸アルキル(例えば、
クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル、グリセリンモ
ノクロトネートなど);イタコン酸ジアルキル類(例え
ば、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコ
ン酸ジブチルなど);マレイン酸あるいはフマール酸の
ジアルキルエステル類(例えば、ジメチルマレレート、
ジブチルフマレートなど)、無水マレイン酸、マレイミ
ド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロ
ニトリル等がある。その他、一般的には共重合可能であ
る付加重合性不飽和化合物であればよい。
【0102】この中で、カルボキシスチレン、N−(カ
ルボキシフェニル)アクリルアミド、N−(カルボキシ
フェニル)メタクリルアミド等のようなカルボキシル基
を有するモノマー、ヒドロキシスチレン、N−(ヒドロ
キシフェニル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシフェ
ニル)メタクリルアミド、ヒドロキシフェニルアクリレ
ート、ヒドロキシフェニルメタクリレート等のフェノー
ル性水酸基を有するモノマー、マレイミド等、アルカリ
溶解性を向上させるモノマーが共重合成分として好まし
い。本発明における樹脂中の上記の他の重合性モノマー
の含有量としては、全繰り返し単位に対して、50モル
%以下が好ましく、より好ましくは30モル%以下であ
る。
【0103】一般式(I)〜(III)で示される基を有す
る繰り返し構造単位(好ましくは一般式(IV)〜(VI)
繰り返し構造単位)、酸分解性基を有する繰り返し構造
単位(好ましくは一般式(VII)〜(IX)で表される繰り
返し構造単位)、必要に応じカルボキシル基を有する繰
り返し構造単位(好ましくは一般式(X)〜(XII)で表
される繰り返し構造単位)あるいは他の重合性モノマー
を含有する本発明の成分(B)の樹脂は、各構造に対応
する不飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオ
ン重合により合成される。更に詳しくは前記に示した好
ましい組成に基づき各モノマーを配合し、適当な溶媒
中、約10〜40重量%のモノマー濃度にて重合触媒を
添加し、必要に応じ加温して重合される。
【0104】本発明の成分(B)の樹脂の分子量は、重
量平均(Mw:ポリスチレン標準)で2,000以上、
好ましくは3,000〜1,000,000、より好ま
しくは5,000〜200,000、更に好ましくは2
0,000〜100,000の範囲であり、大きい程、
耐熱性等が向上する一方で、現像性等が低下し、これら
のバランスにより好ましい範囲に調整される。また分散
度(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より
好ましくは1.0〜3.0であり、小さい程、耐熱性、
画像性能(パターンプロファイル、デフォーカスラチチ
ュード等)が良好となる。本発明において、上記(B)
の樹脂の感光性組成物中の添加量としては、全固形分に
対して50〜99.7重量%、好ましくは70〜99重
量%である。
【0105】上記一般式(CI)又は(CII)で表され
る化合物本発明のポジ型感光性組成物は、主として上記
のような樹脂と光酸発生剤以外に、一般式(CI)又は
(CII)で表される化合物を基本的な構成成分として含
有する。一般式(CI)中、Xは酸素原子、硫黄原子、
−N(R53)−、又は単結合を表す。一般式(CI)の
51、R52及びR53において、アルキル基としては、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、sec−ブチル基もしく
はt−ブチル基、ヘキシル基、2ーエチルヘキシル基、
オクチル基のような炭素数1〜8個のものが挙げられ
る。一般式(CI)において、−C(=O)−O−R’
は酸の作用により分解する基(酸分解性基ともいう)で
ある。ここで、R’としては、t−ブチル基、メトキシ
t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソ
ボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチ
ル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロ
キシエチル基、1−〔2−(n−ブトキシ)エトキシ〕
エチル基等の置換基を有してよい1−アルコキシエチル
基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等の
アルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラ
ヒドロフラニル基、トリメチルシリル基、t−ブチルジ
メチルシリル基、ジイソプロピルメチルシリル基等のト
リアルキルシリル基、3−オキソシクロヘキシル基等を
挙げることができる。
【0106】Rは有橋式炭化水素基またはナフタレン環
を含むn1 価の残基を表す。有橋式炭化水素基を含むn
1 価の残基としては、n1 個の結合手を有するアダマン
タン、ノルボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロ
ウンデカン、ピネン、テルペン、ステロイド等が挙げら
れる。ナフタレン環を含むn1 価の残基としては、n1
個の結合手を有するナフタレン環が挙げられる。上記に
挙げた有橋式炭化水素基またはナフタレン環は結合手以
外の場所に置換基を有してもよい。その好ましい置換基
としては、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜4個の
アルキル基、炭素数1〜4個のアルコキシ基、炭素数1
〜4個のアシル基、炭素数1〜4個のアシロキシ基、炭
素数2〜5個のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
q1は、0〜10の整数であるが、好ましくは0〜7、よ
り好ましくは0〜5である。
【0107】一般式(CII)のR60において、アルキル
基としては、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、sec−
ブチル基もしくはt−ブチル基、ヘキシル基、2ーエチ
ルヘキシル基、オクチル基のような炭素数1〜8個のも
のが挙げられる。一般式(CII)において、−C−O−
61は酸の作用により分解する基(酸分解性基ともい
う)である。ここで、R61としては、t−ブチル基、メ
トキシt−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル
基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1
−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチ
ル基、1−〔2−(n−ブトキシ)エトキシ〕エチル基
等の置換基を有してよい1−アルコキシエチル基、1−
メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキ
シメチル基、t−ブトキシカルボニル基、t−アミロキ
シカルボニル基などの3級アルコキシカルボニル基、テ
トラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリ
メチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ジイソ
プロピルメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、3
−オキソシクロヘキシル基等を挙げることができる。
【0108】本発明の前記一般式(CI)および一般式
(CII)で表される化合物の合成は対応するカルボン酸
あるいは酸クロリド等のカルボン酸誘導体と、あるいは
対応するナフトール誘導体とR’−OH、R’−X(ハ
ロゲン)、あるいは対応するオレフィンとの反応、ある
いはナフトール誘導体とジアルコキシカルボニルエーテ
ルとの反応により得られる。
【0109】本発明のポジ型感光性組成物において、前
記一般式(CI)および一般式(CII)で表される化合
物からなる溶解阻止剤は単独でも用いられるが、2種以
上を混合して用いても良い。また、本発明におけるポジ
型感光性組成物においては、一般式(CI)または一般
式(CII)で表される化合物の含有率は、全固形分に対
して通常1〜40重量%、好ましくは3〜30重量%で
ある。
【0110】以下に一般式(CI)で表される化合物の
具体例としては、下記〔CIー1〕〜〔CIー10
8〕、及び一般式(CII)で表される化合物の具体例
としては、下記〔CIIー1〕〜〔CIIー52〕で示
される化合物を挙げることができるが、本発明で使用で
きる化合物はこれらに限定されるものではない。
【0111】
【化64】
【0112】
【化65】
【0113】
【化66】
【0114】
【化67】
【0115】
【化68】
【0116】
【化69】
【0117】
【化70】
【0118】
【化71】
【0119】
【化72】
【0120】
【化73】
【0121】
【化74】
【0122】
【化75】
【0123】
【化76】
【0124】
【化77】
【0125】
【化78】
【0126】
【化79】
【0127】
【化80】
【0128】
【化81】
【0129】
【化82】
【0130】
【化83】
【0131】
【化84】
【0132】
【化85】
【0133】
【化86】
【0134】本発明で用いられる(A)光酸発生剤は、
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物で
ある。本発明で使用される活性光線または放射線の照射
により分解して酸を発生する化合物としては、光カチオ
ン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類
の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に
使用されている公知の光(400〜200nmの紫外
線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、h線、i線、K
rFエキシマレーザー光)、ArFエキシマレーザー
光、電子線、X線、分子線又はイオンビームにより酸を
発生する化合物およびそれらの混合物を適宜に選択して
使用することができる。
【0135】また、その他の本発明に用いられる活性光
線又は放射線の照射により酸を発生する化合物として
は、たとえば S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,3
87(1974)、T.S.Bal etal,Polymer,21,423(1980)等に記
載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,06
9,056号、同 Re 27,992号、特願平3-140,140号等に記載
のアンモニウム塩、D.C.Necker etal,Macromolecules,1
7,2468(1984)、C.S.Wenetal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing
ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)、米国特許第4,069,055
号、同4,069,056号等に記載のホスホニウム塩、J.V.Cri
vello etal,Macromorecules,10(6),1307(1977) 、Chem.
&Eng.News,Nov.28,p31(1988)、欧州特許第104,143 号、
米国特許第339,049号、同第410,201号、特開平2-150,84
8号、特開平2-296,514 号等に記載のヨードニウム塩、
J.V.Crivello etal,Polymer J.17,73(1985)、J.V.Crive
llo etal.J.Org.Chem.,43,3055(1978)、W.R.Watt eta
l,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,22,1789(1984)、
J.V.Crivello etal,Polymer Bull.,14,279(1985)、J.V.
Crivello etal,Macromorecules,14(5),1141(1981)、J.
V.Crivello etal,J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed.,17,
2877(1979) 、欧州特許第370,693 号、同3,902,114号同
233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,9
33,377号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、
同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、獨国
特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号、
特開平7−28237号、同8−27102号等に記載
のスルホニウム塩、J.V.Crivello etal,Macromorecule
s,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello etal,J.PolymerSc
i.,Polymer Chem.Ed., 17,1047(1979)等に記載のセレノ
ニウム塩、C.S.Wen etal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing AS
IA,p478 Tokyo,Oct(1988)等に記載のアルソニウム塩等
のオニウム塩、米国特許第3,905,815号、特公昭46-4605
号、特開昭48-36281号、特開昭55-32070号、特開昭60-2
39736号、特開昭61-169835号、特開昭61-169837号、特
開昭62-58241号、特開昭62-212401号、特開昭63-70243
号、特開昭63-298339号等に記載の有機ハロゲン化合
物、K.Meier et al,J.Rad.Curing,13(4),26(1986) 、T.
P.Gill et al,Inorg.Chem.,19,3007(1980)、D.Astruc,A
cc.Chem.Res.,19(12),377(1896)、特開平2-161445号等
に記載の有機金属/有機ハロゲン化物、S.Hayase eta
l,J.Polymer Sci.,25,753(1987)、E.Reichmanis etal,J.
Pholymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,23,1(1985)、Q.Q.Zhu
etal,J.Photochem.,36,85,39,317(1987)、 B.Amit etal,
Tetrahedron Lett.,(24)2205(1973)、D.H.R.Barton eta
l,J.Chem Soc.,3571(1965)、P.M.Collins etal, J.Chem.
SoC.,PerkinI,1695(1975)、M.Rudinstein etal,Tetrahed
ron Lett.,(17),1445(1975)、J.W.Walker etalJ.Am.Che
m.Soc.,110,7170(1988)、S.C.Busman etal,J.Imaging Te
chnol.,11(4),191(1985)、H.M.Houlihan etal,Macormole
cules,21,2001(1988)、 P.M.Collins etal,J.Chem.Soc.,
Chem.Commun.,532(1972)、S.Hayase etal,Macromolecule
s,18,1799(1985)、E.Reichmanis etal,J.Electrochem.So
c.,Solid State Sci.Technol.,130(6)、F.M.Houlihan et
al,Macromolcules,21,2001(1988)、 欧州特許第0290,750
号、同046,083号、同156,535号、同271,851号、同0,38
8,343号、 米国特許第3,901,710号、同4,181,531号、特
開昭60-198538号、特開昭53-133022号等に記載の0−ニ
トロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、M.TUNOOKA
etal,Polymer Preprints Japan,35(8)、G.Berner etal,
J.Rad.Curing,13(4)、 W.J.Mijs etal,Coating Techno
l.,55(697),45(1983),Akzo、H.Adachi etal,Polymer Pr
eprints,Japan,37(3)、欧州特許第0199,672号、同84515
号、同199,672号、同044,115号、同0101,122号、米国特
許第618,564号、同4,371,605号、同4,431,774 号、特開
昭64-18143号、特開平2-245756号、特願平3-140109号等
に記載のイミノスルフォネ−ト等に代表される光分解し
てスルホン酸を発生する化合物、特開昭61-166544号、
特開平2−71270号等に記載のジスルホン化合物、
特開平3−103854号、同3−103856号、同
4−210960号等に記載のジアゾケトスルホン、ジ
アゾジスルホン化合物を挙げることができる。
【0136】また、これらの光により酸を発生する基、
あるいは化合物をポリマーの主鎖または 側鎖に導入し
た化合物、たとえば、M.E.Woodhouse etal,J.Am.Chem.
Soc.,104,5586(1982)、S.P.Pappas etal,J.Imaging Sc
i.,30(5),218(1986)、S.Kondoetal,Makromol.Chem.,Rap
id Commun.,9,625(1988)、Y.Yamadaetal,Makromol.Che
m.,152,153,163(1972)、J.V.Crivello etal,J.PolymerS
ci.,Polymer Chem.Ed.,17,3845(1979) 、米国特許第3,8
49,137号、獨国特許第3914407、特開昭63-26653号、特
開昭55-164824号、特開昭62-69263号、特開昭63-146038
、特開昭63-163452 号、特開昭62-153853号、特開昭63
-146029号等に記載の化合物を用いることができる。
【0137】さらにV.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(198
0)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、
D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国
特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光
により酸を発生する化合物も使用することができる。
【0138】上記活性光線または放射線の照射により分
解して酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられ
るものについて以下に説明する。 (1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG
1)で表されるオキサゾール誘導体または一般式(PA
G2)で表されるS−トリアジン誘導体。
【0139】
【化87】
【0140】式中、R201 は置換もしくは未置換のアリ
ール基、アルケニル基、R202 は置換もしくは未置換の
アリール基、アルケニル基、アルキル基、−C(Y)3
をしめす。Yは塩素原子または臭素原子を示す。具体的
には以下の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。
【0141】
【化88】
【0142】
【化89】
【0143】
【化90】
【0144】(2)下記の一般式(PAG3)で表され
るヨードニウム塩、または一般式(PAG4)で表され
るスルホニウム塩。
【0145】
【化91】
【0146】ここで式Ar1、Ar2は各々独立に置換も
しくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基とし
ては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル
基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシ
ル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカ
プト基およびハロゲン原子が挙げられる。
【0147】R203 、R204 、R205 は各々独立に、置
換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好
ましくは、炭素数6〜14のアリール基、炭素数1〜8
のアルキル基およびそれらの置換誘導体である。好まし
い置換基としては、アリール基に対しては炭素数1〜8
のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルキル基、ニトロ
基、カルボキシル基、ヒロドキシ基およびハロゲン原子
であり、アルキル基に対しては炭素数1〜8のアルコキ
シ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基であ
る。
【0148】Z-は対アニオンを示し、例えばBF4 -
AsF6 -、PF6 -、SbF6-、SiF6 2-、ClO4 -
CF3SO3 -等のパーフルオロアルカンスルホン酸アニ
オン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナ
フタレン−1−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族
スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニ
オン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるが
これらに限定されるものではない。
【0149】またR203 、R204 、R205 のうちの2つ
およびAr1、Ar2はそれぞれの単結合または置換基を
介して結合してもよい。
【0150】具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0151】
【化92】
【0152】
【化93】
【0153】
【化94】
【0154】
【化95】
【0155】
【化96】
【0156】
【化97】
【0157】
【化98】
【0158】
【化99】
【0159】
【化100】
【0160】
【化101】
【0161】
【化102】
【0162】一般式(PAG3)、(PAG4)で示さ
れる上記オニウム塩は公知であり、例えばJ.W.Knapczyk
etal,J.Am.Chem.Soc.,91,145(1969)、A.L.Maycok eta
l, J.Org.Chem.,35,2532,(1970)、E.Goethas etal ,Bul
l.Soc.Chem.Belg.,73,546,(1964) 、H.M.Leicester、J.A
me.Chem.Soc.,51,3587(1929)、J.V.Crivello etal,J.Po
lym.Chem.Ed.,18,2677(1980)、米国特許第2,807,648 号
および同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載の
方法により合成することができる。
【0163】(3)下記一般式(PAG5)で表される
ジスルホン誘導体または一般式(PAG6)で表される
イミノスルホネート誘導体。
【0164】
【化103】
【0165】式中、Ar3、Ar4は各々独立に置換もし
くは未置換のアリール基を示す。R 206 は置換もしくは
未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もし
くは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレ
ン基を示す。具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0166】
【化104】
【0167】
【化105】
【0168】
【化106】
【0169】
【化107】
【0170】
【化108】
【0171】
【化109】
【0172】これらの活性光線または放射線の照射によ
り分解して酸を発生する化合物の添加量は、感光性組成
物の全重量(塗布溶媒を除く)を基準として通常0.0
01〜40重量%の範囲で用いられ、好ましくは0.0
1〜20重量%、更に好ましくは0.1〜5重量%の範
囲で使用される。活性光線または放射線の照射により分
解して酸を発生する化合物の添加量が、0.001重量
%より少ないと感度が低くなり、また添加量が40重量
%より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロフ
ァイルの悪化や、プロセス(特にベーク)マージンが狭
くなり好ましくない。
【0173】本発明に使用されるその他の成分 本発明のポジ型感光性組成物には、必要に応じて更に酸
分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、界面活性剤、光
増感剤、有機塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性
を促進させる化合物等を含有させることができる。本発
明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物として
は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基
を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物
である。カルボキシ基をを有する場合は上記と同じ理由
で脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。これら溶解促進
性化合物の好ましい添加量は、本発明の樹脂に対して2
〜50重量%であり、更に好ましくは5〜30重量%で
ある。50重量%を越えた添加量では、現像残渣が悪化
し、また現像時にパターンが変形するという新たな欠点
が発生して好ましくない。
【0174】このような分子量1000以下のフェノー
ル化合物は、例えば、特開平4−122938、特開平
2−28531、米国特許第4916210、欧州特許
第219294等に記載の方法を参考にして、当業者に
於て容易に合成することが出来る。フェノール化合物の
具体例を以下に示すが、本発明で使用できる化合物はこ
れらに限定されるものではない。
【0175】レゾルシン、フロログルシン、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、2,3,4,3′,
4′,5′−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセト
ン−ピロガロール縮合樹脂、フロログルコシド、2,
4,2′,4′−ビフェニルテトロール、4,4′−チ
オビス(1,3−ジヒドロキシ)ベンゼン、2,2′,
4,4′−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,
2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォ
キシド、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェ
ニルスルフォン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロ
ヘキサン、4,4−(α−メチルベンジリデン)ビスフ
ェノール、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフ
ェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、
α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−
1−エチル−4−イソプロピルベンゼン、1,2,2−
トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,2−
トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキ
シフェニル)ヘキサン、1,2−テトラキス(4−ヒド
ロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロ
キシフェニル)ブタン、パラ〔α,α,α′,α′−テ
トラキス(4−ヒドロキシフェニル)〕−キシレン等を
挙げることができる。
【0176】本発明で用いることのできる好ましい有機
塩基性化合物とは、フェノールよりも塩基性の強い化合
物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。好ま
しい化学的環境として、下記式(A)〜(E)の構造を
挙げることができる。
【0177】
【化110】
【0178】更に好ましい化合物は、一分子中に異なる
化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化
合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のア
ミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もし
くはアルキルアミノ基を有する化合物である。好ましい
具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置
換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置
換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のア
ミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、
置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換
のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換も
しくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾ
リン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは
未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモル
フォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフ
ォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、
アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール
基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、ア
シル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ
基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。特に好ましい
化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジ
ン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−
アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリ
ジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミ
ノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミ
ノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジ
ン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5
−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、
3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジ
ン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−ア
ミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピ
ペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチル
ピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピ
ペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラ
ゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミ
ノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジ
ン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリ
ミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒド
ロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、
N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モ
ルフォリンなどが挙げられるがこれに限定されるもので
はない。
【0179】これらの含窒素塩基性化合物は、単独であ
るいは2種以上一緒に用いられる。含窒素塩基性化合物
の使用量は、感光性樹脂組成物(溶媒を除く)100重
量部に対し、通常、0.001〜10重量部、好ましく
は0.01〜5重量部である。0.001重量部未満で
は上記含窒素塩基性化合物の添加の効果が得られない。
一方、10重量部を超えると感度の低下や非露光部の現
像性が悪化する傾向がある。
【0180】好適な染料としては油性染料及び塩基性染
料がある。具体的にはオイルイエロー#101、オイル
イエロー#103、オイルピンク#312、オイルグリ
ーンBG、オイルブルーBOS,オイルブルー#60
3、オイルブラックBY、オイルブラックBS、オイル
ブラックT−505(以上オリエント化学工業株式会社
製)、クリスタルバイオレット(CI42555)、メ
チルバイオレット(CI42535)、ローダミンB
(CI45170B)、マラカイトグリーン(CI42
000)、メチレンブルー(CI52015)等を挙げ
ることができる。
【0181】露光による酸発生率を向上させる為、さら
に下記に挙げるような光増感剤を添加することができ
る。好適な光増感剤としては、具体的にはベンゾフェノ
ン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、
p,p’−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、
2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシ
アントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェ
ノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフ
ラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアン
トラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナ
ントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフ
テン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリ
ン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロア
ニリン、、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルア
ミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアント
ラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン1,2−ベ
ンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−
1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,
2−ナフトキノン、3,3’−カルボニル−ビス(5,
7−ジメトキシカルボニルクマリン)及びコロネン等で
あるがこれらに限定されるものではない。また、これら
の光増感剤は、光源の遠紫外光の吸光剤としても使用可
能である。この場合、吸光剤は基板からの反射光を低減
し、レジスト膜内の多重反射の影響を少なくさせること
で、定在波改良の効果を発現する。
【0182】本発明の感光性組成物は、上記各成分を溶
解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用
する溶媒としては、エチレンジクロライド、シクロヘキ
サノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチ
ロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコール
モノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエ
ーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリ
コールモノエチルエーテルアセテート、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
メチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳
酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、
エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピル
ビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロ
リドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶
媒を単独あるいは混合して使用する。
【0183】上記溶媒に界面活性剤を加えることもでき
る。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキ
シエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイ
ルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル
類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、
ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリ
オキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシ
エチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー
類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミ
テート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノ
オレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタント
リステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリ
オキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシ
エチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチ
レンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン
ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビ
タントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフト
ップEF301,EF303,EF352(新秋田化成
(株)製)、メガファックF171,F173 (大日
本インキ(株)製)、フロラ−ドFC430,FC43
1(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG71
0,サーフロンS−382,SC101,SC102,
SC103,SC104,SC105,SC106(旭
硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロ
キサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)や
アクリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフ
ローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業
(株)製)等を挙げることができる。これらの界面活性
剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100重量部
当たり、通常、2重量部以下、好ましくは1重量部以下
である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよい
し、また、いくつかの組み合わせで添加することもでき
る。
【0184】上記感光性組成物を精密集積回路素子の製
造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリ
コン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法
により塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを
行い現像することにより良好なレジストパターンを得る
ことができる。ここで露光光としては、好ましくは25
0nm以下、より好ましくは220nm以下の波長の遠
紫外線である。具体的には、KrFエキシマレーザー
(248nm)、ArFエキシマレーザー(193n
m)、F2 エキシマレーザー(157nm)、X線、電
子ビーム等が挙げられる。
【0185】本発明の感光性組成物の現像液としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、
ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア
水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルア
ミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチ
ルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチル
ジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノール
アミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン
類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエ
チルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム
塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカ
リ性水溶液を使用することができる。更に、上記アルカ
リ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加し
て使用することもできる。
【0186】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 (合成例) (1)繰り返し単位〔a37〕に対応する単量体aの合
成 2Lの3つ口フラスコにデオキシコール酸75gとジメ
チルホルムアミド1Lを仕込み、室温下攪拌、溶解させ
た。これにトリエチルアミン19.2gを加え、さらに
エトキシメチルクロリドを滴下しながら加えた。滴下終
了後3時間攪拌し、反応を終了させた。反応終了後溶媒
を減圧留去した後、酢酸エチル/水系で抽出した。得ら
れた酢酸エチル溶液を脱水処理後再度濃縮し、デオキシ
コール酸のエトキシメチル保護体70gを得た。得られ
た保護体を再度THF2Lに溶解し、3Lの3つ口フラ
スコに、トリフェニルホスフィン100gとともに添加
した。さらにメタクリル酸33gを添加した後、ジエチ
ルアゾビスカルボキシレート66gを滴下した。滴下終
了後そのまま16時間攪拌した。得られた反応混合液を
濃縮し、酢酸エチル/重曹水で抽出した酢酸エチル層を
濾過、濃縮、再度アセトンに溶解し、塩酸水を加え加水
分解した。反応終了後、反応液を中和、濃縮し、これを
シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製、目的
物である下記構造の単量体a45gを得た。
【0187】
【化111】
【0188】(2)繰り返し単位〔a48〕に対応する
単量体bの合成 メタクリル酸の代わりにアクリル酸を用いて、上記合成
例(1)と同様の方法で下記構造の単量体bを合成し
た。
【0189】
【化112】
【0190】(3)樹脂Aの合成 上記単量体a11.1g、単量体aのプロピルエステル
3.5g、t−Buアクリレート1.9g、和光純薬社
製V−65 1.2gをTHF80gに溶解した溶液
を、窒素気流下、50℃に加温した。THF10g入り
の反応容器に2時間かけて滴下した。滴下終了後そのま
ま6時間攪拌した。反応液を室温まで放冷し、水3Lに
晶析した。析出した粉体を濾取し、樹脂A17gを回収
した。得られた樹脂Aの重量平均分子量をGPCを用い
て、標準ポリスチレン換算で測定したところ13,20
0であった。
【0191】(4)樹脂Bの合成 上記単量体b10.6g、単量体bのシアノエチルエス
テル4.2g、t−Buアクリレート1.9g、和光純
薬社製V−65 0.8gをTHF80gに溶解した溶
液を、窒素気流下、50℃に加温したTHF10g入り
の反応容器に2時間かけて滴下した。滴下終了後そのま
ま2時間攪拌した。更に、V−65を0.4g添加した
後再度4時間攪拌した。反応液を室温まで放冷し、水3
Lに晶析した。析出した粉体を濾取し、樹脂B15gを
回収した。得られた樹脂Bの重量平均分子量をGPCを
用いて、標準ポリスチレン換算で測定したところ10,
300であった。
【0192】(5)樹脂Cの合成 上記単量体b10.2g、およびbのエチルエステル
5.4g、t−ブチルアクリレート2.0g、和光純薬
社製V−65 0.8gをTHF80gに溶解した溶液
を、窒素気流下、50℃に加温したTHF10g入りの
反応容器に2時間かけて滴下した。滴下終了後そのまま
2時間攪拌した。更に、V−65を0.4g添加した後
再度4時間攪拌した。反応液を室温まで放冷し、水3L
に晶析した。析出した粉体を濾取し、樹脂C16gを回
収した。得られた樹脂Cの重量平均分子量をGPCを用
いて、標準ポリスチレン換算で測定したところ11,1
00であった。
【0193】〔実施例1〜10〕上記合成例で合成した
表1に示す樹脂をそれぞれ1.2gと、トリフェニルス
ルフォニウムトリフレート0.25gおよび溶解阻止剤
として、表1に示す各化合物の添加量を配合し、固形分
14重量%の割合でプロピレングリコールモノエチルエ
ーテルアセテートに溶解した後、0.1μmのミクロフ
ィルターで濾過、ポジ型フォトレジスト組成物溶液を調
製した。
【0194】
【表1】
【0195】〔比較例1〕上記実施例1の樹脂の代わり
に、特開平9−265177号公報の段落(0043)
の実施例1に示される高分子化合物(R1)、ポリ(ト
リシクロ〔5.2.1.02.6 〕デカニルアクリレート
CO−テトラヒドロピラニルメタクリレート−CO−メタ
クリル酸)を用いた以外は、実施例1と同様にしてポジ
型フォトレジスト組成物溶液を調製した。
【0196】〔比較例2〕上記実施例7の樹脂の代わり
に、特開平8−15865号公報の段落(0024)の
例1に示される共重合体(R2)、〔メタクリル酸メチ
ル50%、メタクリル酸t−ブチル28%、メタクリル
酸22%〕を用いた以外は、実施例7と同様にしてポジ
型フォトレジスト組成物溶液を調製した。
【0197】〔比較例3〕上記実施例1において、溶解
阻止剤である〔CI−1〕を用いなかった以外は、実施
例1と同様にしてポジ型フォトレジスト組成物溶液を調
製した。
【0198】(評価試験)得られたポジ型フォトレジス
ト組成物溶液をスピンコータを利用してシリコンウエハ
ー上に塗布し、120℃で90秒間乾燥、約0.5μm
のポジ型フォトレジスト膜を作成し、それにArFエキ
シマレーザー(193nm)で露光した。露光後の加熱
処理を130℃で90秒間行い、2.38%のテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像、蒸留水で
リンスし、レジストパターンプロファイルを得た。
【0199】〔パターンプロファイル〕:上記で得られ
たレジストパターンプロファイルを走査型電子顕微鏡で
観察し、0.25ミクロンのプロファイルで評価し、矩
形なものを○、テーパー、T−トップ、トップがまるい
形状を示したものを×として評価した。
【0200】〔基板密着性〕(残存細線の最小線幅):
上記で得られたレジストパターンプロファイルを走査型
電子顕微鏡で観察し、残存している最も細線の線幅をも
って、評価した。密着性がより高いものは、より細かい
線幅のパターンも残存するが、逆に密着性の劣るものは
細かい線幅ほど基板界面で密着できず、パターンが剥が
れてしまう。
【0201】〔クラッキング数〕:4インチのBare
Si基板上に各レジスト膜を0.5μmに塗布し、1
30℃で90秒間乾燥した。その後ステッパーNSR−
1505EXを用いて1mm×3mmの長方形の大パターン
を露光量を2mJ/cm2 〜100mJ/cm2 まで2
mJ/cm2 刻みで50ショット露光し、露光後加熱を
130℃で90秒間行った。その後、2.38%TMA
Hで現像し、露光部で塗膜がはじめに溶けきる露光量の
光を当てたパターンから数えて5ショット分のパターン
を光学式顕微鏡で観察、クラックの数を数えた。上記評
価結果を表2に示す。
【0202】
【表2】
【0203】表2の結果から明らかなように、比較例は
いずれも、基板密着性、パターンプロファイル、及びク
ラッキング数の点で問題を含む。一方、本発明のポジ型
フォトレジスト組成物はそのすべてについて満足がいく
レベルにある。すなわち、ArFエキシマレーザー露光
を始めとする遠紫外線を用いたリソグラフィーに好適で
ある。
【0204】
【発明の効果】本発明は、特に170nm〜220nmとい
う波長領域の光に対して十分好適であり、基板密着性に
優れ、高感度で、更にクラッキング数の低減が実現し、
良好なレジストパターンプロファイルが得られるポジ型
フォトレジスト組成物を提供できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)活性光線又は放射線の照射により
    酸を発生する化合物と、(B)下記一般式(I)、(I
    I)又は(III)で表される1価の多環型の脂環式基のう
    ち少なくとも1つと、酸の作用により分解してアルカリ
    現像液中での溶解性を増大させる基とを有する樹脂、及
    び(C)下記一般式(CI)又は(CII)で表される化
    合物を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。 【化1】 式(I)〜(III)中、R1 〜R5 は同じでも異なってい
    てもよく、置換基を有していても良い、アルキル基、シ
    クロアルキル基、アルケニル基、アシロキシ基、アルキ
    ニル基、ハロゲン原子、シアノ基もしくは、−R6 −O
    −R7 基、−R8 −CO−O−R9 基、−R10−CO−
    NR1112基、−R13−O−CO−R14基、−R15−C
    O−X1 −A1 −R16、−R15−CO−X1 −A2 −R
    17、−R15−CO−NHSO2 −X2 −A−R17又は、
    −COOZを表す。R7 、R9 は同じでも異なっていて
    もよく、水素原子、置換基を有していても良い、アルキ
    ル基、シクロアルキル基、アルケニル基、−Z、又は−
    O−R7 もしくは−CO−O−R9 で酸の作用により分
    解してアルカリ現像液中での溶解性を増大させる基(酸
    分解性基)を構成する基を表す。Zは下記に示す基であ
    る。 【化2】 19〜R26は、同じでも異なってもよく、水素原子、置
    換基を有していてもよいアルキル基を表す。a、bは、
    各々1又は2を表す。R11〜R12、R14は同じでも異な
    っていてもよく、水素原子、置換基を有していても良
    い、アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニル基を
    表し、R11とR12が結合して環を形成しても良い。R
    6 、R8 、R10、R13は同じでも異なっていてもよく、
    単結合もしくは、置換基を有していても良い、アルキレ
    ン基、アルケニレン基、又はシクロアルキレン基を表
    す。R15は、単結合、置換基を有していても良い、アル
    キレン基又はシクロアルキレン基を表す。X1 は、酸素
    原子、硫黄原子、又は−NH−を表す。X2 は、単結合
    又は−NH−を表す。Aは、単結合、置換基を有してい
    ても良いアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、
    カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミ
    ド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択さ
    れる単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。A
    1 は、置換基を有していても良いアルキレン基、エーテ
    ル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基より
    なる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み
    合わせを表す。A2 は、置換基を有していても良いアル
    キレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル
    基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレ
    タン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あ
    るいは2つ以上の基の組み合わせを表し、但し、少なく
    とも1つは、スルフォンアミド基、ウレタン基、又はウ
    レア基から選択される。R16は、−COOH、−COO
    9 、−OR7 、−COOZ、−CN、水酸基、又は−
    CO−NH−SO2−R30を表す。R17は、−COO
    H、−COOR9 、−OR7 、−CN、水酸基、−CO
    −NH−R30、−CO−NH−SO2−R30、−Z、置
    換基を有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル
    基又はアルコキシ基を表す。R30:置換基を有していて
    もよい、アルキル基又はシクロアルキル基、l、m、
    n、p、qは同じでも異なっていてもよく、0又は1〜
    5の整数を示す。ここで、l、m、n、p又はqが2以
    上の場合、各複数個のR1 〜R5 は同一でも相異してい
    ても良く、その2個のR1 〜R5 が、同一炭素原子上に
    置換する場合、その2個でカルボニル基(=O)又はチ
    オカルボニル基(=S)を表しても良く、更に2個のR
    1 〜R5 が、隣接する炭素原子上に置換する場合はその
    2個で互いに結合し、それら炭素原子間の二重結合を表
    しても良い。また、R1 〜R5 が各々2個以上置換して
    いる場合、その2個のR1 〜R5 が互いに結合して環を
    形成してもよい。一般式(I)、(II)又は(III)で表
    される1価の多環型の脂環式基の結合手の位置は、それ
    ら炭化水素多環構造中のいずれの位置でも良い。 【化3】 式(CI)中、XはO,S,−N(R53)−,又は単結
    合、R51, 52, 53は水素原子又はアルキル基、R′
    は−COOR′で酸分解性基を構成する基、Rは有橋式
    炭化水素基又はナフタレン環を含むn価の残基を表す。
    式(CII)中、R60は水素原子又はアルキル基、R61
    −O−R61で酸分解性基を構成する基、m1 、n1 、p
    1 は同じでも異なっていてもよく、1〜4の整数を示
    し、q1は0〜10の整数を示す。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022056983A (ja) * 2020-09-30 2022-04-11 株式会社松風 医科歯科用低重合収縮性モノマーの合成・製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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