WO1996012216A1 - Resist composition - Google Patents

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WO1996012216A1
WO1996012216A1 PCT/JP1995/002114 JP9502114W WO9612216A1 WO 1996012216 A1 WO1996012216 A1 WO 1996012216A1 JP 9502114 W JP9502114 W JP 9502114W WO 9612216 A1 WO9612216 A1 WO 9612216A1
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resist composition
compound
polymer
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French (fr)
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Nobunori Abe
Shugo Matsuno
Hideyuki Tanaka
Tatsuya Sugimoto
Yasumasa Wada
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors

Definitions

  • the present invention relates to a resist composition for microfabrication of a semiconductor device, and more particularly, to a resist composition capable of forming a pattern by irradiation with a deep ultraviolet cryptofluoride laser beam, an electron beam, or the like.
  • a resist composition capable of forming a pattern by irradiation with a deep ultraviolet cryptofluoride laser beam, an electron beam, or the like.
  • a resist is applied to the surface of a silicon wafer to form a photosensitive film, a latent image is formed by irradiating light, and then a latent image is formed to form a negative or positive image.
  • the image is obtained using the lithographic technology.
  • a far-ultraviolet light having a shorter wavelength than near-ultraviolet light is used in order to increase the exposure resolution.
  • Lithographic technology using light (short wavelength ultraviolet light) or Crypton Fluoride laser (KrF excimer laser) has been studied.
  • the base polymer is Novolak resin is widely used.
  • novolak resin hardly transmits light with a short wavelength, such as deep ultraviolet light or KrF ⁇ Shima laser, so that sufficient sensitivity cannot be obtained and the pattern shape is poor. The point is known.
  • a compound that generates an acid by irradiation with an actinic ray such as light or a proton beam (ie, activating radiation) ie, a photoacid generator
  • an actinic ray such as light or a proton beam (ie, activating radiation)
  • a photoacid generator a compound that generates an acid by irradiation with an actinic ray such as light or a proton beam (ie, activating radiation)
  • a photoacid generator A resist system that combines a compound that decomposes with an acid catalyst and solubilizes in a developer has attracted attention.
  • acid-sensitive compounds combined with a photoacid generator include an acetal compound (JP-A-48-90303), an enol ether compound (JP-A-55-1-1). No. 29595) has been proposed.
  • a three-component system consisting of a base polymer, a photoacid generator, and a substance that reacts with the acid generated by light as a catalyst to change the solubility of the base polymer ( ⁇ oxide)
  • a base polymer resin binder
  • a polymer having an orthoester group in the main chain Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-173445
  • a carboxylic acid It has been proposed to use a polymer having a tert-butyl ester or a tert-butyl carbonate group of phenol (Japanese Patent Publication No. 2-276660).
  • t-butoxycarbonyl group and t-butoxycarbonyl group are used as protecting groups that can be decomposed by acid or filler into alkaline soluble resin.
  • Method for bonding t—amyloquine bonyl group, t-butyl group, t—hexyl group, aryl group, 2-cyclohexyl group, and the like Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 4-158633
  • a method using a compound having a tert-amyl ester structure in the molecule Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-269754.
  • further improvements are required for the required characteristics of more advanced resists, particularly for resolution, pattern shape, and etching resistance.
  • resist films formed using any of the above resist compositions cannot sufficiently meet the practical level of thermal stability.
  • the resist pattern is projected onto a substrate (for example, a silicon substrate).
  • the heat generated in the etching process of! ⁇ causes the resist to deteriorate in shape, and the resist shape can be accurately transferred to the substrate. There was a problem that can not be.
  • An object of the present invention is to provide a resist composition having significantly improved sensitivity, resolution, heat resistance, pattern shape, etching resistance, and the like.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a polymer having a group cleavable by an acid (base polymer or resin binder), and irradiation with actinic rays,
  • the polymer may be a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents. It has been found that the above object can be achieved by using a polymer having the above.
  • a resist composition containing a resin binder, a photoacid generator, and a compound having a group cleavable by an acid comprises a group cleavable by an acid. It has been found that the above object can be attained by using a compound having a group containing a substituted aryloxy group having at least one substituent as the compound having The present invention has been completed based on these findings.
  • a crude resist containing a polymer (a) having a group cleavable by an acid and a compound (b) capable of generating an acid by irradiation with actinic rays is provided.
  • the polymer (a) is a substituted aryl having at least two substituents as a group cleavable by an acid.
  • a resist composition characterized by being an S-merification having a group containing a xyl group is provided.
  • the present invention comprises a resin binder (A), a compound (B) capable of generating an acid upon irradiation with actinic light, and a compound (C) having a group cleavable by the acid.
  • the compound (C) having a group cleavable by an acid is a compound having a group containing a g-paraoxy group having at least one substituent.
  • the group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents is any group as long as it functions as an acid labile group that is decomposed by an acid.
  • a group represented by the following formula (1) may be mentioned.
  • a substituted aryloxy group having at least two substituents is directly It bonds to the polymer through direct or divalent organic groups.
  • R 1 ! ⁇ In the formula (1) include a hydrogen atom, a nitro group, a cyano group, a halogen atom such as a chlorine atom and a bromine atom; a methyl group, an ethyl group, Propyl, butyl, amyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, 1-methylcyclopentyl, 2-ethylcyclopentyl, 1-ethynolecyclo Xinole group, 2-substituted alkyl group such as methylcyclohexyl group; vinyl group, 1-propenyl group, aryl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, 1-pentenyl group, 2— Pentenyl, 4-monopentenyl, hexenyl, 2-cyclobutenyl; ⁇ , 2-cyclopentenyl, 1-methyl-2-, cyclopentenyl, 2-cyclohexenin
  • Noles include pentyl, 1-methylbutyl, 2—methylbutyl, 3—methylbutyl, 1-methylpropyl, 1,1 dimethylpropyl, 1,2—dimethylpropyl, 2,2—dimethylpropyl.
  • Ri and R 4 may be combined to form a present such as cyclohexane, cyclopentene, etc.
  • Ri and R s , R ′ And R 6 may also form a ring.
  • cyclization may cause a decrease in sensitivity, and is not preferred.
  • Preferred examples of the substituent other than the hydrogen atom of R 1 ! ⁇ are a halogen atom and substituents each having 1 to 4 carbon atoms, particularly alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Groups and alkenyl groups having 1 to 4 carbon atoms are preferred.
  • a in the formula (1) is a single bond or a divalent organic group, and a preferable example thereof is a group represented by the following formula (2).
  • B is a single bond or a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms
  • Y is a single bond or a divalent organic group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Z is one CO—
  • n is an integer of 0 to 3.
  • R 6 to R B are a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • divalent groups such as —0—, —CO—, and C 0 2— are combined to form CH 2 — 0— CH 2 —, — CH 2 — C 6 H 4 - 0- CH 2 -, - CH 2 - C e H * - CH 2 -, one CH 2 - C e H, - may be in the form like.
  • the two organic groups of Y include alkylene having 1 to 4 carbon atoms such as methylene, ethylene, vinylene, propylene, and petylenene. Nalkalenren is a specific example.
  • R e and R 1 are a hydrogen atom, a halogen atom, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable phenyl group, or a substituted aralkyl group, and each substituent has 1 carbon atom. It is 0 or less.
  • RH to R 16 are a hydrogen atom, a halogen atom, a substitutable alkyl group, or a substitutable alkenyl group, and each group has 4 or less carbon atoms.
  • halogen atom, location ⁇ alkyl group, for a substitutable alkenyl group those similar to the R' ⁇ R s of formula (1)
  • substituted aralkyl group examples include a benzyl group, a 4-hydroxybenzyl group, a 4-methylbenzyl group, a phenethyl group, a 3-methylethylene group, a 2,4, 6-trimethylylethyl group; 4—hydroxyphenethyl group.
  • the substituted aryloxy group of the present invention has 2 or more substituents, and the 1-position substituents are both hydrogen atoms (1 1 ⁇ substituent), or 2 Those having both substituents (1.1-substituted) have higher sensitivity and resolution than those having only one substituent at the 1-position (1-monosubstituted). Is preferred. That is, in the formula (1), R 1 and R are both preferably a hydrogen atom or a substituent.
  • Such a group represented by the formula (1) include 3-methyl-2-butenyloxyka ⁇ ": nilmethyloxy group, 1-methyl-2-hydroxybutenyloxycarbonylmethyloxy group, , 1 dimethyl-2-yl D-phenyloxycarbonylmethyloxy group, 1, 1-dimethyl-2-ylpentenyloxycanolevonylmethyloxy group, 2 —x-hexyloxycarbonylmethyloxy group, 4-(3— methyl ⁇ 2 Butenyloxycarbonylmethyloquine) benzyloxy group, 4- (1-methylyl-2-oxybutenyloxycarbonylmethyloxy) benzyloxy group, 2- (1,1 dimethyl-2-yl-2-propenyloxy) Examples thereof include a (cyclocarbonylmethyloxy) benzodioxy group, and a 4- (1,1-dimethyl-2-yl-pentenyloxycarbonylmethyloxy) benzyloxy group.
  • the compound having a group containing a substituted ⁇ Li Ruoki sheet groups with least for the one substituent in (C), the base has the formula (1), R 'the power sale Chi rather small for R 5 Is also a substituent other than a hydrogen atom.
  • the polymer (a) used in the present invention functions as a resin binder and is a polymer containing a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents. . As described above, the substituted aryloxy group is combined with the polymer directly or via a divalent organic group.
  • This polymer (a) is cleaved from an it-substituted aryloxy group in the presence of an acid derived from a compound (b) capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays. Become soluble
  • the method for producing such a polymer (a) is not particularly limited. For example, after the synthesis of (1) a resin as a raw material (hereinafter sometimes referred to as a base resin), the method is usually carried out. A method in which a group containing a substituted aryloxy group is introduced by a conventional method, (2) a method in which a monomer in which a group containing a substituted aryloxy group is introduced in advance is used alone for anion polymerization and cation polymerization, or A method of anionic polymerization and cation polymerization together with a single frame into which a group containing a substituted aryloxy group has been introduced and other monomers may be mentioned.
  • the method for introducing a group containing a substituted aryloxy group may include a s-substituted aryl ester of a halogenated carboxylic acid corresponding to a target substituted aryloxy group.
  • Examples include a method in which a condensation reaction with a hydroxyl group of a resin is performed under basic conditions.
  • the reaction is usually carried out at a low temperature.
  • the base ⁇ J resin used when synthesizing the polymer (a) by the method (1) above may be a homopolymer or a copolymer, and specific examples of such a polymer may be used.
  • vinyl phenol resin such as polyvinyl phenol resin, partially hydrated polyvinyl phenol resin, etc., novolak resin, partially hydrogenated resin
  • Phenolic resins such as borane resins, polyvinyl alcohol-based resins, vinyl phenols, styrene, styrene derivatives, (meta) acrylic Copolymers with monomers other than vinyl phenols, such as acid esters and (meth) acrylic acid ester derivatives, copolymers of two or more vinyl phenols, and hydrogenation of these Products, etc .: Resins having a structure H-position derived from I-nor or vinyl phenol Among these, even when partially hydrogenated, such as homopolymers or copolymers using polyvinylphenol X resin, partially hydrogenated poly
  • vinylphenol-based resins resins having good divinyl units derived from vinylphenol
  • partially hydrogenated polyvinylphenols a vinyl phenolic resin
  • the upper limit of the ratio of the structural units derived from vinyl phenols is not particularly limited with respect to the entire copolymer, and the lower limit is usually 5%, preferably 5%. 1 596, more preferably 25%.
  • the addition ratio of water purple varies depending on the constituents of the resin, but the upper limit is usually preferably 50 for aromatic unsaturated bonds in the resin. Is 35%, more preferably 20%, with a lower limit usually in the range 1%, preferably 3%, more preferably 5%.
  • Examples of the monomer having a substituted aryloxy group used when polymerizing a resin by the method (2) include, for example, a hydroxyl group of vinyl phenol such as a substituted aryloxy styrene compound.
  • a substituted aryloxy styrene compound such as a compound in which a hydrogen atom of the compound is substituted with a substituted aryl group, a substituted aryloxycarbonyldioxy styrene compound, and a g-substituted aryloxycarbonylalkyloxystyrene compound.
  • Examples include a compound substituted by a hydrogen atom of a hydroxyl group or a “group having a substituted aryloxy group”, or an unsaturated ruponic acid compound to which a group containing a substituted aryloxy group is bonded.
  • examples of other polymerizable monomers for obtaining a co-aggregate coalescence include exchangeable vinyl fluorene: 1: knol and exchangeable styrene.
  • the weight average molecular weight of the polymer (a) obtained by the above method is not particularly limited, but the upper limit is preferably 100,000, more preferably 100,000 in terms of resolution.
  • the lower limit is 200, 000, and the lower limit is preferably 1, 000, more preferably 2, 000, from the viewpoint of film formability.
  • the ratio of the g-substituted aryloxy group in the polymer (a) is determined by one structural unit of the resin. Position, usually in the range of 0.01 to 0.99, but the upper limit is preferably 0.6, more preferably 0.35
  • the lower limit is preferably 0.05 and more preferably 0.1.
  • the substitution rate of the resin binder in which the hydrogen atom of the hydroxyl group of the vinyl phenolic resin is substituted with a substituted aryloxy group varies depending on the ratio of the hydroxyl group in the polymer. Usually, it is 1 to 99%, preferably 5 to 60%, and more preferably 10 to 35%.
  • the g-copolymer (a) having a group cleavable by an acid is bonded to a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents.
  • the copolymerization suspension includes a structural unit derived from an aromatic vinyl compound having a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents, and a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid compound. And a copolymer having a unit.
  • Preferred copolymers include a structural unit represented by the following formula (16), a structural unit represented by the following formula (17), and a structural unit represented by the following formula (18). And copolymers containing various units.
  • each is independently selected from a hydrogen atom, a substitutable alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, and a nitro group
  • R is the above-mentioned formula (1) in a group containing a substituent ⁇ Riruokishi group having least for the well 2 substituents represented
  • R e is a hydrogen atom, hydroxyl group, a substitutable alkyl group having 1-4 carbon atoms, a halogen atom R s is a straight-chain, branched or existing substitutable alkyl group, or the following formula (20)
  • R 7 is optionally substituted alkyl or optionally substituted alkenyl group der is,! ⁇ ⁇ ! ⁇
  • R e is a hydrogen atom
  • D is a divalent organic group.
  • k, m, and n represent the ratio of each structural unit, and when the sum of the ratios of each structural unit in the copolymer is 1, 0 ⁇ k ⁇ 0.95, 0 ⁇ m ⁇ 0. 95, 0.0 5 ⁇ ⁇ ⁇ 0.60, 0. l ⁇ k / (k + m) ]
  • the polymer (a) may be a (co) polymer having a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid compound to which a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents is bonded. It can be.
  • the copolymer include a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid compound having a group containing a substituted aryloxy group having at least two substituents, and a structural unit derived from an aromatic vinyl compound.
  • Preferred copolymers include those represented by the above formula (17). And a structural unit containing a structural unit represented by the following formula (19). '
  • R 8 is the same as in the above formula (18), and R, is an S-substituted aryloxy group having at least two substituents represented by the above formula (1). It is a group containing a group.
  • m and p represent the ratio of each structural unit, and when the sum of the ratios of each structural unit in the copolymer is 1, 0.40 ⁇ m ⁇ 0 0.95, 0.05 ⁇ It has a relationship of p ⁇ 0.60.
  • copolymer having the structural units represented by the above formulas (16), (17), and (18) as essential structural units is a block copolymer. May also be a random copolymer.
  • the lower limit of the weight average molecular weight of this polymer is usually 1, 000, preferably 5, 2,000, and the upper limit is usually 1, 000, preferably 2, 000.
  • Deviating from this range may reduce the resolution.
  • R 1, R 2, and Ri include a hydrogen atom: a methyl group, an ethyl group, an ⁇ -propyl group, and an isopropyl group.
  • An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a pill group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group 0, etc.
  • One or more hydrogen atoms of these alkyl groups are a haegen atom, an alkoxy group, etc. Substituted substituents; halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; cyano groups;
  • the ratio 5 of the structural units represented by the formulas (16), (17), and (18) is represented by k, m, and ⁇ , respectively, and is the total of the total of the structural units in the polymer.
  • k, m, and ⁇ are represented by 1 or 1
  • k of the structural unit represented by the formula (16) is small, sensitivity and resolution are reduced, and the pattern shape is enhanced. Conversely, if it is too large, the contrast tends to be reduced.
  • the proportion m of the structural unit represented by the formula (17) is small, the etching resistance is reduced.
  • the ratio (kZ (k + m)) of the units represented by the formula (16) has a lower limit. Usually it is at least 0.1, preferably at least 0.2, more preferably at least 0.3, and the upper limit is usually less than 1, preferably at most 0.8, more preferably at most 0.8. 7 or less.
  • the ratio ((k + m) / (k + m + n)) of the total of the structural units represented by the formulas (16) and (17) to the whole resin is as long as the above condition is satisfied. It is not particularly limited, or is preferably 0.40 to 0.95, and more preferably 0.60 to 0.85. If this ratio is too small (ie, if the unit of the formula (18) is too large), the etching resistance may decrease, and if this ratio is too large (ie, the formula (1) If the unit of 8) is too small), the light transmittance may be slightly reduced and the sensitivity and resolution may be reduced. Therefore, the ratio n of the structural units represented by the formula (18) is the lower limit or 0.05, preferably 0.1 when the sum of the ratios of all the structural units is 1, and the upper limit is , Usually 0.6, and more preferably 0.5.
  • the ⁇ group R s may not be a group useful as an acid labile group.
  • a 1-substituted substitution-substituted alkyl group which does not function as an acid labile group can be used.
  • R 5 is an acid
  • it is an unstable group
  • a group represented by the above formula (1) is exemplified as a preferable example.
  • a unit having an unsubstituted alkyl group at the 1-position as R 6 of the structural unit represented by the formula (18) and a group represented by the formula (20) as R 5 And may be present in the polymer.
  • structural units other than the structural units represented by the formulas (16), (17) and (18) (hereinafter referred to as other structural units) are present in the polymer. May be.
  • the range within which the effect of the present invention is not impaired means that when the sum of the ratios of the structural units in the polymer is 1, the upper limit of the ratio of other structural units is usually 0.2, preferably 0. .
  • the polymer containing the structural unit represented by the formula (16), (17) or (18) used as a resin component in the present invention is synthesized according to a conventional method. For example, the following equation (2 1)
  • R is a hydrogen atom, a substitutable alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, or a nitro group.
  • OR (wherein, R and R 6 are the same as those in the above formula (18)), and a part of the arsenic derived from the formula (21) is obtained by a conventional method.
  • Examples include a method of introducing a group represented by the above formula (1) into an oxygen atom of a door xyl group.
  • the method for introducing the group represented by the formula (1) differs depending on the kind of the divalent organic group A of the group represented by the formula (1) to be introduced. For example, if a polysubstituted arylhalide reaction is carried out under basic conditions in a copolymerization reaction between a monomer represented by the formula (21) and a ⁇ ke body represented by the formula (22) under basic conditions: A compound in which A in the formula (1) is a single bond is obtained, and is reacted with a polysubstituted aryl ester of a halogenated organic acid, and is represented by A in the formula (1) or the formula (4).
  • a group of the formula (1) is obtained by reacting a halogenated alkyl phenyloxycarboxylic acid with a polysubstituted aryl ester, whereby A in the above formula (1) is a group represented by the above formula (5). You get something.
  • Examples of the monomer represented by the formula (21) include 4-hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 2-hydroxystyrene, a-methylenol 4-hydroxystyrene, and ⁇ -methylstyrene.
  • Chill 3 hydroxystyrene, a—methyl 1-2—hydroxystyrene, 4-hydroxy 3—methylstyrene and the like.
  • Examples of the monomer represented by the formula (22) include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, and iso-propyl acrylate.
  • Examples of the multivalent aryl halide used when introducing the group represented by the above formula (1) include 1,1-dimethylarylnoreb ⁇ -mide, 1,2 — Dimethyl sololebromide, 2, 3 — Dimethyltinoleyl bromide, 3,3-Dimethylyl olebromide, 1-methylinole_3-ethylethyl propyl bromide, and halo
  • Examples of polysubstituted aryl esters of carboxylic acids include 3-methyl-2-butenyl bromoacetate, 1-methyl-2-butenyl bromoacetate, 1, 1-dimethyl-2-propyl.
  • Nil bromoacetate 1,1,1 dimethyl 2-, pentenyl bromo-acetate, 2-cyclohexenyl bromo-mo-acetate, 3-methyl 2-butenyl crox oxalate, 2-butenyl Bromoacetate, 1-methyl-2-monopropenyl bromoacetate, and the like.
  • Specific examples of polyalkyl esters of halogenated alkyloxy organic acids include 1-methyl-2-butenyl (4-bromoethyl) phenoxyase.
  • polymer having the structural units of the formulas (16), (17) and (18) include 4- (3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene-phenyl.
  • the copolymer having the structural units represented by the above formulas (17) and (19) is preferably a monomer capable of providing the structural unit of the above formula (17). It can be obtained by copolymerizing with a (meth) acrylic acid-based compound having a group represented by the formula (1). That is, the hydrogen atom of the methoxyl group of (meth) acrylic acid is substituted with a substituted aryloxy group (E-substituted aryloxy group) such that A is a divalent organic group in the general formula (1).
  • another structural unit such as the structural unit represented by the formula (18) may be present as the third component.
  • each metal unit represented by the formulas (17) and (19) are usually 0 when the sum of them is 1 in view of characteristics such as sensitivity, resolution, and pattern shape. 4 0 ⁇ m ⁇ 0.95, 0.0 ⁇ ⁇ p ⁇ 0.60.
  • the compound (b) capable of generating an acid upon irradiation with actinic light used in the present invention is irradiated (exposed) to actinic light (activating radiation).
  • actinic light activating radiation
  • PAG Brentsted acid or Lewis acid
  • hondium salts halogenated organic compounds
  • quinone diazide compounds quinone diazide compounds
  • a, ⁇ -bis (sulfonyl) Diazomethane compounds a-carbonyl ⁇ -sulfonyldiazomethane compounds, sulfon compounds, organic acid ester compounds, organic acid amide compounds, organic acids
  • Known compounds such as mid compounds can be used.
  • sodium salt examples include sulfonium salts such as diazonium salt, ammonium salt, triphenyl sulfonium triflate, etc., and triphenyl sulfonium triflate. Salt, phosphonium salt, arsonium salt, oh! ⁇ Sonium salt and the like.
  • halogenated organic compounds include halogen-containing oxaziazole-based compounds, hachigen-containing triazine compounds, haguchi-gen-containing acetate phenone compounds, and halogen-containing benzofunnon-based compounds.
  • a halogen-containing sulfoxide compound, a halogen-containing sulfon compound, a halogen-containing thiazole compound, a halogen-containing oxazole compound, a halogen-containing triazole compound examples include halogen-containing 2-pyrone compounds, other halogen-containing heterocyclic compounds, halogen-containing aliphatic hydrocarbon compounds, halogen-containing aromatic hydrocarbon compounds, and sulfenyl halide compounds.
  • tris (2,3-dibromopropyl) phosphate tris (2,3-dibromo-3) -crop-propyl phosphate, tetrabromochlorobutadiene Hexane, hexacyclobenzene, hexabromobenzene, hexaboxy sigma dodecane, hexabole mobilifnil, arinoretripromopropenyl ether, tetrachloride bisphenol A, Tetrabromobisphenol A, Tetracloth bisphenol A bis (chloroetheno) ether, Tetrabromo bisphenol A bis (bromoethyl) Ether, bisphenol A bis (2.3—dichloropropyl) ether, bisphenol A.
  • quinone diazide compound examples include 1,2-benzoquinone diazide-14-sulfonate, 1,2-naphthoquinone diazide 4-sulfonate, 1,2— Naphthoquinonediazide-5-sulfonate, 2, 1-naphthoquinonediazide-1-sulfonate Sulfonate of quinonediazide derivatives such as sulfonic acid ester, 2,1 benzoquinone diazide-15-snolefonic acid ester
  • a ⁇ —Bis (sulfonyl) diazomethane compounds include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, and heterocyclic compounds.
  • na-bis (sulfonyl) diazomethane having a telocyclic group.
  • a-carbonyl-a-sulfonyldiazomethane-based compounds include vermilion-substituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, Or ⁇ -carbonyl- ⁇ -sulfonyldiazomes having a heterocyclic group.
  • the sulfone compound include a sulfone compound having an unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl group, alkenyl group, aralkyl group, aromatic group, or heterocyclic group. And disulfone compounds.
  • Examples of the organic acid esters include carboxylic acid esters, sulfonate esters, and phosphoric acid esters
  • examples of the organic acid amides include carboxylic acid amide, sulfonic acid amide, and the like.
  • Examples of the phosphoric acid amido include organic imides such as imidic imidic acid, imidized sulfonic acid, and imidated imidic acid.
  • sulfonate is particularly effective.
  • Preferable specific examples of the sulfonate include a partial sulfonate compound of a polyhydric phenol represented by the following formulas (23) to (27). .
  • Such a sulfonate can be synthesized from a compound of the norm in a conventional manner.
  • PAGs may be used alone or as a mixture of two or more nods.
  • the lower limit of the amount of these PAGs is usually 0.01 part by weight, based on 100 parts by weight of the S-copolymer (a) having a group cleavable by the acid used in the present invention.
  • the upper limit is usually 50 parts by weight, and preferably 30 parts by weight. If the amount is less than 0.01 part by weight, pattern formation becomes impossible.If the amount is more than 50 parts by weight, problems such as easy development residue or deterioration of the pattern shape occur. In either case, the performance of the registry is not good.
  • the resist composition of the present invention is used after being dissolved in a solvent.
  • a solvent those generally used as a solvent for a resist composition can be used, and specific examples thereof include acetone, methylethylketon, and cyclohexanone.
  • N-prono such as, CJ-non-non, cyclopentanone, and cyclohexanone
  • Alcohols such as ethanol, i-propanol, ⁇ -butanol, i-butanol, t-butanol, cyclohexanol, etc .: ethylene glycol dimethyl ether, ethylene Ethers such as ethylene glycol dimethyl ether and dioxane; ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, Alcoholic ethers such as propylene glycol monoethyl ether; propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, propion methyl, ethyl propionate, methyl ethyl acetate, ethyl ethyl butyrate; Esters; oxycarboxylates such as methyl 2-oxypropionate,
  • additives that are generally added to the resist composition ⁇ such as surfactants, storage stabilizers, sensitizers, and anti-strain additives, are generally used as additives. Can be added.
  • the resist composition of the present invention is generally used as a developer in an aqueous alkali solution.
  • a liquid is used.
  • aqueous solutions of inorganic alkalis such as sodium hydroxide, hydrating water, sodium gayate, ammonia, etc .
  • ethylamine Aqueous solutions of primary amines such as propylamine
  • aqueous solutions of second amines such as getylamine and dipropylamine
  • tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine Aqueous solutions of amines
  • Aqueous solutions of alcoholamines such as methylethanolamine, triethanolamine, etc .
  • Tetramethylammonium hydroxide Tetraethylammonium amine Dromoxide, Trimethyl hydroxide mouth, quinmethyl ammonium hydroxide, Triethyl hydroxime ammonium hydroxide, Trimethyltin hydroxide Etc.
  • dissolution of water-soluble organic solvents such as methanol, ethanol, propanol, and ethylene glycol, surfactants, and resins can be suppressed in aqueous solutions. Agents can be added.
  • the resist composition of the present invention contains, as necessary, additives in addition to the polymer (a) and the photoacid generator (b) as described above.
  • the dissolved one is used as an aqueous solution of the resist composition.
  • a resist film can be formed by applying this solution to a substrate surface such as a silicon wafer by a conventional method, and then drying and removing the solvent to form a resist film.
  • spin coating is awarded.
  • the SI light for pattern formation is applied to the resist film with far ultraviolet light, a KrF excimer laser, and an electron beam.
  • the heat treatment 31 light bake ), Higher sensitivity can be obtained.
  • the resin binder (A) used in the present invention is a resin that is soluble in an alkaline developer or a resin that has an acid labile group and can be dissolved in an alkaline developer by decomposition thereof. Anything can be used. Examples include novolak resins, partially hydrogenated novolak resins, polyhydroxystyrene, and partially hydrogenated polyxylene, and the like. Such as a copolymer of a monomer having a styrene derivative with a styrene derivative, a (meth) acrylic acid derivative, or a resin obtained by copolymerizing two or more monomers having a phenolic hydroxyl group It may be.
  • a resin obtained by modifying the above resin with an acid labile group or a group containing an acid labile group may be used.
  • a modified resin is preferred.
  • the acid labile group is known as a group cleavable by an acid, and specifically includes t-butyl, t-amyl, 1-methylcyclopentyl, and 1-methylcyclohexane. Examples include ethers, esters, or carbonates of trialkyls such as xyl. In addition, ethers, esters or carbonates of aryl groups having a substituent are also useful acid labile groups.
  • the molecular weight of the resin described above is not particularly limited, and the upper limit is preferably 100,000, more preferably 30,000, from the viewpoint of resolution.
  • the lower limit is preferably 1, 000, more preferably 2, 000, from the viewpoint of film properties.
  • the resin used in the present invention may be a resin that can be obtained by the following method. Photoacid generator (B)
  • the compounds described above can be used.
  • the compound (C) having a group cleavable by an acid used in the present invention is a compound having a group containing a substituted aryloxy group having at least one substituent, and
  • the group containing a oxy group may be any group as long as it functions as an acid labile group that is decomposed by an acid, and specific examples thereof include those represented by the above formula (1).
  • the groups represented can be mentioned.
  • R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and It is selected from a vinyl group, and at least one of R 1 to R 5 is a substituent other than a hydrogen atom.
  • R 1 and R 4 , R 8 and R s , and R 4 and R fi may each independently form a ring. Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • Compound (C) is an aromatic compound or a substituted aryloxy group having at least one S-substituent group on an organic compound having at least two rings and having at least 10 carbon atoms. Linked directly or through a divalent organic group It is preferably a compound having a structure.
  • each of R ′ R 6 independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable vinyl. is selected from the group, one at least of the R to R 5 is a substituent other than water draft atom.
  • R 1 and R 4, R 3 and R 5, Ri and R s are each independently It may form a ring.
  • R e to R T are a hydrogen atom or a displaceable alkyl group.
  • R e to R s are a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • X is a divalent linking group. Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • R 1 !? 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a clearable alkyl group, a substitutable alkenyl group, an is selected from the soluble vinyl group,! ⁇ 1 ⁇ ! ⁇ one at least of the 5 is a substituent other than hydrogen atom.
  • R 1 and! ⁇ , R 3 and R 5, and R 6 each They may form a ring independently.
  • R e to R are a hydrogen atom or an alkyl group
  • R e is a hydrogen atom, a hydrogen atom, a logen atom, an alkyl group, a ano group, a nitro group
  • X is a divalent organic group. It is.
  • Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • Specific examples of such compounds include compounds of formulas (48) to (49).
  • Specific examples of preferred compounds having a substituted aryloxy group according to the present invention include compounds represented by the following formula (50).
  • R ′ to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable vinyl) is selected from the group, one at least of R' ⁇ R S is a substituent other than hydrogen atom.
  • R S to R are a hydrogen atom or an alkyl group
  • R B to R 9 are a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a nitro group
  • X is a single bond or a divalent group. Is an organic group. Each substituent has less than 12 charcoals.
  • R ′ to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable vinyl
  • At least one is a substituent other than a hydrogen atom
  • R 1 and R 1 , R 3 and R s , and R s are each independently a ring It may be formed.
  • R 6 to R T are a hydrogen atom or an alkyl group.
  • n is an integer, preferably 1-10. Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • Specific examples of preferred compounds having a g-substituted aryloxy group according to the present invention include compounds represented by the following formula (58).
  • R 6 At least one of them is a substituent other than a hydrogen atom.
  • R 1 and R 4 , R s and R 5 , R ⁇ and R 6 may each independently form a ring.
  • Each g-substituted group has 12 or less carbon atoms.
  • R 6 is a monovalent organic group having at least two rings and having at least 10 carbon atoms.
  • shaku 1 to! ⁇ are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable group.
  • Selected from vinyl groups at least one of ⁇ ⁇ to ⁇ is a substituent other than a hydrogen atom, R 1 and RR e and R 5 , and R * and Rs each independently form a ring It may be.
  • A is a single bond or a divalent organic group. Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • R ′ to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable group. is selected from a vinyl group, 1 ⁇ to 11 one at least of six are ⁇ group other than a hydrogen atom.
  • R 1 and R 4, R s and R e, R 4 and R 6 each They may form a ring independently.
  • R e to R e are a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a divalent group, and X is a divalent organic group.
  • Each of the exchange groups has 12 or less carbon atoms.
  • Specific examples of the preferred compound having a substituted aryloxy group according to the present invention include a compound represented by the following formula (74).
  • R 1 ⁇ ! ⁇ Independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a substitutable alkyl group, a substitutable alkenyl group, a substitutable alkadienyl group, and a substitutable group.
  • At least one of R ′ to R S is a substituent other than a hydrogen atom, R ′ and R *, R s and R B , R 4 and R 5 are They may form a ring independently.
  • X is a divalent organic group. Each substituent has 12 or less carbon atoms.
  • substituents of ⁇ to 6 include the same groups as in formula (1), and among them, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • R e and R 6 to R 7 in formulas (50) and (53) a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are preferable.
  • X, - S 0 2 -, one C ( 0) -, the following equation (7 7),
  • ⁇ 11 to! ⁇ 8 may be a hydrogen atom, an alkyl group, a phenyl group, or may be combined with R 11 and R 12 to form a ring.
  • the carbon number of each substituent is , Each less than 12.
  • R 11 and R 1Z in the formula ( 78 ) include a hydrogen atom, a methyl group, a vinyl group, and a combination of R ′ 1 and R lz together with a cycle. Those having formed a mouth hexyl ring are exemplified.
  • divalent organic group represented by A in the general formula (62) include the above formula (78) and the following formula (79)
  • R "to R” are a hydrogen atom or an alkyl group having 12 or less carbon atoms.
  • the compound (C) having a group containing a substituted aryloxy group used in the present invention may be used alone or as a mixture of two or more.
  • the lower limit of the compounding amount of these compounds is usually 2 parts by weight, preferably 8 parts by weight, and the upper limit is 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin binder (A). Or 80 parts by weight. If the amount is less than 2 parts by weight, it may not be possible to form a pattern. If the amount exceeds 100 parts by weight, adverse effects such as deterioration of film-forming properties may occur, and both are not preferred.
  • the compounding ratio of the resist composition of the present invention is 0.01 to 60 parts by weight, preferably 0.2 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A).
  • the component (C) is 2 to 100 parts by weight, preferably 8 to 80 parts by weight. If the proportion of the component (B) is too small, it is impossible to form a pattern, and if it is too large, residual development occurs and the pattern shape deteriorates.
  • the compound (C) having a group cleavable by an acid is cleaved by a substituted aryloxy group in the presence of an acid derived from the compound (B) capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays. It is intended to make the resin mixture (A) alkaline soluble or to enhance its solubility.
  • the resist composition containing the components (A) to (C) is uniformly dissolved in an organic solvent before use.
  • the solvent, other additives, the developing method, and the like are the same as those described above. '— Example
  • the precipitate is washed with 0.1% hydrochloric acid and water. After washing three times and drying in vacuo, 15.9 g of 3-methyl-2-butenyloxycarbonylcarboxylated polyvinylphenol was obtained.
  • the obtained resin was found to have an MFC of 6,420 by GFC analysis.
  • the resin was analyzed by NMR spectroscopy. As a result, the modification ratio of hydroxyl groups was 31%.
  • This resist solution was spin-coated on a silicon wafer, and baked at 90 ° for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.0.
  • the wafer was exposed using an excimer stepper (NA-0, 45) and a test reticle.
  • the wafer coated with the resist solution containing the resins of Synthesis Examples 11 to 13 was baked at 110 for 60 seconds, and the resist coated with the resins of Synthesis Examples 1 to 10 was applied.
  • the solution was baked at 90 to 60 seconds.
  • each wafer was subjected to lysis for 1 minute with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to obtain a positive pattern.
  • the sensitivity and resolution of the obtained resist film were as shown in Table 1.
  • composition of the present invention can provide convenient properties as a resist.
  • the polymerization ratio of the metallate polymer was 71-29.
  • Synthesis Example 15 Drying was performed in the same manner as in Synthesis Example 15 1 except that the 4-hydroxystyrenen- ⁇ -butyl methacrylate polymer obtained by the same procedure as in Section 51 was used. 0 g of 4-((1-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyl ⁇ ! Oxy) styrene / 4-hydroxystyrenen-n-butyl methacrylate copolymer was obtained. The obtained polymer was found to have a Mw of 5,800 by GPC analysis.
  • Synthesis Example 17 4-Hydroxycystylene Z 2-Hydroxyshethyl methacrylate obtained by the same procedure as in Example 7) was dried and dried in the same manner as in Synthesis Example 172 except that a polymer was used. , 25 ⁇ 8 g of 4-(1-methyl 2-butenyloxydicarbonyl methyloxy) styrene 4 1 Hydroxystyren 2-hydroxyshetyl methacrylate copolymer was obtained. Was. As a result of GPC analysis, the obtained polymer was Mw-6.250.
  • the resist solution was spin-coated on a silicon wafer and baked at 90 ° for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.0 im.
  • Table 3 shows the results. Table 3
  • the use of the resin of the present invention provided ideal sensitivity, high resolution, and a good pattern shape.
  • Table 4 shows the sensitivity and resolution of the resist film obtained.
  • Resin type a 15% 3 -methyl-2 -butenyloxycarbonyl methyl hydride hydrogenated polyalpha cystylene
  • a resist film having a thickness of 1.0; / m was formed.
  • photoacid generator 5 parts of triphenylsulfonium triflate and 0.01 part of a fluorosurfactant were dissolved in 460 parts of ethyl lactate.
  • a resist solution was prepared by passing through a filter made of tetrafluoroethylene (manufactured by Nippon Millipore).
  • Resin type a 15% 3 -methyl-2-butenyloxycarbonyl methylated water purple-added polyhydroxystyrene
  • Example 34 Using the resist composition used in Example 34, a resist pattern of 5; m line & space was obtained in the same manner as in Example 34.
  • the resist pattern was subjected to UV cure treatment (90 minutes, irradiation with a high-pressure mercury lamp for 1.5 minutes), and a heat resistance test was performed with an untreated resist pattern.
  • UV cure treatment 90 minutes, irradiation with a high-pressure mercury lamp for 1.5 minutes
  • a heat resistance test was performed with an untreated resist pattern.
  • the shape of the untreated pattern deteriorated at 110 ° C or higher, but the shape of the untreated pattern also deteriorated at 160 ° C. Was not.
  • Table 6 The results are shown in Table 6.
  • composition of the present invention can obtain extremely excellent characteristics as a resist.
  • the resist composition of the present invention can form a pattern by irradiation with ultraviolet light, KrF excimer laser light, or the like, and is well shielded as a resist for fine processing of a semiconductor element.

Landscapes

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Description

明細書 レ ジス ト組成物 技術分野
本発明は、 半導体素子の微細加工用レ ジス ト組成物に関し、 さ ら に詳し く は、 遠紫外镍ク リ プ ト ンフルオラィ ドレーザ一光、 ¾子線 などの照射によるパターン形成が可能な レ ジス ト材料に関する。 背景技術
半導体素子を製造する場合、 シ リ コ ンウェハ表面に レジス 卜を塗 布して感光膜を作り、 光を照射して潜像を形成し、 ついでそれを現 像してネガまたはポジの画像を形成する リ ソグラ フ ィ一技術によ つ て画像を得ている。
と ころで、 I C、 L S I 、 更に V L S I へと半導体の高集積化、 高密度化、 小型化、 高速化が進むにつれて、 素子の微細加工に対 る要求は高ま り、 現在では 0 . 5 m以下の微細パタ— ンを形成す る技術が要求されている。 しかしながら、 近紫外線や可視光線を用 いる従来の リ ツグラフ ィ ーでは、 このような微細パタ一ンの形成が きわめて困難であり、 歩留りの低下も著しい。
このため、 波長 3 5 0〜4 5 0 n mの近紫外線光を利用する従来 のフ ォ ト リ ソグラフ ィ 一に代えて、 露光の解像度を高めるために、 近紫外線よ り波長の短い遠紫外锒 (短波長紫外锒) やク リ プ ト ンフ ルォライ ドレーザー (以下、 K r Fエキシマレーザーという) 光な どを用いる リ ソグラ フ ィ ー技術が研究されている。
従来の近紫外線を利用する リ ソグラフ ィ ーでは、 基材高分子と し てノ ボラ ッ ク系樹脂が広く 用いられている。 しかし、 ノ ボラ ッ ク系 樹脂は、 遠紫外線や K r Fヱ シマレーザ一のよ うな波長の短い光 を殆ど透過しないため、 充分な感度か得られないこ とや、 パター ン 形状が悪いといった問題点か知られている。
そのため、 近年、 感度化と高解像度化を目的に、 光または^子線 などの活性光線 (即ち、 活性化放射線) の照射によ り酸を発生する 化合物 (即ち、 光酸発生剤) と、 酸触媒で分解し現像液に対して可 溶化する化合物とを組み合わせたレジス ト システムが注目 されてい る。 例えば、 光酸発生剤と組み合わせる感酸化合物と して、 ァセタ — ル化合物 (特開昭 4 8 - 8 9 0 0 3号公報) 、 エノ ールェ—テル化 合物 (特開昭 5 5 — 1 2 9 9 5号公報) な どが提案されている。 ま た、 基材高分子、 光酸発生剤、 及び光によって生成した酸を触媒と して反応し、 基材高分子の溶解性などを変化させる物質 〔慼酸化合 物) の 3成分系からなる微細加工用レ ジス ト組成物が開発されて い る。 そ して、 基材高分子 (樹脂結合剤) と して、 主鎖にオル ト エ ス テル基を有する重合体 (特開昭 5 6 — 1 7 3 4 5号公報) 、 カルボ ン酸の t e r t -ブチルエステルまたはフ エ ノ ーノレの t e r t ーブ チルカ—ボネー ト基を有する重合体 (特公平 2 - 2 7 6 6 0号公報) などを使用することか提 されている。 しかし、 これらの方法では、 感度、 保存安定性、 経時安定性、 解像性、 パターン形状などの点で、 いまだ不十分であり、 十分に満足できる レ ジス ト組成物を得るこ と かできなかった。 ' 透過率を向上させるために、 水素添加ポ リ ビニルフ : t ノ ール誘導 体を基材高分子と して用いる方法 (特開平 5 - 2 4 9 6 7 3号公報) が提案されている。 この方法によれば、 解像性はある程度向上する ものの、 よ り高度化している レ ジス トの要求特性、 特に解像性ゃパ ター ン形状、 及び耐エッチング性に対しては、 更なる改良が求めら れている。
また、 最近の例と して、 高感度化、 熱安定性化を図るために、 ァ ルカ リ可溶性樹脂に酸または填基によ り分解される保護基と して t —ブ トキシカルボニル基、 t —ア ミ ルォキン力ボニル基、 t ーブチ ル基、 t —へキシル基、 ァ リ ル基、 2 - シク ロへキシル基等を結合 させる方法 (特開平 4一 1 5 8 3 6 3号公報) や分子内に t e r t —ァ ミ ルエステル構造を有する化合物を使用する方法 (特開平 4 - 2 6 9 7 5 4号公報) などが提案されている。 しかしながら、 前記 したとおり、 よ り高度化している レ ジス ト の要求特性、 特に解像性 やパター ン形状、 及び耐エッ チング性に対しては、 更なる改良が求 められでいる。
さ らに、 重要なこ とは、 上記いずれの レジス ト組成物を用いて形 成されたレジス ト膜も、 熱安定性に閱 しては、 実用 レベルには十分 に応えるこ とができず、 レジス トパターンを基板 (例えば、 シ リ コ ン基板) に耘写する !^のエツ チング工程において発生する熱によ り レジス トの形状劣化が生じ、 レジス ト形状を正確に基板に転写する こ とができないという問題があった。
この問題に関 して、 アルカ リ可溶性樹脂に酸または塩基によ り分 解される保護基と して、 反応に利用可能な陽子を有する第 2 カルボ ニゥム · イ オ ン中間体を開裂の際に形成するよ うな基を用いる こ と によ り、 熱安定性 (耐熱性) を向上させた レ ジス ト組成物か提案さ れている (特開平 5 — 1 9 1 3 9号公報) 。 しかし、 例えば、 t 一 ブチル基を酸不安定性基と して有する レジス ト と比べた場合、 上記 公報記載のレジス ト膜の熱的特性の向上は認められる ものの、 レジ ス ト腠と して必要な感度に関 しては、 著し く劣ったものとな り実用 的ではない。
こ のよ う に保 ¾基を検討する こ とで感度についてはだいぶ改善さ れている ものの、 よ り ¾度化している レジス トの要求特性、 特に解 像性、 耐熱性、 レジス トパターンの形状、 耐エ ッ チ ング性などに対 しては、 更なる改善が求められている。 発明の開示
本発明の目的は、 感度、 解像度、 耐熱性、 パター ン形状、 耐エツ チ ング性などが著し く改善されたレ ジス ト組成物を提供する こ と に ある。
発明者らは、 前記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 (基材高分子ま たは樹脂結合剤) 、 及び活性光線の照射によ り酸を生成可能な化合物 (光酸発生剤) を 含有する レ ジス ト組成物において、 該重合体と して、 少な く と も 2 個の置換基を持つ笸換ァ リ ルォキシ基を含む基を有する重合体を用 いる こ とによ り 、 前記目的を達成できるこ とを見いだした。
1 - また、 本発明者らは、 樹脂結合剤、 光酸発生剤、 及び酸によ り開 裂可能な基を有する化合物を含有する レ ジス ト組成物において、 酸 によ り開裂可能な基を有する化合物と して、 少な く と も 1個の置換 基を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基を有する化合物用いる こ とに よ り、 前記目的を達成できることを見いだした。 本発明は、 これ ら の知見に基づいて完成するに至ったものである。
かく して、 本発明によれば、 酸によ り開裂可能な基を有する重合 体 ( a ) 、 及び活性光線の照射によ り酸を生成可能な化合物 ( b ) を含有する レジス ト粗成物において、 該重合体 ( a ) が、 酸によ り 開裂可能な基と して、 少な く とも 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォ キシ基を含む基を有する S合体である こ とを特徴とする レジス ト組 成物が提供される。
また、 本発明によれば、 樹脂結合剤 (A ) 、 活性光線の照射によ り酸を生成可能な化合物 (B ) 、 及び酸により開裂可能な基を有す る化合物 ( C ) を含有する レジス ト組成物において、 酸によ り開裂 可能な基を有する化合物 ( C ) が、 少な く とも 1 個の置換基を持つ g换ァ リ ルォキシ基を含む基を有する化合物である レジス ト組成物 が提供される。 発明を実施するための最良の形態
笸换ァ リ ルォキシ基を含む基
本発明において、 少な く とも 2個の置換基を持つ置換ァ リ ル—ォキ シ基を含む基は、 酸によ り分解される酸不安定性基と して機能する 限り如何なる基であってもよ く、 その具体例と しては、 次式 ( 1 ) で表される基が挙げられる。
A (1)
(式中、 !^ 1〜!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビュル基から選択され、 !^〜 8 のうち少な く とも 2つは、 水素原子以外の置換基である。 R 'と R *、 R3と R 6、 及び R <と R 6は、 それぞれ独立して環を形成していてもよ い。 各置換基と も炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 Aは、 単結 合または二価の有機基である。 )
即ち、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基は、 直 接あるいは二価の有機基を介 して重合体に結合する。
式 ( 1 ) 中の R1 !^の具体例と しては、 水素原子、 ニ ト ロ基、 シ ァノ基のほか、 塩素原子、 臭素原子などのハロゲン原子 ; メ チル基、 ェチル基、 プロ ビル基、 ブチル基、 ア ミ ル基、 シク ロペ ンチル基、 シ ク ロへキシル基、 シク ロへプチル基、 1 ーメ チルシ ク ロペンチル 基、 2 —ェチルシク ロペンチル基、 1 —ェチノレシ ク ロへキシノレ基、 2 —メ チルシク 口へキシル基な どの置換可アルキル基 ; ビニル基、 1一プロぺニル基、 ァ リ ル基、 1 —ブテニル基、 3 -ブテニル基、 1 —ペンテニル基、 2 —ペンテニル基、 4 一ペンテニル基、 へキセ ニル基、 2 - シク ロ ブテニノレ;^、 2— シク ロペンテニル基、 1 ー メ チルー 2 — シ ク ロペンテニル基、 2— シク ロへキセニノレ基、 3 — メ チルー 2 - シク ロへキセニル基などの置換可アルケニル基 ; 2 , 4 ー シク ロペンタ ジェニル基、 1 ーメ チルー 2 , 4 — シ ク ロペ ンタ ジ ェニル基、 3 —メ チル一 2 , 4 —シク ロペンタ ジェニル基、 3 , 4 ー ジメ チル一 2 , 4 —シ ク ロペン夕 ジェニル基、 2 , 5 — シク ロへ キサジェニル基、 3, 5 —ジメ チルー 2 , 5—シク ロへキサジェニ ル基、 な どの置換可シク ロアルカ ジエニル基 ; ビニル基、 1 — プロ ぺニル基、 1 ー プテ ン一 1 ーィ ル基、 1 —ブテ ン一 2 — ィ ル基、 2 ーブテン一 2—ィル基などの置換化ビニル基等が挙げられる。 なお、 前記置換基の具体例中、 プロ ピルは、 n—プロ ピル、 イ ソ プロ ピル を表し、 ブチルは、 n—プチル、 イ ソ プチル、 s — ブチル、 t — ブ チルを表し、 ア ミ ノレは、 ペンチル、 1 ー メ チルブチル、 2 — メ チル プチル、 3 —メ チルプチル、 1一ェチルプロ ピル、 1 , 1 一ジメ チ ルプロ ピル、 1 , 2 — ジメ チルプロ ピル、 2 , 2 — ジメ チルプロ ピ ルを表す。 更に、 Riと R4は、 結合して、 例えば、 シク ロへキサン、 シク ロペンテンなどの現を形成していて もよ く 、 同様に Riと Rs、 R' と R6も環を形成していてもよい。 ただし、 環化すると感度の低下か 起こ る可能性もあり余り好ま し く ない。
前記式 ( 1 ) 中の R1 !^の水素原子以外の置換基と して好ま しい 例は、 ハロゲン原子や炭素数 1〜 4各置換基であり、 と りわけ炭素 数 1〜 4のアルキル基や炭素数 1〜 4のアルケニル基が好ま しい。
式 ( 1 ) の Aは、 単結合または二価の有機基であ り、 その好ま し い例と しては次式 ( 2 ) で表される基か挙げられる。
- Y - B-^r (2) (式中、 Bは、 単結合または炭素数 1〜 1 0の二価の有機基であ り、 Yは、 単結合、 炭素数 1〜 4の二価の有機基、 一 C O -、 - C 02 —であり、 Zは、 一 C O—であり、 nは、 0 ~ 3の整数である。 た だし、 nが 1〜3のときは、 Zか式 ( 1 ) 中の酸素原子と結合し、 nが 0である ときは、 Bが式 ( 1 ) 中の酸素原子と結合する。 ) 式 ( 2 ) において、 Bの二価の有機基の具体例と しては、 メ チ レ ン、 エチ レ ン、 プ ' ン ー 1 , 3— ジィ ル、 プ ン 一 1 , 2 — ジ ィ ル、 ブタ ン一 1 , 4—ジィ ル、 ブタ ン一 2. 2 — ジィ ル、 ペ ン 夕 ン 一 1, 5—ジイ ソレ、 へキサ ン一 1 . 6—ジィ ル、 シ ク ロ ペ ンチ レ ン、 シ ク ロへキ シ レ ン、 2— メ チノレシ ク ロへキシ レ ンな どの直鎖 ' 分岐または環状の置換可アルキレ ン ; ビニ レ ン、 プロべ二レ ン、 ブ チニ レ ン、 へキ シニ レ ン、 2—ク ロ 口ペ ンチ二レ ン、 3—ェチルへ キセニ レ ン、 シ ク ロへキセニ レ ン、 2— ク ロ ロ シ ク ロへキセニ レ ン、 — C H = C H - C H= C H -、 - C H2 C = C H C Hi C H = C H -、 - C C 1 = C H - C H = C C 1 一などの直鎖 ' 分岐または環状の置 換可ァルケ二レンなどのほか、 これらの残基の中または一端に式 ( 3 ) (3)
R, R,
(式中、 R6〜RBは、 ハロゲン原子、 炭絷数 1〜 4のアルキル基であ る。 )
で表される二価の基や、 ー 0—、 — C O -、 一 C 02—などの二価の 基が結合して一 C H2— 0— C H2—、 — C H2— C6H4— 0— C H2—、 — C H2— CeH*— C H2—、 一 C H2— CeH,—のような形になっても よい。
式 ( 2 ) において、 Yの二 の有機基と しては、 メ チ レ ン、 ェチ レ ン、 ビニ レ ン、 プロぺニレ ン、 プチ二 レ ンな どの炭素数 1〜 4 の アルキ レ ンゃァルケ二レ ンが具体例と して挙げられる。
中でも Αの好ま しい例と しては、 単結合のほか、 一 C He C 0—、 一 C H ( C H3) C O -、 一 C (C Hs) 2 C 0 -、 — C C 12 C 0 -、 一 C H ( P h ) C O— (式中 (P h) はフ エ二ル基を表わす。 以下 同じ。 ) 、 — C ( P h ) 2 C 0—などのような次式 ( 4 ) で表される 二価の基、
R3R'°
0
(式中、 Re及び R1。は、 水素原子、 ハロゲン原子、 置換可アルキル 基、 置換可アルケニル基、 置換可フ ニル基、 置换可ァラルキル基 であり、 各置換基と も炭素数は 1 0以下である。
一 C H2— CeH4 - 0— C H2 C 0 -、 - C H ( C2 H6) - Cs H4 - 0 一 C H2 C 0 -、 一 C H2— (CeH, (C Hs) ) — 0— C H (C H8) C O—、 一 C H C 1一 C6H<— 0— C HaC 0—などのような次式 ( 5 ) θ
Figure imgf000011_0001
(式中、 RH〜R16は、 水素原子、 ハロゲン原子、 置換可アルキル基、 笸換可アルケニル基であ り、 各基と も炭素数は 4以下である。 ) で 表される二価の基などである。
式 (4 ) 及び ( 5 ) の置換基の具体例と して、 ハロゲ ン原子、 置 換可アルキル基、 置換可アルケニル基については、 式 ( 1 ) の R'〜 Rsと同様のものが挙げられ、 置換可ァラルキル基と しては、 ベン ジ ル基、 4 — ヒ ドロキシベ ン ジル基、 4一メ チルベン ジル基、 フ エネ チル基、 3—メ チルフ エネチ了レ基、 2, 4 , 6— ト リ メ チルラ エネ チル基、 4 — ヒ ドロキシフエネチル基などが挙げられる。
本発明の置換ァ リ ルォキシ基は、 置換基が 2以上である ものであ るが、 1 —位の置換基は、 2つとも水素原子である もの ( 1 一位^ 置換体) 、 または 2つと も置換基である もの ( 1. 1 ー ジ置換体) の方が、 1 —位に 1つだけ置換基を有するもの 〔 1 一位モノ置換体) よりも高い感度や解像度を実現する上で好ましい。 即ち、 前記式 ( 1 ) においては R1と R,は、 共に水素原子または置換基であるのが好ま し い。
このような式 ( 1 ) で表わされる基の具体例と しては、 3 —メ チ ルー 2 — ブテニルォキシカ ^":ニルメ チルォキシ基、 1 ー メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ基、 1 , 1 ージメ チル 一 2 —プ Dぺニルォキシカルボニルメ チルォキシ基、 1 , 1 —ジメ チルー 2—ペンテニルォキシカノレボニルメ チルォキシ基、 2 — シ ク 口へキセニルォキシカルボニルメ チルォキシ基、 4 - ( 3— メ チル ― 2 ーブテニルォキシカルボニルメ チルォキン) ベン ジルォキシ基、 4 一 ( 1 ー メ チルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) ベン ジルォキシ基、 2— ( 1, 1 一 ジメ チルー 2 — プロぺニルォキ シカルボニルメ チルォキシ) ベン ジルォキジ基、 4 一 ( 1, 1 ー ジ メ チル一 2 —ペンテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) ベン ジル ォキシ基などか例示される。
また、 少な く と も 1個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキ シ基を含む 基を有する化合物 (C) において、 該基は、 式 ( 1 ) 中、 R' R5の う ち少な く と も 1 つが水素原子以外の置換基である ものであ る。
笸換ァ リ ルォキシ基の具体例と して、 式 ( 6 ) 〜 ( 1 5 ) で表さ れる基を例示するこ とができ る。
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0003
Figure imgf000012_0004
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
ノ .0、
(12)
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000013_0004
Figure imgf000013_0005
酸により開裂可能な基を有する重合体 ( a )
本発明で用いられる重合体 ( a ) は、 樹脂結合剤と して機能する ものであり、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を 含む基を含有する重合体である。 先述したとおり、 置換ァ リ ルォキ シ基は、 直接または二価の有機基を介して重合体と繪合している。 この重合体 ( a ) は、 活性光線の照射によ り酸を生成可能な化合物 (b ) に由来する酸の存在下 it置換ァ リルォキシ基が開裂してアル 力 リ可溶性になる
こ のよ う な重合体 ( a ) の製造方法は、 特に限定される ものでは な く 、 例えば、 ( 1 ) 原料 . る樹脂 (以下、 基体樹脂という こ と がある) を合成した後、 常法によ り置換ァ リ ルォキシ基を含む基を 導入する方法、 ( 2 ) 予め置換ァ リ ルォキシ基を含む基が導入され た単量体を単独でァニォン重合ゃカチオ ン重合する方法や、 予め置 換ァ リ ルォキシ基を含む基が導入された単跫体と他の単量体と共に ァニオ ン重合ゃカチオ ン重合するの方法が挙げられる。 ( 1 ) の方 法において、 置換ァ リ ルォキシ基を含む基^入する方法と しては、 目的とする置換ァ リ ルォキシ基に対応するハロ ゲ ン化カルボ ン酸の s換ァ リ ルエステルを塩基性条件下で樹脂の水酸基と縮合反応させ る方法などが挙げられる。 ( 2 ) の方法において、 カチオ ン重合を する場合は、 通常、 低温下で反応させる。
上記 ( 1 ) 方法で重合体 ( a ) を合成する際に用いられる基体《J 脂は、 単独重合体であっても共重合体であって もよ く 、 こ の よ う 重合体の具体例と しては、 ポ リ ビニルフ ノ ール樹^、 部分水^ ^ 加ポ リ ビニルフ ヱ ノ ール樹脂などのよ う な ビニルフ ュ ノ一ル ¾脂、 ノ ボラ ッ ク樹脂、 部分水素添加ノ ボラ ッ ク樹脂のよ う な フ ノ ー ル 系樹脂、 ポ リ ビニルアルコ一ル系榭脂、 ビニルフ ヱノ 一ル類と、 ス チ レ ン、 スチ レ ン誘導体、 (メ タ) ア ク リ ル酸エステル、 (メ タ) ァク リ ル酸エステル誘導体などビニルフ ノ ール類以外の単量体と の共重合体、 2種類以上のビニルフ エ ノ —ル頹の共重合体やこれら の水素添加物等、 フ : I ノ ールまたは ビニルフ ノ ール由来の構造 H 位を有する樹脂が挙げられる。 これらの中でもポ リ ビニルフ X ノ ー ル榭脂、 部分水素添加ポ リ ビニルフ エ ノ ール樹脂、 ビニルフ エ ノ ー ル類を用いた単独重合体や共重合体のよ うな部分水素添加されて も よいビニルフ ノ ール由来の棣造単位を有する樹脂 (以下、 総称し て 「ビニルフ ヱノ ール系樹脂」 という) が好ま し く 、 特に部分水素 添加ポ リ ビニルフ ; ノ ール樹脂が好ま しい。 ビニルフ エ ノ 一ル系榭 脂を用いる場合、 ビニルフ エ ノ ール類由来の構造単位の比率は、 共 重合体全体に対して上限は特に制限されず、 下限は通常 5 %、 好ま し く は 1 596、 よ り好ま し く は 2 5 %である。 また、 水素添加ビニ ルフ ユ ノ 一ル系樹脂を用いる場合、 水紫添加率は樹脂の構成成分に より異なるが、 樹脂中の芳香族性の不飽和結合に対して上限通常 5 0 好ま し く は 3 5 ¾、 よ り好ま し く は 2 0 %であ り、 下限通常 1 %、 好ま し く は 3 %、 よ り好ま し く は 5 %の範囲である。
( 2 ) の方法で樹脂を重合する際に用いられる置換ァ リ ルォキシ 基を有する単量体と しては、 例えば、 ®換ァ リルォキシスチ レ ン化 合物のような ビニルフ ヱノ ールの水酸基の水素原子が置換ァ リ ル基 に置換された化合物、 置換ァ リ ルォキシカルボ二ルォキ シスチ レ ン 化合物や g換ァ リ ルォキシカルボニルアルキルォキシスチ レ ン化合 物などのよう に ビニルフ ノ ールの水酸基の水素原子か 「置換ァ リ ルォキシ基を有する基」 によって置換された化合物、 あるいは置換 ァ リ ルォキシ基を含む基が結合した不飽和力ルポン酸化合物などか 例示される。 また、 共鷺合体を得る場合の重合可能な他の単量体と しては、 笸換可ビニルフ : 1: ノ ールや笸換化スチ レ ンな どが挙げられ る。
上記方法によ り得られる重合体 ( a ) の重量平均分子量は、 特に 限定されるものではないが、 解像度の点から上限は、 好ましくは 1 0 0, 0 0 0、 よ り好ま し く は 2 0 , 0 0 0であり、 成膜性の点から下限 は、 好ま し く は 1 , 0 0 0、 よ り好ま し く は 2 , 0 0 0である。 重合体 ( a ) 中の g換ァ リ ルォキシ基の割合は、 樹脂の 1 構造単 位に、 通常、 0. 0 1〜 0. 9 9個の範囲で導入されているが、 上 限は好ま し く は 0. 6個、 よ り好ま し く は 0. 3 5個であ り、 下限 は好ま し く は 0. 0 5個、 よ り好ま し く は 0. 1個である。
ビニルフ ノール系樹脂のフ 1ノ —ル性水酸基の水素原子を置換 ァ リ ルォキシ基で置換した樹脂結合剤の置換率は、 重合体中のフ X ノ ール性水酸基の割合によ り異なるが、 通常 1 〜 9 9 %であり、 好 ま し く は 5 ~ 6 0 %、 よ り好ま し く は 1 0〜 3 5 %である。
また、 重合体 ( a ) と して::酸によ り開裂可能な基を有する g合 体 ( a ) は、 少な く とも 2個の置換基を持つ置换ァ リ ルォキシ基を 含む基が結合した芳香族ビニル化合物由来の構造単位を有する (共) 重合体を挙げるこ とかできる。 この共重合休と しては、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含む基が結合した芳香族 ビニル化合物由来の構造単位と、 不飽和カルボン酸化合物由来の構 造単位とを有する共重合体を挙げるこ とができ る。
好ま しい共重合体と しては、 下記の式 ( 1 6 ) で表される構造単 位、 下記の式 ( 1 7 ) で表される構造単位、 及び下記の式 ( 1 8 ) で表される樣造単位を含む共重合体が挙げられる。
Figure imgf000016_0001
(17)
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000017_0001
式中、 は、 それぞれ独立に、 水素原子、 炭素数 1〜 4の 置換可アルキル基、 ハロゲン 子、 シァ ノ基、 及びニ ト ロ基から選 択され、 R,は、 前記の式 ( 1 ) で表される少な く と も 2個の置換基 を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基であり、 Reは、 水素原子、 水酸 基、 炭素数 1〜 4の置換可アルキル基、 ハロゲン原子であり、 Rsは、 直鎖、 分岐もしく は現状の置換可アルキル基、 または下記の式 ( 2 0)
(20)
Figure imgf000017_0002
(式中、 R7は、 置換可アルキル基または置換可アルケニル基であ り、 !^〜!^,は、 水 ¾原子、 ハロゲン原子または置換可アルキル基 であ り、 Re〜 のう ち少な 4 と も一つは水素原子である。 Dは、 二価の有機基である。 ) である。 k、 m、 及び nは、 各構造単位の 割合を表し、 共重合体中の各構造単位の割合の合計を 1 と したとき に、 0 < k < 0. 9 5、 0 < m < 0. 9 5、 0. 0 5≤ π≤ 0. 6 0、 0. l ≤ k / (k +m) く 1 の関係を有する。 〕
また、 重合体 ( a ) と して、 少な く とも 2個の置換基を持つ置換 ァ リルォキシ基を含む基が結合した不飽和カルボン酸化合物由来の 構造単位を有する (共) 重合体を挙げるこ とができ る。 この共重合 体と しては、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を 含む基が結合した不飽和カルボン酸化合物由来の構造単位と、 芳香 族ビニル化合物由来の構造単位とを含む共重合体を挙げる こ とがで き る。 好ま しい共重合体と しては、 前記の式 ( 1 7 ) で表される構 造単位と、 下記の式 ( 1 9 ) で表される構造単位を含む共 ffi合体が 挙げられる。 '
Figure imgf000018_0001
COR,
o
〔式中、 R8は、 前記の式 ( 1 8 ) と同じであり、 R,は、 前記の式 ( 1 ) で表される少な く と も 2個の置換基を持つ S換ァ リ ルォキシ 基を含む基である。 m及び pは、 各構造単位の割合を表し、 共重合 体中の各構造単位の割合の合計を 1 と したときに、 0. 4 0 ≤ m≤0 0. 9 5、 0. 0 5 ≤ p ≤ 0 . 6 0 の関係を有する。 〕
前記式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 、 及び ( 1 8 ) で表される構造単位を 必須の構成単位と して有して上、る共重合は、 ブロ ッ ク共重合体であ つてもラ ンダム共重合体であってもよい。
この重合体の重量平均分子量は、 下限が通常 1 , 0 0 0、 好ま し5 く は 2, 0 0 0であり、 上限は通常 1 0 0 , 0 0 0、 好ま しく は 2 0.
0 0 0である。 この範囲をはずれると解像性が低下する こ とかある。
式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 、 及び ( 1 8 ) において、 Rい R2及び Ri の具体例と しては、 水素原子 : メ チル基、 ェチル基、 η—プロ ピル 基、 イ ソプロ ピル基、 n—ブチル基、 s —ブチル基、 t 一ブチル基0 などの炭素数 1〜 4のアルキル基ゃこれらのアルキル基のひとつ以 上の水素原子がハ口ゲン原子、 アルコキシ基等で置換された置換休 ; フ ッ素、 塩素、 臭素、 ヨウ素などのハロゲン原子 ; シァノ基 ; ニ ト 口基か挙げられる。
式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 、 及び ( 1 8 ) で表される構造単位の割合 5 は、 それぞれ k、 m、 πで表され、 重合体中の構成単位のお j合の合 計か 1である とき、 通常、 0 < k < 0. 9 5、 0 < m < 0. 9 5、 0 . 0 5 ≤ n ≤ 0 . 6 0、 0 . l ≤ k Z ( k + m) く 1 である。 式 ( 1 6 ) で表される構造単位の割合 kが少ないと感度と解像性 の低下、 パターン形状の惠化を招き、 逆に多すぎるとコ ン ト ラス ト が低下する傾向にある。 また、 式 ( 1 7 ) で表される構造単位の割 合 mが少ないと耐エッ チング性が低下し、 逆に多すぎる と現像液に 対するレジス ト未露光部の溶解性が増大する。 したかって、 式 ( 1 6 ) と式 ( 1 7 ) で表される構造単位のう ち、 式 ( 1 6 ) で表される単 位の割合 ( k Z ( k + m) ) は、 下限が通常 0 . 1以上、 好ま し く は 0 . 2以上、 より好ま しく は 0 . 3以上であり、 上限は、 通常 1 未満、 好ま し く は 0 . 8以下、 よ り好ま し く は 0 . 7以下である。
式 ( 1 6 ) と ( 1 7 ) で表される構造単位の合計の樹脂全体に対 する割合 ( ( k + m) / ( k + m + n ) ) は、 前記条件を満たす限 り におて特に制限されないか、 好ま し く は 0 . 4 0〜 0 . 9 5、 よ り好ま し く は 0 . 6 0〜 0 . 8 5である。 こ の割合が少なすぎる と (即ち、 式 ( 1 8 ) の単位が多すぎる場合には) エ ッチ ング耐性か 低下することがあり、 逆にこの割合が多すぎると (即ち、 式 ( 1 8 ) の単位か少なすぎる場合には) 光透過率が减少し感度と解像性が低 下する恐れがある。 従って、 式 ( 1 8 ) で表される構造単位の割合 nは、 全構造単位の割合の合計を 1 と したとき、 下限か 0 . 0 5、 好ま し く は 0. 1であり、 上限は、 通常 0. 6、 より好ま し く は 0. 5である。
また、 樹脂中の式 ( 1 6 ) で表される樣造単位の割合が高ければ (通常、 ( k /' ( k + m) ) で表される割合でが 0 . 3以上) 、 必 ずしも前記式 ( 1 8 ) 中の ®换基 Rsは酸不安定性基と して有用な基 でな く てもよ く 、 例えば、 メ チル基、 ェチル基、 n —ブ σ ピル基、 η —ブチル基、 2 — ヒ ドロキシェチル基、 2 — ク ロ口ェチル基な ど のよ うな、 通常、 酸不安定性基と して機能しない 1位が ίΚ置換の置 換可アルキル基を用いる こ とができる。
一方、 樹脂中の式 ( 1 6 ) で表される構造単位の割合か低い場合 (通常、 (kZ (k +m) ) で表される割合が 0. 3未漪) 、 R5は、 酸不安定性基であるのが望ま し く 、 そのよう な基と しては、 前記式 ( 1 ) で表される基が好ま しい例として例示される。 また、 式 ( 1 8) で表される樣造単位の R6と して 1位が無置換の置換可アルキル基を 有するものと R5と して式 ( 2 0 ) で表される基を有する ものとか重 合体中に存在してもよい。
本発明の効果を損なわない範囲において、 式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 及び ( 1 8 ) で表される構造単位以外の構造単位 (以下、 その他の 構造単位という) が重合体中に存在してもよい。 こ こで言う本発明 の効果を損なわない範囲とは、 重合体中の構成単位の割合の合計を 1 と したとき、 その他の構造単位の割合は通常上限が 0. 2、 好ま し く は 0. 1 である。
本発明で樹脂成分と して用いられる前記式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 及 び ( 1 8 ) で表される構造単" ¾を含有する重合体は、 常法に從つ て 合成するこ とかできる。 たとえば、 次式 ( 2 1 )
Figure imgf000020_0001
(式中、 R:は、 水素原子、 炭素数 1〜 4の置換可アルキル基、 ハロ ゲン原子、 シァノ基、 ニ ト ロ基である。 )
で表される ヒ ドロキシスチ レ ン系単量体と、 次式 ( 2 2 ) R.
C = CH,
I (22)
c = o
OR, (式中、 R,及び R6は、 前記式 ( 1 8 ) と同じである。 ) とを共重合させたのち、 常法によ り、 式 ( 2 1 ) 由来の一部の ヒ ド 口キシル基の酸素原子に前記式 ( 1 ) で表される基を導入する方法 が挙げられる。
前記式 ( 1 ) で表される基を導入する方法は、 導入される式 ( 1 ) で表される基の二価の有機基 Aの種類によって異なる。 例えば、 式 ( 2 1 ) で表される単量体と式 ( 2 2 ) で表される ^爨体との共重 合休に塩基性条件下で、 多置換ァ リ ルハラィ ド反応させれば前記式 ( 1 ) の Aが単結合である ものが得られ、 ハロ ゲン化有機酸の多置 換ァ リルエステルを反応させ^ 、 前記式 ( 1 ) の Aか前記式 ( 4 ) で表される基である ものが得られ、 また、 ハロ ゲ ン化アルキルフ - ノ キシ有拢酸の多置換ァ リルエステルを反応させれば前記式 ( 1 ) の Aが前記式 ( 5 ) で表される基である ものが得られる。
式 ( 2 1 ) で表される単量体としては、 4ーヒ 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、 a — メ チノレー 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン、 α —メ チルー 3 — ヒ ドロキシスチ レ ン、 a— メ チル一 2— ヒ ドロキシスチ レ ン、 4 ー ヒ ドロキシー 3 — メ チ ルスチ レ ンなどが挙げられる。
式 ( 2 2 ) で表される単量体と しては、 メ チルアタ リ レー ト、 ェ チルアタ リ レー ト、 n —プロ ピルァク リ レー ト、 イ ソプロ ピルァク
' - リ レー ト、 n—ブチルアタ リ レー ト、 t —ブチルァク リ レー 卜、 t 一アルミ アタ リ レー ト、 2 — ヒ ドロキシェチルァク リ レー ト、 3 — ヒ ドロキシ プロ ピルァ ク リ レ ト、 ク ロ ロ メ チルァ ク リ レー ト、 1 — メ チノレシ ク ロペンチルァク リ レー ト 、 1 — メ チルシク ロへキシル ァ ク リ レー ト、 メ チノレメ タ タ リ レー ト 、 ェチノレメ タ ク リ レー ト、 η 一 プロ ビルメ タ ク リ レー ト、 イ ソ プロ ピルメ タ ク リ レー ト、 η — ブ チゾレメ タ ク リ レー ト、 t 一ブチルメ タ ク リ レー ト、 t 一ア ミ ノレメ タ ク リ レー ト、 2 — ヒ ドロキ シェチルメ タ ク り レー ト 、 3 — ヒ ドロ キ シプロ ピノレメ タ ク リ レー ト、 ブロモェチノレメ 夕 ク リ レー 卜 、 1 — メ チノレシク ロペンチノレメ タ タ リ レー ト、 1 ー メ チノレシ ク ロへキシノレメ タ ク リ レー トな どが例示される。
これ らのなかでも、 直鎖のアルキル (メ タ) ア タ リ レ一 卜、 ヒ ド ロ キシアルキル (メ タ) ァク 4λ レー ト および前記式 ( 2 0 ) で表さ れる基を有する (メ タ) ァク リ レ一 トが好ま しい例である。
また、 前記式 ( 1 ) で表される基を導入する際に用い られる多笸 換ァ リ ルハラ イ ドの例と しては、 1 , 1 ー ジメ チルァ リ ノレブ α マ イ ド、 1 , 2 — ジメ チルァ リ ソレブロマイ ド、 2 , 3 — ジメ チノレ ア リ ル ブロマイ ド、 3 , 3 - ジメ チルァ リ ノレブロマイ ド、 1 ー メ チノレ _ 3 ー ェチルァ リ ルプロマイ ドな どが例示され、 ま た、 ハロ ゲ ン化有 酸の多置換ァ リ ルエステルの例と しては、 3 — メ チルー 2 —ブテニ ル ブロモアセテー ト、 1 —メ チルー 2 —ブテニル ブロモアセテ一 ト、 1 , 1 一 ジメ チルー 2 —プロぺニ ル ブロモアセテー ト 、 1 , 1 一 ジメ チルー 2 —ペンテニル ブロ モアセテー ト、 2 — シク ロへ キセニル ブロ モアセテー ト、 3 —メ チルー 2 —ブテニル ク ロ 口 ォキザ レー ト、 2 — ブテニル ブロモアセテー ト、 1 ー メ チルー 2 一プロぺニル ブロモアセテー トな どが挙げられる。 ハロゲン化ァ ルキルフ ノ キシ有機酸の多置换ァ リ ルエステルの具体例と しては、 1 ー メ チルー 2 — ブテニル ( 4一プロ モメ チル) フ エ ノ キシァセ テー ト、 3—メ チルー 2—ブテニル ( 4 一プロ モメ チル) フ エ ノ キシアセテー ト 、 1 , 1 —ジメ チルー 2—プロぺニル ( 4 ーブロ モメ チル) フ ノ キシアセテー ト、 1 , 1 一 ジメ チルー 2 —ペンテ ニル ( 4一プロモメ チル) フ エ ノ キシアセテー ト な どが挙げられ る。
式 ( 1 6 ) 、 ( 1 7 ) 及び ( 1 8 ) の構造単位を有する重合体の 具体例と しては、 4 - ( 3 — メ チルー 2 — ブテニルォキ シカルボ二 ルメ チルォキシ) スチ レ ン — ヒ ドロキシスチ レ ン/メ チルァ ク リ レー ト共重合体、 4 — ( 3 — メ チルー 2—ブテニルォキシカルボ ニルメ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン /メ チルメ タ ク リ レー ト共重合体、 4 — ( 3 —メ チル— 2 —ブテニルォキシカ ルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン 3 — ヒ ドロキシスチ レ ン /メ チ ルメ タ ク リ レー 卜共重合体、 4 — ( 3 -メ チル一 2 —プテニルォキ シカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Z 1 ー メ チノレシ ク ロへキシルア タ リ レー ト共重合体、 4 一 ( 3 — メ チ ルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 ― ヒ ドロキシスチ レ ン/ n—ブチルメ タ タ リ レー ト 、 4 一 ( 3 — メ チ ルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ンノ 4一 ヒ ドロキシスチ レ ンノエチルメ タ ク リ レー ト、 4— ( 3 — メ チルー 2—ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン 4 ー ヒ ド ロキシスチ レ ン Z 2 — ヒ ドロキシェチルメ タ ク リ レー ト、 4 一 ( 3 ー メ チルー 2 —プテニルォキ シカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 /ヒ ドロキシスチ レン / 1 —メ チルシク ロへキシルメ タ ク リ レー ト、 4 一 ( 1 ーメ チルー 2— ブテニルォキシカルボ二ルメ チルォキ シ) スチ レ ン Z 4 — ヒ ドロキ シスチ レ ン/ n—ブチルメ タ ク リ レー ト、 4— i l —メ チルー 2 —プテニルォキシカルボ二ルメ チルォキ シ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ドロキ シスチ レ ン /ェチルメ タ ク リ レ一 ト 、 4 - ( 1 — メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン / 2 — ヒ ド ロキシェチルメ タ ク リ レー ト、 4 一 ( 1 ー メ チルー 2—ブテニルォキシカルボ二ルメ チ ルォキシ) スチ レ ン / 4 — ヒ ド πキシスチ レ ン / 1 ー メ チルン ク ロ へキシノレメ タ ク リ レー ト 、 4 一 ( 1. 1 一 ジメ チルー 2 — プロぺニ ルォキ シカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン Ζ 4 — ヒ ド ロキシスチ レ ン メ チルメ タ タ リ レー ト共重合体、 4 — ( 1. 1 ー ジメ チル一 2 一プロべニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 一 ヒ ドロキシスチ レ ン /ェチルメ タ ク リ レー 卜共重合体、 4 一 ( 1 . 1 — ジメ チルー 2 —プロぺニルォキシカ ルボニルメ チルォキ シ) スチ レン 4— ヒ ドロキシスチレ ン —ブチルァク リ レー 卜共重合休、 4 一 ( 1 , 1 一 ジメ チルー 2 —プロぺニルォキ シカルボニルメ チル ォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ド ロキシスチ レ ン Z t — ブチルメ タ ク リ レー ト共重合体、 4 - ( 1 , 1 ー ジメ チル— 2 — プロぺニルォキ ン カルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン Z 4 — ヒ ド ロキシ スチ レ ン / ;! ー メ チルシ ク ロへキシルメ タ ク リ レ一 ト共重合体、 4 一 ( 2 — -ン ク 口へキセニルォキシカルボニルメ チルォキ シ) スチ レ ン / 3 — ヒ ド ロキシスチ レ ン Zェチルメ タ タ リ レー ト共重合体、 4 — [ 4— ( 3 —メ チルー 2 —プテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) ベン ジル ォキシ] スチ レ ン Z 4— ヒ ドロキシスチ レ ン Zメ チルメ タ ク リ レ一 ト共重合体、 4 — [ 4 — ( 3 —メ チル— 2—ブテニルォキシカ ルボ ニルメ チルォキ シ) ベン ジルォキシ] スチ レ ン Z 4 — ヒ ドロキシス チ レ ン / 1 —メ チルシク oペンチルメ タ ク リ レー ト共重合体、 4 - [ 4 - (3—メ チルー 2—ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) ベン ジルォキシ] スチ レ ン / ー ヒ ドロキシスチ レ ン 1 一メ チル シク ロへキシルメ タ ク リ レー ト共重合体、 4一 [ 4 一 ( 1 , 1 ー ジ メ チルー 2 —プロぺニルォキ シカルボニルメ チルォキシ) ベン ジル ォキシ] スチ レ ン / 3 — ヒ ドロキシスチ レ ン / n—プロ ピルメ タ ク リ レー ト共重合体、 4 一 ( 3 — メ チル - 2 —ブテニルォキシカルボ ニルカルボニルォキシメ チルォキシ) スチ レ ン / 2 — ヒ ドロ キシ ス チ レ ン メ チルアタ リ レー ト共重合体、 4 - ( 3 — メ チル一 2 — ブ テニルォキシカルボニルォキシメ チルォキシ) スチ レ ン 4 ー ヒ ド ロキシスチ レ ン / 1 ー メ チルシク ロへキシルメ タ ク リ レ一 ト共重合 体などが例示される。
前記の式 ( 1 7 ) 及び ( 1 9 ) で表される構造単位を有する共重 合体は、 好ま し く は、 前記式 ( 1 7 ) の構造単位を与える こ とがで きる単量体と、 式 ( 1 ) で表される基を有する (メ タ) アク リ ル酸 系化合物とを共重合するこ とによ り得る こ とができ る。 即ち、 (メ 夕) アタ リ ル酸の力ルポキシル基の水素原子が、 一般式 ( 1 ) で A が二価の有機基であるよ うな置換ァ リ ルォキシ基 (E換ァ リ ルォキ シ基を含む基) によ っ て置換された化合物である。 本発明の目的を 損なわない範囲内において、 第三成分と して、 式 ( 1 8 ) で表され る構造単位などの他の構造単位が存在していてもよい。 具体例と し ては、 4ー ヒ ドロキシスチレン / 3—メ チルー 2—ブテニル (メ タ) ク リ レー ト共重合体などを挙げることができる。 式 (1 7) 及び ( 1 9) で表される各搆造単位の割合 m及び pは、 感度、 解像度、 パター ン 形状などの特性からみて、 これらの合計を 1 と したとき、 通常、 0. 4 0≤ m≤ 0. 9 5、 0. 0 ^≤ p≤ 0. 6 0である。
光酸発生剤 ( b )
本発明において用いられる活性光線の照射によ り酸を生成可能な 化合物 ( b ) は、 活性光線 (活性化放射線) に照射 (露光) される とブレ ンステツ ド酸またはルイス酸を発生する物質 (以下、 P A G という) であれば特に制限はな く、 ォニゥム塩、 ハロゲン化有機化 合物、 キノ ン ジアジ ド化合物、 a , α ビス (スルホニル) ジァ ゾメ タ ン系化合物、 a—カ ルボ二ルー α—スルホニルジァゾメ タ ン系ィ匕 合物、 スルホ ン化合物、 有機酸エステル化合物、 有機酸ァ ミ ド化合 物、 有機酸ィ ミ ド化合物など公知のものを用いる こ とができ る。
ォニゥ ム塩と しては、 ジァ ゾニゥ ム塩、 ア ンモニゥ ム塩、 ト リ フ ェニルョー ドニゥム ト リ フ レー トな どのョー ドニゥム塩、 ト リ フ ェニルスルホニゥム ト リ フ レー ト などのスルホニゥ ム塩、 ホスホニ ゥム塩、 アルソニゥム塩、 ォ! ^ソニゥ 厶塩などか挙げられる。
ハロゲン化有機化合物と しては、 ハロゲン含有ォキサジァゾ一ル 系化合物、 ハ口ゲン含有 ト リ ア ジン系化合物、 ハ口ゲン含有ァセ ト フ エ ノ ン系化合物、 ハロゲン含有ベン ゾフ ノ ン系化合物、 ハ ロ ゲ ン含有スルホキサイ ド系化合物、 ハロ ゲ ン含有スルホ ン系化合物、 ハロ ゲン含有チアゾール系化合物、 ハ ロゲ ン含有ォキサゾ一ル系化 合物、 ハロゲン含有 ト リ ァゾ一ル系化合物、 ハロ ゲ ン含有 2 — ピロ ン系化合物、 その他ハロ ゲン含有へテロ環状化合物、 ハロゲ ン含有 脂肪族炭化水素化合物、 ハロ ゲン含有芳香族炭化水素化合物、 ス ル フ エニルハライ ド化合物などが挙げられる。 具体的には、 卜 リ ス ( 2 , - 3—ジブロ モプロ ピル) ホス ユー ト、 ト リ ス ( 2 , 3—ジブロ モ — 3 — ク ロ口プロ ピル) ホスフ ェー ト、 テ ト ラブロモク ロロブタ ン、 へキサク ロ 口ベンゼン、 へキサブロモベ ンゼン、 へキサブ口モシ ク σ ドデカ ン、 へキサブ口モ ビフ ヱニル、 ァ リ ノレ ト リ プロモフ ヱニル エーテル、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ーノレ A、 テ ト ラブロモ ビス フ エ ノ 一ノレ A、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ーソレ Aの ビス (ク ロ ロェチノレ) エーテル、 テ ト ラブロ モ ビス フ ノ ール Aの ビス (ブロ モェチル) エーテル、 ビスフ ヱ ノ ール Aの ビス ( 2. 3 —ジク ロ 口プロ ピル) エーテル、 ビスフ エ ノ ール A.の ビス ( 2 , 3 —ジブロ モプロ ピル) エーテル、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ール Aの ビス ( 2 , 3—ジク ロ 口プロ ピル) エーテル、 テ ト ラプロモ ビスフ ェ ノ ール Aのビス ( 2 , 3— ジブロモプロどル) エーテル、 テ 卜 ラク ロ ロ ビスフ ヱ ノ ール S、 テ ト ラ ブロ モ ビス フ エ ノ ーノレ S、 テ ト ラ ク ロ ロ ビスフ ί ノ 一ゾレ S の ビス (ク ロ ロェチル) エーテ J 、 テ ト ラ ブロモ ビスフ ェ ノ ール S O ビス (プロモェチル) エーテル、 ビスフ エ ノ ール Sの ビス ( 2 , 3 ー ジク ロ 口 プロ ピル) エーテル、 ビスフ エ ノ ール Sの ビス ( 2 , 3 一ジブロ 乇プロ ピル) エーテル、 ト リ ス ( 2 , 3 — ジブロモプロ ピ ル) イ ソ シァヌ レー ト、 2 , 2—ビス ( 4—ヒ ドロキシ ー 3 , 5 - ジブロモフ ニル) プロパン、 2, 2 _ ビス ( 4 一 ( 2 —ヒ ドロキ シエ ト キシ) 一 3 , 5 — ジブロモフ エニル) プロパンな どのハロ ゲ ン系難燃剤ゃジク ロ ロ ジ フ エニル ト リ ク ロ ロェタ ン、 ペンタ ク ロ ロ フ エ ノ ーノレ、 2 , 4 , 6 , — ト リ ク ロ 口 フ エニル 4 —ニ ト ロ フ エ ニルエーテル、 2, 4 ー ジク ロ 口 フ エ ニル 3 ' — メ ト キシ ー 4 ' —ニ ト ロ フ エ二ルェ一テル、 2 , 4 —ジク ロ ロフ エ ノ キン酢酸、 4. 5, 6 , 7 —テ ト ラ ク ロ 口 フ タ リ ド、 1 , 1 一 ビス ( 4 一ク ロ ロ フ ェニル) エタ ノ ール、 1 , 1 一ビス 4一ク ロ 口 フ エニル) 一 2, 2 , 2— ト リ ク ロ口エタ ノ ール、 2 , 3 , 4 ' , 5—テ ト ラ ク ロ 口 ジ フ エニルスルフ ィ ド、 2 , 4, 4 ' , 5 —テ 卜 ラ ク ロ ロ ジフ エ二 ルスルホ ンな どの有機ク ロ 口系農薬などを例示する こ とができ る。 キノ ン ジアジ ド化合物の具体例と しては、 1, 2 —べンゾキノ ン ジアジ ド一 4 -スルホ ン酸エステル、 1 , 2 —ナフ トキノ ン ジア ジ ドー 4 ースルホ ン酸エステル、 1, 2 —ナフ ト キノ ン ジア ジ ド一 5 ースルホ ン酸エステル、 2 , 1 —ナフ トキノ ンジア ジ ド一 4 ー スル ホ ン酸エステル、 2, 1 一べンゾキノ ン ジアジ ド一 5 — スノレホ ン酸 エステルのよ う なキノ ンジアジ ド誘導体のスルホ ン酸エステルや
2 -ベンゾキノ ンー 2 — ジアジ ド一 4 —スルホン酸ク ロ ライ ド、
2—ナフ トキノ ン一 2 —ジアジ ド一 4 -スルホン酸ク ロ ライ ド、
■' - 2 —ナフ トキノ ン一 2 —ジアジ ド一 5 —スルホン酸ク ロライ ド、
2—ナフ トキノ ンー 1 — ジアジ ドー 6 —スルホン酸ク ロ ライ ド、
2 —ベンゾキノ ン一 1 ー ジア ジ ド一 5 —スルホ ン酸ク ロ ラ イ ド等の キノ ン ジア ジ ド誘導体のスルホ ン酸ク ロ ラ イ ドな どか挙げ られる。 a , α — ビス (スルホニル) ジァ ゾメ タ ン系化合物と しては、 未 置換、 対称的にまたは非対称的に置換されたアルキル基、 アルケニ ル基、 ァラルキル基、 芳香族基、 またはへテロ環状基を有する α , な ビス (スルホニル) ジァゾメ タ ンな どが挙げられる。
a 一カルボニル— a 一スルホニルジァゾメ タ ン系化合物の具体例 と しては、 朱置換、 対称的にまたは非対称的に笸換されたアルキル 基、 アルケニル基、 ァラルキル基、 芳香族基、 ま たはへテ ロ環状基 を有する α — カルボニル— α —スルホニルジァ ゾメ 夕 ンな どか举げ られる。
スルホ ン化合物の具体例と しては、 未置換、 対称的にまたは非対 称的に置換されたアルキル基、 アルケニル基、 ァラルキル基、 芳香 族基、 またはへテロ璟状基を有するスルホ ン化合物、 ジスルホ ン化 合物などが挙げられる。
有機酸エステルと しては、 カルボン酸エステル、 スルホ ン酸エス テル、 リ ン酸エステルなどが挙げられ、 有機酸ァ ミ ドと しては、 力 ルボン酸ア ミ ド、 スルホン酸ア ミ ド、 リ ン酸ア ミ ドなどが挙げられ、 有機酸イ ミ ドと しては、 力ル ン酸イ ミ ド、 スルホ ン酸イ ミ ド、 リ ン酸ィ ミ ドなどが挙げられる。 有機酸エステルの内、 特に、 スルホ ン酸エステルか有効である。 スルホ ン酸エステルの好ま し 具体例と しては、 下記の式 ( 2 3 ) - ( 2 7 ) のよ う な多価フ ヱ ノ ールの部分スルホ ン酸エステル化合 物を用いる こ とかできる。
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
(26)
Figure imgf000029_0004
Figure imgf000030_0001
こ のよ う なスルホ ン酸エステルは、 師範の化合物から常法に した がつ て合成する こ とができ る。
これらの P A Gは、 単独で使用 して も 2種頷以上を混合して用い て も よい。 これらの P A Gの配合量は、 本発明で用いる酸によ り開 裂可能な基を有する S合体 ( a ) 1 0 0重量部に対して、 下限は通 常 0 . 0 1重量部、 好ま し く は 0 . 2重量部であり、 上限は通常 5 0 重量都、 好ま し く は 3 0重量部である。 0 . 0 1 重量部未満ではパ ター ンの形成が不可能とな り、 5 0重量部を超える と現像残か発生 し易く なつ た り 、 パターン形状か悪化するなどの問題が生じ、 いず れの場合も レジス ト の性能上好ま し く ない。
など
本発明のレ ジス ト組成物は、 溶剤に溶解さ せて用いる。 溶剤は、 —般にレ ジス ト組成物用の溶剤と して使用されている ものを用いる こ とかでき、 具体例と しては、 アセ ト ン、 メ チルェチルケ ト ン、 シ ク ロへキサノ ン、 シク CJぺン ノ ン、 シク ロペンタ ノ ン、 シ ク ロへ キサノ ンな どのケ ト ン類 ; n —プロノ、。ノ ール、 i 一プロパノ ール、 π —ブタ ノ ール、 i ーブタ ノ 一ル、 t ーブタ ノ ール、 シ ク ロへキサ ノ ールなどのアルコール類 : エチ レ ングリ コールジメ チルエーテル、 エチ レ ング リ コ一ルジェチルエーテル、 ジォキサ ンな どのエーテル 類 ; エチ レ ングリ コールジメ チルエーテル、 エチ レ ングリ コ一ルモ ノ エチルエーテル、 プロ ピレ ング リ コ 一ルモ ノ メ チルエーテル、 プ ロ ピレ ング リ コールモノ ェチルエーテルな どのアルコ一ノレエーテル 類 ; ギ酸プロ ビル、 ギ酸ブチル、 酢酸プロ ピル、 酢酸プチル、 プロ ピオ ン¾メ チル、 プロ ピオ ン酸ェチル、 酷酸メ チル、 酪酸ェチルな どのエステル類 ; 2 —ォキシプロ ピオ ン酸メ チル、 2 —ォキシプロ ピオ ン酸ェチル、 2 —メ トキシプロ ピオ ン酸メ チル、 2 — メ ト キ シ プロ ピオ ン酸ェチルな どのォキシカルボン酸エステル類 ; セ□ ソル ブァセテー ト、 メ チルセ口 ソ 1/ブアセテー ト、 ェチルセ 口 ソルブァ セテー ト、 プロ ピルセ口 ソルブアセテー ト 、 ブチルセ ロ ソノレブァセ テー ト な どのセロ ソルプエステル類 ; プロ ピ レ ング リ コ ール、 プロ ピ レ ン グ リ コ ールモノ メ チルエーテルアセテー ト 、 プロ ピ レ ング リ コ ールモノ ェチルエーテルアセテー ト、 プロ ピ レ ン グ リ コ ールモ ノ ブチルエーテルなどのプロ ピレングリ コール類 : ジエチ レ ンギリ コ ー ルモノ メ チルエーテル、 ジエチ レ ングリ コールモノ ェチルエーテル、 ジエチ レ ング リ コ ーノレジメ チルエーテル、 ジエチ レ ング リ コ 一 ル ン ェチルェ一テルな どの ジエチ レ ング リ コ ール類 ; ト リ ク ロ ロェ チ レ ンな どのハロ ゲン化炭化水素類 ; ト ルエン、 キシ レ ンな どの芳香 : 炭化水素類 : N , N— ジメ チ ホルムアミ ド、 N . N — ジメ チルァ セ ト ア ミ ド、 N —メ チルァセ ト ア ミ ド、 N — メ チルビ ri リ ド ンな ど の極性溶媒などが例示され、 これらは単独または 2種類以上を混合 して用いてもよい。 これらの有機溶剤は、 各成分が均一に溶解する に足る量で使用される。
本発明においては、 添加剤と して、 レジス ト組成^に一般に添加 されている もの、 例えば、 界面活性剤、 保存安定剂、 増感剤、 ス ト リエーシ s ン防止剤など相溶性のある添加剤を含有させる こ とかで きる。
本発明のレ ジス ト組成物は、 現像液と して、 通常、 アルカ リ水溶 液を用いるが、 具体例と しては、 水酸化ナ ト リ ウム、 水酸化力 リ ゥ ム、 ゲイ酸ナ ト リ ウ ム、 ア ンモニアな どの無機アルカ リ の水 ¾液 ; ェチルア ミ ン、 プロ ピルア ミ ンな どの第一ア ミ ン類の水溶液 : ジェ チルァ ミ ン、 ジプロ ピルア ^ンな どの第二ァ ミ ンの水溶液 ; ト リ メ チルァ ミ ン、 ト リ ェチルァ ミ ンなどの第三ァ ミ ンの水溶液 ; ジェチ ルエタ ノ ーノレア ミ ン、 ト リ エタ ノ一ノレア ミ ンな どのアルコールァ ミ ン類の水溶液 ; テ ト ラ メ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 テ 卜 ラ エ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 ト リ メ チルヒ ド口 キ ンメ チルア ン モニゥム ヒ ドロキシ ド、 ト リ ェチルヒ ドロキシメ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 ト リ メ チノレヒ ドロキシェチルア ンモニゥ ム ヒ ドロキ シ ドな どの第四极ア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ドの水 ¾液な どが挙げ ら れる。 また、 必要に応じて、 アル力 リ水溶液にメ タ ノ 一ル、 ェタ ノ 一 ル、 プロパノ ール、 エチ レ ングリ コ一ルな どの水溶性有機溶媒、 界 面活性剤、 樹脂の溶解抑止剤 ¾どを添加するこ とができ る。
本発明のレ ジス ト組成物は、 上述のよ うな重合体 ( a ) 、 光酸発 生剤 ( b ) のほか、 必要に応じて添加剤を含むものであ り、 通常こ れらを溶剤に溶解させたものをレ ジス ト組成物 ¾液と して用い られ る。
例えば、 この窑液をシ リ コ ンウェハーな どの基板表面に常法に よ り塗布した後、 溶剤を乾燥除去する こ と によ り レジス ト膜を形成す る こ とかでき、 この ときの塗布方法と しては、 特にス ピ ン コーテ ィ ングが賞用される。
パタ一ン形成のための SI光は、 遠紫外線や K r Fエキシマレ一ザ一、 電子線をレジス ト膜へ照射す. ^ こ とに行われ、 さ らに熱処理 (31光 後べーク) を行う と、 よ り高感度化する こ とができ る。
次に、 樹脂結合剤 (A ) 、 光酸発生剤 ( B ) 及び酸によ り開裂可 能な基を有する化合物 ( C ) 3成分を必須成分と して含むレ ジ ス ト組成物について説明する。
樹脂結合剤 (A )
本発明で用いられる樹脂結合剤 (A ) は、 アルカ リ現像液に可溶 な樹脂、 あるいは酸不安定性基を有し、 その分解によ り アルカ リ現 像液に可溶となり得る樹脂であればどのような ものでも使用可能で ある。 例えば、 ノ ボラ ッ ク樹脂、 部分水素添加ノ ボラ ッ ク樹脂、 ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ン、 部分水素添加ポ リ ヒ ド□キシスチ レ ンなど が挙げられ、 さ らにフ ヱ ノ ール性水酸基を有する単量体とスチ レ ン 誘導体、 (メ タ) ア ク リ ル酸誘導体などとの共重合体、 フ エ ノ ール 性水酸基を有する単量体を 2 類以上共重合させた樹脂などであ つ てもよい。
また、 上記樹脂を酸不安定性基や酸不安定性基を含む基によ っ て 修飾した樹脂 (以下、 修飾樹脂という) でもよ く 、 解像性の良好な コ ン ト ラス ト の高い特性を得る ためには、 修飾樹脂のほ う が好ま し い。 酸不安定性基は、 酸によ り開裂可能な基と して公知のものが^ げられ、 具体的には t ーブチル、 t—ァ ミ ル、 1 —メ チルシク ロべ ンチルあるいは 1 ーメチルシク ロへキシルな どの 3扱アルキルのェ一 テル、 エステル、 またはカーボネー トが挙げられる。 そのほか、 置 换基を有するァリ ル基のェ一テル、 エステルまたはカーボネー ト も 有用な酸不安定性基となる。
上述の樹脂の分子量は、 特に制限される ものではないか、 解像度 の点から上限は好ま し く は 1 0 0 , 0 0 0、 よ り好ま し く は 3 0 , 0 0 0であり、 成膜性の点から下限は好ま しく は 1 , 0 0 0、 よ り 好ま しく は 2 , 0 0 0である。 本発明で用いられる樹脂は、 ¾法に よって得るこ とができる ものでよい。 光酸発生剤 (B )
活性光線の照射によ り酸を生成可能な化合物 (B ) と しては、 前 記のものが使用できる。
化合物 (C )
本発明で用いられる酸によ り開裂可能な基を有する化合物 (C ) は、 少な く と も 1個の笸換基を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基を 有する化合物であり、 この置換ァ リ ルォキシ基を含む基と しては、 酸によ り分解される酸不安定性基と して機能する限り如何なる基で あってもよ く 、 その具体例と しては、 前記式 ( 1 ) で表される基を 挙げるこ とができる。
化合物 (C ) の場合には、 置換ァ リ ルォキシ基が直接化合物に結 合している ものの方が合成が容易であり、 その場合、 e换ァ リ ルォ キシ基を含む基は、 下記の式 ( 2 8 ) で表される置換ァ リ ルォキシ 基基である。
R'R' R'
_o ^R5 (28)
R"
(式中、 !?1〜!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 かつ、 R 1 〜R5 のう ち少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。
R1と R4、 R8と Rs、 及び R4と Rfiは、 それぞれ独立して環を形成し ていてもよい。 各置換基とも炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 ) 化合物 ( C ) は、 芳香族化合物または少な く とも 2個の環を有す る炭素数 1 0以上の有機化合物に、 少な く と も 1個の S換基を持つ 置換ァ リ ルォキシ基か直接あるいは二価の有機基を介して結合した 構造の化合物である こ とが好ま しい。
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例 , しては、 次式 ( 2 9 ) で表される化合物を挙げる こ とができる。
Figure imgf000035_0001
(式中、 R' R6は、 それぞれ独立して、 水 ¾原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァノ基、 置換可アルキル基、 置換可ァルケニル基、 笸 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 R 〜R5 のうちの少なく とも 1つは、 水案原子以外の置換基である。 R1と R4、 R3と R 5、 Riと Rsは、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。
Re~RTは、 水素原子または置換可アルキル基である。 Re〜Rsは、 水素原子、 ハ ロゲ ン原子、 アルキル基、 シァノ基、 ま たはニ ト ロ基 である。 Xは、 二価の有接基である。 各置換基と も炭素数はそれぞ れ 1 2以下である。 )
このよ う な化合物の具体例と しては、 式 ( 3 0 ) 〜 ( 4 6 ) の化 合物を挙げる こ とができ る。 -
(30)
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000036_0002
Figure imgf000036_0003
Figure imgf000036_0004
ε)
Figure imgf000036_0005
MIlO/S6«ir/I3d 9ΙΖΖΙ/96 ΟΛ
w/9Ϊ6 o/di1:>ds67、
00
CO O 5<
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0002
§
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0002
Figure imgf000038_0003
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例と しては、 次式 ( 4 7 ) で表される化合物を挙げるこ とができ る。
(47)
Figure imgf000038_0004
(式中、 R1 !?5は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 澄換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 莨 换可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 !^1〜!^5 のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。 R1と!^、 R3と R5、 と R6は、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。
Re〜 R,は、 水素原子またはアルキル基であり、 Reは、 水素原子、 ノ、ロゲン原子、 アルキル基、 ァノ基、 ニ ト ロ基であ り、 Xは、 二 価の有機基である。 各置換基とも炭素数はそれぞれ 1 2以下である。 ) このよ う な化合物の具体例と しては、 式 ( 4 8 ) 〜 ( 4 9 ) の化 合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000039_0001
(49)
Figure imgf000039_0002
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例 しては、 次式 ( 5 0 ) で表される化合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000040_0001
(式中、 R'〜R5は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 R'〜 RS のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。 R1 と R'、 R8と Rs、 R*と Rsは、 それ TiJ虫立して環を形成していてもよい。
RS〜R,は、 水素原子またはアルキル基であり、 RB ~R9は、 水素原 子、 ハロゲン原子、 アルキル基、 シァノ基、 ニ ト ロ基であり、 Xは、 単結合または二価の有機基である。 各置換基と も炭索数はそれぞれ 1 2 下である。 )
このよう な化合物の具体例と しては、 式 ( 5 1 ) 〜 ( 5 2 ) の化 合物を挙げることかできる。
Figure imgf000041_0001
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例 しては、 次式 ( 5 3 ) で表される化合物を挙げることができ る。
Figure imgf000041_0002
(式中、 R'〜R5は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ トロ基、 シァ ノ基、 置換可 ルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 !^〜 。 のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。 R1と R1、 R3と Rs、 と Rsは、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。 R6〜RTは、 水素原子またはアルキル基である。 nは、 整数であり、 好ま し く は 1〜 1 0である。 各置換基と も炭素数は、 それぞれ 1 2 以下である。 )
このよう な化合物の具体例と しては、 式 ( 5 4 ) 〜 ( 5 7 ) の化 合物を挙げる こ とができる。
Figure imgf000042_0001
本発明の好ま しい g換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例 しては、 次式 ( 5 8 ) で表される化合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000043_0001
(式中、
Figure imgf000043_0002
は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 Ri R6 のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。 R1と R4、 Rsと R5、 R<と R6は、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。 各 g換基とも炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 R6は、 少な く と も 2個の環を有する炭素数 1 0以上の一価の有機基である。 )
このよ うな化合物の具体例と しては、 式 ( 5 9 ) 〜 ( 6 1 ) の化 合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000043_0003
Figure imgf000043_0004
Figure imgf000043_0005
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例と しては、 次式 ( 6 2 ) で表される化合物を挙げる こ とができる
Figure imgf000044_0001
(式中、 尺1〜!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び笸換可ビニル基から選択され、 Ι^〜 ΙΤ のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の置換基である。 R1と R Reと R5、 R*と Rsは、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。
Aは、 単結合または二価の有機基である。 各置換基と も炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 )
こ のよ うな化合物の具体例と しては、 式 ( 6 3;) 〜 ( 6 6 ) の化 合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000044_0002
Figure imgf000045_0001
Figure imgf000045_0002
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例と しては、 次式 ( 6 7 ) で表される化合物を挙げる こ とができ る。
Figure imgf000045_0003
(式中、 R'〜R5は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 换可アルカ ジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 1^〜116 のうちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の笸換基である。 R1と R4、 Rsと Re、 R4と R6は、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。
Re〜Reは、 水素原子、 ハロゲン原子、 アルキル基、 シァノ基、 二 卜 口基であり、 Xは、 二価の有機基である。 各笸換基と も炭素数はそ れぞれ 1 2以下である。 )
このよ う な化合物の具体例と しては、 式 ( 6 8 ) 〜 ( 7 3 ) の化
' - 合物を挙げるこ とかできる。
Figure imgf000046_0001
Figure imgf000046_0002
Figure imgf000046_0003
Figure imgf000046_0004
本発明の好ま しい置換ァ リ ルォキシ基を有する化合物の具体例と しては、 次式 ( 7 4 ) で表さ る化合物を挙げる こ とかでき る。
Figure imgf000047_0001
(式中、 R1^!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 R'〜RS のう ちの少なく とも 1つは、 水素原子以外の笸換基である。 R'と R*、 Rsと RB、 R4と R5は、 それぞれ独立して環を形成していてもよい。
Xは、 二価の有機基である。 各置換基と も炭素数はそれぞれ 1 2以 下である。 )
このような化合物の具体例と しては、 式 ( 7 5 ) 〜 ( 7 6 ) の化 合物を挙げる こ とかできる。
Figure imgf000047_0002
Figure imgf000047_0003
前記一般式において、 !^〜 6の置換基の具体例は、 式 ( 1 ) と同 様の基が挙げられ、 中でも炭素数 1 ~ 4のアルキル基が好ま しい。
一般式 〔 2 9 ) における Re〜Re、 一股式 ( 4 7 ) における R6~ Re、 及び一般式 ( 5 0 ) 及び ( 5 3 ) における R6〜R7の置換基と しては、 水素原子のほか、 炭素数 1 ~ 4のアルキル基が好ま しい。 これらの一般式において、 Xで表される二価の有機基の具体例と しては、 - S 02—、 一 C (= 0) —、 次式 ( 7 7 ) 、
-4 ¾-(CH^ (77)
(式中、 mは、 0または 1 Cある。 )
次式 ( 7 8 ) 、
— C一 (78)
R12
(式中、 !^11〜!^8は、 水素原子、 アルキル基、 フ エニル基、 また は R 11と R 12とか一緒になつて環を形成してもよい。 各置換基とも炭 素数は、 それぞれ 1 2以下である。 )
が挙げられ、 式 ( 7 8 ) の R11及び R1Zの好ま しい例と しては、 水素 原子、 メチル基、 フ ヱ二ル基、 及び R'1と Rlzとが一緒になつてシク 口へキシル環を形成したものが挙げられる。
一般式 ( 6 2 ) において Aで表される二価の有機基の具体例と し ては、 前記式 ( 7 8 ) や次式 ( 7 9 )
-C一 0— (79)
R"
(式中、 R"〜R"は、 水素原子または炭素数 1 2以下のアルキル 基である。 )
が挙げられる。
上記各置換基と してアルキル基を選択する場合、 合成の容易さか らメ チル基が特に好ま しい。
前記化合物のうち、 特に、 式 (40) ~ (45) 、 (4 8) 、 (5 2) 、 ( 5 8 ) 、 ( 6 5 ) 、 ( 7 1 ) 、 ( 7 2 ) 、 及び ( 7 6 ) は好ま し い化合物である。 、し
本発明において用いられる置換ァ リ ルォキシ基を含む基を有する 化合物 ( C ) は、 単独で使用 しても 2種類以上を混合して用いても 良い。 これらの化合物の配合量は、 樹脂結合剤 (A ) 1 0 0重量部 に対して、 下限は通常 2重量部、 好ま し く は 8重量都であり、 上限 は 1 0 0重蚤部、 好ま し く は 8 0重量部である。 2重量部未痫では パター ンの形成が不可能となる場合があり、 また、 1 0 0重量部を 超える と成膜性か悪化するなどの弊害か生じるため、 いずれも好ま し く ない。
本発明の レジス ト組成物の配合割合は、 成分 (A) 1 0 0重量 に対して、 成分 ( B ) か 0. 0 1 〜 6 0重量部、 好ま し く は 0. 2 〜 3 0重量部であり 、 成分 ( C ) が 2〜 1 0 0重量部、 好ま し く に 8〜 8 0重量部である。 成分 ( B ) の割合か過小である とパタ ー ン の形成が不可能となり、 過大であると現像残が発生し、 また、 パタ - ン形状が悪化する。
酸によ り開裂可能な基を有する化合物 ( C ) は、 活性光線の照射 によ り酸を生成可能な化合物 (B ) に由来する酸の存在下に置換ァ リ ルォキシ基が関裂して、 樹脂桔合剤 (A) をアルカ リ可溶性にす るか、 そのアル力 リ可溶性を高める ものである。
成分 (A) 〜 ( C ) を含むレ ジス ト組成物は、 有檨溶剤に均一に 解して使用される。 溶剤やその他の添加剤、 現像方法などは、 前 記したのと同様である。 ' — 実施例
■■ -- 以下に実施例を挙げて本癸明をさ らに具体的に説明する。 なお、 各例中の部及び は、 特に断りのない限り重量基準である。
[参考例 1 ] 3 —メ チルー 2 -ブテニル ブロモアセテー トの合成 3—メチル一 2—ブテン一 1—オール 4 3. 9 g ( 0. 5 1 mo l ) 、 ト リ ェチルァ ミ ン 5 1. 6 g ( 0. 5 1 m o l ) 、 ジ ク d aメ タ ン 3 0 O m l を 1 リ ッ ト ルフ ラ ス コ に仕込み 0てに冷却 した。 こ れを 0て下で撹拌しなから、 プロモアセチルブロマイ ド 1 0 0. 9 g ( 0.
5 0 m o 1 ) を 1時間かけて滴下し、 さ らに室温で 3時間撹拌を続 けた。 得られた反応液から固形分をろ過し、 3回水洗後、 ¾留し、
6 6. 5 gの 3—メ チルー 2—ブテニル ブ□モアセテ一 トを得た。
[参考例 2 ] 1 —メ チルー 2 -ブテニル ブロモアセテー トの合成
3 —メ チルー 2 —ブテ ン一 1 一オールの代わ り に 3 —ペンテ ン一 2 —才一ノレ 4 3. 9 g ( 0. 5 1 m o l ) を用いる他は、 参考例 1 と同様の方法によ り 4 8. 5 gの 1 一メ チル— 2—ブテニル プロ モアセテー トを得た。
[参考例 3 ] 1 , 1 —ジメ チルー 2 -プロぺニル プロ モアセテ一 卜の合成
3 —メ チル一 2 —プテン一 1 —オールの代わ り に 2 — メ チルー 3 ーブテ ン - 2—オール 4 3. 9 g ( 0. 5 1 m o l ) を用いる他は、 参考例 1 と同様の方法により 2 5. 4 gの 1 , 1 —ジメ チルー 2 - プロぺニル プロモアセテ を得た。
[参考例 4〕 2 —シ ク ロへキセニル ブロモアセテー ト の合成
3 —メ チル一 2—プテ ン一 1 —オールの代わ り に 2 —シク ロへキ セ ン一 1 一オール 5 0. 0 g ( 0. 5 1 m o l ) を用いる他は、 参 考例 1 と同様の方法によ り 5 0 · 4 sの 2 —シク ロへキセニル ブ 口モアセテー トを得た。
[参考例 5 ] 3 —メ チルー 2 —ブテニル 4一 (ブ D モノ チル) フ エ ノ キシァセテー 卜 の合成
参考例 1で得られた 3—メ チルー 2 —プテニル プロモアセテー ト 2 0. 7 g ( 0. 1 0 m o l ) 、 4 ー ヒ ドロキシベンジルアルコー ル 1 2. 4 g (0. 1 0 m o l ) 、 無水炭酸力 リ ウム 1 5. 2 g ( 0 - l l m o l ) 、 ヨウ化カ リ ウム 1 8. 3 g ( 0. l l m o l ) 、 ァ セ ト ン 1 5 0 m l を 5 0 0 m l のフ ラスコに仕込み、 撹拌しながら 7時間還流させた。 得られた 応液から固形分をろ過し、 3回水洗 後、 澄縮し、 3—メ チルー 2—ブテニル 4一 (ヒ ドロキシメ チル) フ エ ノ キシアセテー ト 2 4. 0 gを得た。 次に、 こ こで得られたァ セテー ト 2 4. 0 g ( 0. 0 9 6 m o l ) 、 臭化ナ ト リ ウム 2 0. 6 g ( 0. 2 0 m o l ) 、 ピ リ ジン 9. 4 g ( 0. 1 2 m o l ) 、 ジメ チルホルムア ミ ド 1 5 0 m l を 5 0 0 m l のフ ラ スコに仕込み、 0 °Cに冷却した。 これを 0て下で撹拌しながら、 メ シルク 口 ライ ド 1 3. 7 g ( 0. 1 2 m o 】 ) を 1時間かけて滴下し、 さ らに 0て で 6時間撹拌を続けた。 得られた反応液から固形分をろ過し、 3回 水洗後、 濃縮後、 カラムク ロマ トグラ フ ィ ー (溶出溶媒 : n—へキ サン Z齚酸ェチル = 1 0 / 1、) に付し、 3—メ チル— 2—ブテニル 4一 (プロモメ チル) フエ ノキシアセテー ト 1 1. 8 gを得た。
〔参考例 6 ] 1 , 1 —ジメ チルー 2—プロぺニル ( 4 —ブロモメ チル) フ エ ノ キシアセテー トの合成
参考例 1で得られたエステルの代わり に参考例 3で得られた 1 , 1 —ジメチルー 2—プロぺニル ブロモアセテー ト 2 0. 7 g ( 0. 1 0 m o 1 ) を用いる以外は、 参考例 5 と同様の方法によ り 1 0. 9 gの 1 , 1 ー ジメ チノレー 2—プロぺニル ( 4 —プロ モメ チノレ) フ エ ノ キシアセテー トを得た。
[参考例 7 ] 3 — メ チルー 2 —ブテニル ク ロ 口ォキザ レー ト の合 成
ォキザ リ ノレク ロ ラ イ ド 2 5. 4 g ( 0. 2 0 m o 1 ) 、 π—ヘプ タ ン 2 5 0 m l を 1 リ ッ トルナス型フ ラ ス コ に仕込み、 室温で窒素 をパブ リ ングさせなか ら、 3— メ チルー 2 — ブテ ン 一 1 一オール 2 1 . 5 ( 0. 2 5 m o l ) を 3時間かけて滴下し、 さ らに 2時間 撹拌を繞ける。 その後、 反応液を濃縮し、 蒸留を行い、 1 1 . 6 g の 3 —メ チルー 2 —プテニル ク ロ 口ォキザレー ト を得た。
[参考例 8 ] 2 —ブテニル ブロ モアセテー ト の合成
3—メ チル一 2 — ブテ ン一 1 —オールの代わ り に 2 — ブテ ン 一 1 —オール 3 6. 8 g ( 0. 5 1 m o l ) を用いる他は、 参考例 :! と 同様の方法によ り 5 0. 2 gの 2 —ブテニル ブロ モアセテー ト を 得た。
[参考例 9 ] 1 一 メ チル— 2 -プロぺニル プロ モアセテ— 卜 の合 成
3 —メ チルー 2—ブテ ン一 1 —オールの代わ り に 3 — ブテ ン - 2 一オール 3 6. 8 g ( 0. 5 1 m o l ) を用いる他は、 参考例 1 と 同様の方法により 2 7. 2 gの 1 ーメ チルー 2 —プロぺニル ブロ モアセテー トを得た。
[参考例 1 0 ] 3 —メ チル - 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル 化 水素添加ポ リ ヒ ド υキシスチ レ ンの合成
1 0 %水素添加ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ン 1 2. 0 g (M = 4 ,
9 0 0 ) 、 D M F 1 0 0 m l を 5 0 0 m l フ ラ ス コ に仕込み溶解さ せた。 こ こ に、 3 — メ チル一 2 —ブテニル ブロモアセテー ト 4.
1 g (0. 0 2mo l ) 、 無水炭酸力リウム 6. 9 E ( 0. 0 5mo i ) 、 ヨウ化カ リ ウム 8. 3 g ( 0. 0 5 m o 1 ) を添加し、 窒素気流下 5 0てで 1 0時間攙拌した。 その後反応液を冷却し、 塩類をろ過で 除いた後、 水中に注ぎ析出し i^t殿物を回収した。 この沈殿物を 0. 1 κ塩酸及び水で 3回ずつ洗浄し、 乾燥後 1 3. 7 gの重合体 3 - メ チル - 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル化 水素添加ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ンを得た。 得られた重合体は G P C分析の結果、 Mw = 5. 6 4 0であっ た。 また、 この重合体の 'Η— NMRスぺク トル 解析の結果、 ヒ ド Dキシル基の修飾率は 1 5 %であ った。
[参考例 1 1 ] 4ー ヒ ドロキシスチ レ ン/ t 一プチル メ タ ク リ レー ト共重合体の合成
4ー ヒ ドロキシスチ レ ン 7 2. 1 g ( 0. 6 0 m o l ) 、 t — ブ チル メ タ ク リ レー ト 1 7. 1 g ( 0. 1 2 m o l ) 、 ァゾビスィ ソブチロニ ト リ ル 1. 5 g (0. 0 09mo l ) 、 ジォキサン 1 50m l を 5 0 0 m 1 フ ラ ス コに仕込み、 窒素気流下 8 0てで 2 0時間攪拌 を行った。 得られた反応液を 5 リ ッ ト ルのキシレ ン中に投入し、 生 じた沈殿物をろ過した。 得られた沈殿物を 2 0 0 m l のジェチルェ一 テルに溶解させ、 3 リ ッ トルの n—へキサンに投入し、 生じた沈殿 物をろ過した (再沈操作) 。 この再沈操作を 3回操り返し、 乾燥後 2 6. 3 gの 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン / t —プチル メ タ タ リ レー ト共重合体を得た。 得られた重合体は G P C分析の結果、 Mw= 6 , 4 1 0であった。 また、 この重合体の 1H— NMRスぺク トル解析の 結果、 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン / t -ブチル メ タ タ リ レー ト の共 重合比率は 7 1 / 2 9であっ た。
[合成例 1 ] 3 —メ チルー 2 —ブテュルォキシ カルボニルメ チル化 水素添加ボリ ビニルフ ヱ ノ ールの合成
1 0 %水素添加ポリ ビニルフエノール 1 2 · 0 g (M = 4. 950) 、 ジメ チルホルムア ミ ド 1 0 0 m l を 5 0 0 m l フラスコに仕込み、 溶解させた。 こ こに参考例 1 で得た 3 —メ チル— 2 -ブテニル ブ ロモアセテー ト 6. 2 g ( 0. 0 3 m o l ) 、 無水炭酸カ リ ウム 6. 9 g (0. 0 5 m o l ) 、 ヨウ化カ リ ウム 8. 3 g ( 0. 0 5 m o 1 ) を添加し、 5 0てで 8時間攬拌した。 その後、 反応液を冷却し、 水 中に注ぎ、 析出 した沈殿物をろ別 した。 この沈殿物を 0. 1 %塩酸 及び水で 3回づっ洗浄し、 乾燥後、 1 3. l gの 3 —メ チルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チル化水紫添加ポ リ ビニルフ エ ノ ール を得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の結果、 M w = 6 , 3 1 0で あった。 また、 この樹脂を 1 H— NMRスペク トルで解析したところ、 水酸基の修飾率は 2 6 %であ っ た。
[合成例 2 ] 1 ーメ チルー 2 —ブテニルォキンカルボニルメ チル化 水素添加ポ リ ビニルフ ノ ールの合成
参考例 1 で得られたエステルの代わり に参考例 2で得られた 1 一 メチルー 2—ブテニル ブロモアセテー ト 6. 2 g (0. 0 3 m 0 1 ) を用いるほかは、 合成例 1 と同様の方法によ り 1 1 . 8 gの 1 ー メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル化水素添加ポ リ ビニル フ ノ ールを得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の結果、 Mw = 6. 2 7 0であった。 また、 この樹脂を 'Η— NMRスぺク トルで解析し たと ころ、 水酸基の修飾率は 2 5 %であった。
[合成例 3〕 1 , 1 ージメ レ一 2 -プロぺニルォキシカルポニル 化水素添加ポ リ ビニルフ i ノ 一ルの合成
参考例 1 で得られたエステルの代わりに参考例 2で得られた 1 , 1一ジメ チルー 2—プロぺニル ブロモアセテー ト 6. 2 g ( 0. 0 3 m o 1 ) を用いるほかは合成例 1 と同様の方法により 1 2. 2 g の 1. 1 一 ジメ チルー 2—プロぺニルォキシカルボニル化水素添加 ポリ ビニルフヱノールを得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の拮果、 Mw= 6 , 2 9 0であった。 また、 この樹脂を 'Η— NMRスぺク ト ルで解析したところ、 水酸基の修飾率は 2 6 ¾であった。
[合成例 4 ] 2 -シク 口へキセニルォキシカルボニルメ チル化水素 添加ポ リ ビニルフ ユ ノ ールの合成
参考例 1で得られたエステルの代わり に参考例 4で得られた 2 — シク ロへキセニル ブロモアセテー ト 6. 6 g ( 0. 0 3 m o I ) を用いる他は、 合成例 1 と同 の方法によ り 1 0. 9 gの 2—シク 口へキセニルォキシカルボニルメ チル化水素添加ポリ ビニルフ エノ ー ルを得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の結果、 Mw - 6. 3 4 0 であった。 また、 この樹脂を 'Η— NMRスぺク トルで解析したと こ ろ、 水酸基の修鈽率は 2 596であった。
[合成例 5 ] 4 — ( 3 —メチル一 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) ベンジル化水素添加ポリ ビニルフ ヱノ 一ルの合成
参考例 1 で得られたエステルの代わり に参考例 5で得られた 2 — メ チル一 2—ブテニル 4一 (ブロモメ チル) フ エ ノ キシァセテ一 ト 9. 4 g ( 0. 0 3 m o l ) を用いる他は、 合成例 1 と同様の方 法によ り 1 7. 4 gの 4一 *3—メ チル— 2—ブテニルォキシカル ボニルメ チルォキシ) ベンジル化水素添加ボリ ビュルフ - ノ 一ルを 得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の結果、 Mw = 7. 5 1 0であ つた。 また、 この樹脂を1 H— NMRスぺク トルで解析したとこ ろ、 水酸基の修飾率は 2 5 %であった。
[合成例 6 ] 4 — ( 1, 1 一ジメ チルー 2 -プロぺニルォキシカル ボニルメ チルォキシ) ベンジル化水素添加ボ リ ビニルフ ヱ ノ ールの 合成
参考例 1 で得られたエステルの代わりに参考例 6で得られた 1 , 1 一 ジメ チルー 2— プロぺニル 4 — (ブロモメ チル) フ : L ノ キシ アセテー ト 9. 4 g ( 0. 0 3 m o l ) を用いる他は、 合成例 1 と 同様の方法によ り 1 7. 2 gの 4 — ( 1 , 1 —ジメ チルー 2 —プロ ぺニルォキ シカルボニルメ チルォキシ) ベン ジル化水素添加ポ リ ビ 二ルフ ヱノ ールを得た。 得ら^ Iた樹脂は、 G P C分析の結果、 Mw = 7. 4 2 0であった。 また、 この樹脂を 1 H— NMRスペク トルで 解析したと こ ろ、 水酸基の修飾率は 2 4 %であ っ た。
[合成例 7 ] 3 ーメ チル一 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル化 ポ リ ビニルフ ノ 一ルの合成
1 0 %水素添加ポ リ ビニルフ 1 ノ ールの代わりに、 ポ リ ビニルフ ヱノ ール (Mw = 4 , 8 0 0 ) を 1 2. 0 gを用いる他は、 合成例 1 と同梂の方法によ り 1 2. 1 gの 3 —メ チルー 2—ブテニルォキ シカルボニルメ チル化ポ リ ビニルフ X ノ ールを得た。 得られた樹脂 は、 G P C分析の結果、 Mw = 6 , 2 2 0であ っ た。 ま た、 この樹 脂を 1 H— NMRスぺク トルで^?柝したところ、 水酸基の修飾率は 2 8 %であった。
[合成例 8 ] 3 —メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルカルボ二 ル化ボ リ ビニルフ ユ ノ ールの合成
ポリ ビュルフ; tノール (Mw= 4, 800) 1 2. 0 g、 THF 100m 1 を 3 0 0 m 1 ナス型フ ラス コに仕込み、 溶解後、 ト リ ェチルァ ミ ン 1 0. 1 g ( 0. l m o l ) を添加する。 この溶液を 0てに冷却し、 撹拌しながら参考例 7で得られた 3—メ チルー 2 —ブテニル ク ロ 口ォキザレー ト 1 2. 4 g ( 0. 0 7 m o 1 ) を 1 時間かけて滴下 し、 その後更に 0 で 3時間拨拌を続けた。 反応終了後、 反応液中 の析出物を濾過によ り除去し、 3 %炭酸水素ナ ト リ ウ ム水溶液中に 注ぎ、 沈殿物を據別 した。 この沈殿物を 0. 1 %塩酸、 水でそれぞ れ 3回づっ洗浄、 真空乾燥後、 1 5. 9 gの 3—メ チルー 2—ブテ ニルォキシカルボニルカルホ^ル化ポ リ ビニルフ ユ ノ ールが得られ た。 得られた榭脂は、 G F C分析の拮果、 Mw- 6, 4 2 0であつ た。 また、 この樹脂を 'Η— NMRスぺク トルで解析したところ、 水 酸基の修飾率は 3 1 %であった。
[合成例 9 ] 3—メ チルー 2—ブテニルォキシカルボニル化ポ リ ビ ニルフ ヱ ノ 一ルの合成
ポリビニルフヱノール (Mw - 4, 800) 12. 0g、 THF 200 m 1 を 5 0 0 m l ナス型フラスコに仕込み、 溶解後、 ト リ エチルア ミ ン 9. 1 g ( 0. 0 9 m o l ) を加えて一 3 0 °Cに冷却した。 こ こ に 3—メチルー 2—ブテニル クロロフォ一メート 7. 4 g (0. 05 m o 1 ) を— 3 0てで 1時間かけて^!下し、 滴下後、 更に— 3 0てで 5時間 の投拌を行った。 その後、 反応液を 3 %炭酸水素ナ ト リ ウム水 ¾液 中に注ぎ、 析出した沈殿物を滤別した。 この沈殿物を 0. 1 %塩酸 及び水で 3回づっ洗浄し、 乾燥後、 1 3. 8 gの 3—メ チルー 2 - ブテニルォキシカルボニル化ポ リ ビニルフ ヱノ ールを得た。 得られ た樹脂は G P C分析の結果、 Mw= 6 , 0 9 0であった。 また、 こ の樹脂を 'Η— NMRスぺク トルで解析したところ、 水酸基の修飾 率は 2 9 %であった。
[合成例 1 0〕 3— メ チル - 2—ブテュル化ポ リ ビニルフ ヱ ノ 一ル の合成
ポ リ ビニルフ ヱ ノ ーノレ (Mw= 4 , 8 0 0 ) 1 2. 0 g、 ァセ ト ン 1 0 0m lを 30 0m lのナス型フラスコに仕込み、 溶解させた。 溶解後、 1一ブロモ— 3—メチル— 2—ブテン (東京化成社製) 1 1 - 9 g (0. 08mo l) 、 無水炭酸力リウム 15. 2 g (0. l lmo l) 、 ヨ ウ化カ リ ウム 1 8. 3 g ( 0. l l m o l ) を加え、 6時間還流 を行った。 反応液を冷却後、 塩類を據過し、 5 リ ッ ト ルの水中に注 いだ。 生じた沈殿物を濾過、 乾燥し、 1 3. 7 gの 3 —メ チル— 2 ーブテニル化ポ リ ビニルフ エ ノ ールを得た。 得られた樹脂は G P C 分析の結果、 Mw- 5, 660であった。 また、 この樹脂を — NMR スぺク トルで解折したところ、 水酸基の修飾率は 3 2 %であった。
[合成例 1 1 ] 2 —ブテニルォキシカルボ二ルメ チル化水素添加ポ リ ビニルフ ノ ールの合成
参考例 1 で得られたエステルの代わり に参考例 8で得られた 2 — ブテニル ブ口モアセテー ト 5. 8 g ( 0. 0 3 m o l ) を用いる ほかは、 合成例 1 と同様の方法によ り 1 2. 8 gの 2 —ブテニルォ キンカルボニルメ チル化水素添加ポ リ ビニルフ ノ ールを得た。 得 られた樹脂は、 G P C分析の結果、 Mw= 6, 2 5 0であった。 ま た、 この樹脂を iH— NMRスぺク トルで解析したところ、 水酸基の 修飾率は 2 8 %であった。
[合成例 1 2 ] 1 —メ チル一 2 —プロぺニルォキシカルボ二ルメ チ ル化水素添加ポ リ ビニルフ ヱ ノ 一ルの合成
参考例 1 で得られたエステルの代わり に参考例 9で得られた 1 - メチル— 2—プロぺニル ブロモアセテー ト 5. 8 g (0. 03 m o 】 ) を用いるほかは、 合成例 1 と同様の方法によ り 1 2. 5 gの 1 ー メ チルー 2 —プロぺニルォキシカルボ二ルメチル化水素添加ポ リ ビ二 ルフ エ ノ ールを得た。 得られた樹脂は、 G P C分析の桔果、 Mw = 6. 2 0 0であった。 また、 この樹脂を 'H— NMRスぺク トルで解 析したところ、 水酸基の修飾率は 2 7 ίであった。
[合成例 1 3 ] 2 —プロぺニル化ポ リ ビニルフ Iノ ールの合成
1 一 プロモー 3 — メ チル一 2—ブテ ンの代わ り にァ リ ルプロマイ ド 9. 7 g ( 0. 0 8 m 0 1 ) を用いる以外は合成例 1 0 と同様の 方法で 1 3. 1 gの 2—プロぺニル化ポ リ ビニルフ ノ ールを得た。 得られた樹脂は G P C分析の桔果、 Mw = 5 , 4 4 0であった。 ま た、 この樹脂を 'H— NMRスぺク トルで解析したところ、 水酸基の 修飾率は 3 6 %であった。
[合成例 1 4 ] 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン Z 3— メ チルー 2 —ブテニ ル メ タ タ リ レー ト共重合体の合成
4 ー ヒ ド αキシスチ レ ン 7 2. 1 ( 0. 6 0 m o l ) 、 3 — メ チルー 2—ブテニル メ タク リ レー ト 9 2. 5 g ( 0. 6 0 m o l ) 、 マゾビスイ ソプチロニ ト リノレ 1. 5 g ( 0. 0 0 9 m o l ) 、 ジォ キサン 3 0 0 m l を 1 リ ッ ト ルのフ ラ ス コに仕込み、 窒紫気流下、 2 0 °Cで 2 0時間攪拌を行った。 得られた反応液を 5 リ ッ ト ルのキ シ レ ンに投入し、 生じた沈殿をろ過した。 得られた固形分をァセ 卜 ン 3 0 0 m l に溶解させ、 4 リ ッ トルの n—へキサ ンに投入 し、 生 じた沈殿をろ過した (再沈搮作) 。 こ の再沈操作を 3回繰り返 した 後、 乾燥し、 1 0 3. 5 gの 4 — ヒ ドロキ シスチ レ ン 3 — メ チ ル — 2 —ブテニル メ タ ク リ レー ト共重合体を得た。 得られた共 ¾合 体は、 G P C分析の結果、 Mw= 8 , 8 0 0であ った。 また、 H - NMRスぺク トル解析の結果、 共重合比率は 5 3 / 4 7であ っ た。
[実施例 1 〜 1 0、 比較例 1〜 3 ] - 合成例 1 〜 1 3で得られた各樹脂 1 0 0部 (合成例 1 〜 1 0の樹 脂を用いた系が実施例 1〜 1 0であり、 合成例 1 1〜 1 3の樹脂を 用いた系が比較例 1 〜 3である。 ) 、 光酸発生剤と して ト リ フ エ二 ルスルホニゥ ム ト リ フ レー ト 5部、 フ ッ素系界面活性剤 0. 0 1部 を乳酸ェチル 4 4 0部に溶解させ、 0. 1 mのポ リ テ ト ラ フルォ 口エチ レ ン製フ ィ ルター (日本ミ リ ポア社製) で滤過してレジス ト 溶液を調製した。 この レジス ト溶液をシ リ コ ンウェハ一上にスピンコー ト した後、 9 0てで 9 0秒間のベークを行う こ とによ り膜厚 1 . 0 のレ ジ ス ト膜を形成した。 このウェハーをエキシマステッパー (N A - 0 , 4 5 ) とテス ト用レクチルを用いて露光を行った。
ついで、 合成例 1 1 〜 1 3 の樹脂を含むレ ジス ト溶液を塗布した ウェハについては 1 1 0てで 6 0秒間のベークを行い、 合成例 1 〜 1 0 の樹脂を塗布したレ ジス ト溶液を用いたものについては 9 0て で 6 0秒間のベ一クを行った。 その後、 各ウェハについてテ トラメ チルアンモニゥム ヒ ドロキシ ド水溶液で 1 分間の浸渙現象を行い、 ポジ型パターンを得た。
得られた レ ジス ト膜の感度と解像度は表 1 に示す通りであ った。
表 1
Figure imgf000061_0001
( * 1 ) 感度の単位は m J c である。
( * 2 ) 解像度の単位は mである。
無置換のァリ ルォキシ基を有する樹脂結合剂を含む組成物 (比較 例 3 ) ではパタ ー ンが得られず、 レ ジス ト と しての使用は不可能で め つ 7こ。
特に樹脂結合剤の笸換ァ リルォキシ基の置換基の数が 2以上の系 (実施例 1〜 1 0 ) は、 置換基か一つの系 (比铰例 1 , 2 ) よ り露 光時のベータ温度が低い (露光条件が弱い) にも拘らず、 高い感度 を示している。 また、 1 一位無置換体や 1 , 1 ー ジ置換体の系 (実 施例 1. 3 ) は、 1 —位モノ置換体の系 (実施例 2 ).よ り、 侄れた 感度や解像性を示している。 ^
[実施例 1 1 ]
樹脂と して、 合成例 1 4で得られた 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン 3
- メ チル一 2—ブテニル メ タ ク リ レー ト共重合体を用いた こ と以 外は、 前記実施例 1 〜 1 0 と同様に操作を行った。 その結果、 露光 後のベ一ク温度 9 0て 6 0秒の条件で感度が 8 μ J / c m2て、 解 像度が 0. 2 5 // mであった。
実施例 3及び実施例 1 1 で用いた レ ジス ト組成物を使用 し、 5 mの L & Sのパタ ー ンを得た。 それぞれのパタ ー ンについて、 U V キュアの有無における耐熱性テス トを行ったところ、 耐熱温度は、 表 2に示すとおり となつた 0-^£お、 耐熱温度とは、 パターンエツ ジ が変形しはじめる温度を指す。
< U Vキュア条件 >
5 0 0 mW低圧水銀灯 9 0て Z 1分
<耐熱テス ト条件〉
設定温度のホッ トプレー ト上で 5分間処理 表 2
Figure imgf000063_0001
- 以上のよう に、 本発明の組成物はレジス ト と して便れた特性が得 られることか判った。
更に、 本発明の樹脂桔合剤は、 酸不安定性基となる笸換ァリルォ キシ基由来の c = cが存在するため、 従来の不飽和結合のなぃ酸不 安定性基では不可能であった U Vキュアが可能となり、 その結果ェ ツ チング時に癸生する熱によるパター ンダレ (熱フロー) が起こ り に く いという効果も得られる。
[合成例 1 5 ] 4 — ( 3—メ チル— 2—ブテニルォキシ カルポニル メ チルォキシ) スチ レ ン 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン/ n—ブチル メ タク リ レー ト共重合体の
①重合工程
4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン 7 2. 1 g ( 0. 6 0 m o 1 ) 、 n—ブ チル メ タ ク リ レー ト 1 7. 0 g ( 0. 1 2 m o l ) 、 ァゾビスィ ソプチロニ ト リノレ 1. 5 g (0. 009 m一 o 1 ) 、 ジォキサン 1 50m l を 5 0 0 m 1 のフラ ス コに仕込み、 窒素気流下、 8 0てで 2 0時間 撹拌を行つた。 得られた反応液を 5 リ ッ トルのキシ レ ンに投入し、 生じた沈殿を滹過した。 得られた固型分をジェチルエーテル 20 0 m l に溶解させ、 3 リ ッ トルの n—へキサンに投入し、 生じた沈股を滤 過した (再沈操作) 。 この再沈操作を 3回操り返したのち、 乾燥し、 2 3. 6 gの 4 ー ヒ ドロキシスチレン / n—ブチル メ タ ク リ レー
' - ト重合体を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw= 5 , 6 0 0であ った。 また、 1 H— NMRスペク トル解析の結果、 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Ζ η— ブチ レ メ タ ク リ レー ト重合体の重合比率 は 6 8 / 3 2であっ た。 ②修飾工程
さ き に得られた 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Ζ η—ブチル メ タ ク リ レ一 ト重合体 2 3. 6 g、 アセ ト ン 1 5 0 m l を 5 0 0 m l フ ラ ス コに仕込み、 溶解させた。 これに参考例 1 で得た 3 —メ チルー 2 — ブテニル ブロモアセテー ト 7. 7 g ( 0. 0 3 7 m o l ) 、 無水 炭酸カ リ ウム 6. 9 g ( 0. 0 5 m o l ) 、 ヨウ化カ リ ウム 8. 3 g ( 0. 0 5 m o l ) を加え、 5 0てで 8時間撹拌を行った。 得られ た反応液から塩類を除去した後、 5 リ ッ ト ルの π—へキサ ンに投入 し、 生じた沈殿物を濾過した ^ 得られた固型分をジェチルェ一テル 1 0 0 m l に溶解させ、 5 リ ッ ト ルのへキサンに投入し、 生じた沈 殿を濾過した (再沈操作) 。 この再沈操作を 2回繰り返した後、 乾 焕し、 2 8. 3 gの 4 一 ( 3 — メ チルー 2—ブテニルォキシカルボ ニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ド ロ キシスチ レ ン / n— ブチ ル メ タ ク リ レー ト共重合体を得た。 得られた 合体は、 G P C分 折の結果、 Mw- 5, 6 6 0であった。 また、 'Η— NMRスぺク ト ル解析の桔果、 4 一 ( 3—メ チル— 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 ー ヒ ド ロ キ シスチ レ ン / η — ブチル メ タ ク リ レー ト の比率は、 2 3 / 4 9 Ζ 2 8であ っ た。
[合成例 1 6 ] 4 - ( 3—メ チルー 2 —ブテニルォキシカルホ'ニル
■' - メ チルォキシ) スチ レ ン / 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン/ェチル メ タ ク リ レー ト重合体の合成 ①重合工程
ェチル メ タ ク リ レー ト 1 3. 7 g ( 0. 1 2 m o l ) を用いる 他は合成例 1 5①と同様の操作によ り 2 1 · 9 gの 4 一 ヒ ドロキシ スチレンノエチル メ タ ク リ レー ト重合体を得た。 得られた重合体 は、 G P C分折の結果、 Mw= 6 , 1 5 0であった。 また、 — NMR スぺク トル解析の結果、 4ー ヒ ドロキシスチレ ン Zェチル
メ タ タ リ レー ト重合体の重合比率は 7 1ノ 2 9であった。
②修飾工程
さきに得られた 4 ー ヒ ド 13キシスチ レ ン Zェチル メ タ ク リ レ一 ト童合体 2 1 . 9 gを用いる他は、 合成例 1 5②と同様の操作によ り、 乾燥し、 2 6. 4 gの 4 — ( 3 —メ チルー 2 —ブテニルォキシ カルボニルメ チルォキシ) スチレン / 4 ー ヒ ドロキシスチレンノエ チル メ タ ク リ レー 卜共重合体を得た。 得られた重合体は、 G P C 分析の結果、 Mw= 6 , 1 5 0であった。 また、 'H— NMRスぺク トル解析の結果、 4— ( 3 —メ チル一 2—ブテニルォキシカルボ二 ルメ チルォキシ) スチレンノ 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン ヱチル メ タ ク リ レー トの比率は、 2 0 / 5 1 2 9であった。
[合成例 1 7〕 4 一 ( 3 -メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チルォキシ) スチ レンノ 4 ー ヒ ド口キシスチ レ ン Z 2 — ヒ ドロキ シェチル メ タ ク リ レー ト重合体の合成
①重合工程
2 -ヒ ドロキシェチル メタタリ レー ト 1 5. 6 g (0. 1 2 m 0 1 ) を用いる他は合成例 1 5①と同様の操作によ り 2 2. 2 gの 2 — ヒ ドロキシェチル メ タ ク リ レー ト Z 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン重合休 を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 6 , 3 0 0 であった。 また、 lH— NMRスぺタ トル解析の結果、 4ー ヒ ドロキ シスチレン Z 2— ヒ ドロキシェチル メ タク リ レー 卜重合体の重合 比率は 7 4 / 2 6であった。 ②修飾工程
さ きに得られた 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン / 2 — ヒ ドロ キシヱチル メ タク リ レー ト重合体 2 2 . 2 gを用いる他は、 合成例 1 5②と同 様の操作によ り、 乾燥し、 2 6 . 5 gの 4 一 ( 3 —メ チルー 2 —ブ テニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ドロキシ スチ レ ンノ 2 — ヒ ドロキシェチル メ タ ク リ レー ト共重合体を得た。 符-られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 6. 3 5 0 であ った。 また、 1 H— N M Rスペク トル解析の結果、 4 — ( 3 — メ チルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ドロ キ シスチ レ ン / 2 — ヒ ドロキシェチル メ タ ク リ レー トの比率は、 2 3 / 5 2 / 2 5 あった。
[合成例 1 8 ] 4 — ( 3 —メ チルー 2 — ブテニルォキンカルボニル メ チルォキシ) スチ レ ン / / 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン Z 1 — メ チルシ ク ロへキシル メ タ タ リ レー ト重合体の合成
①重合工程
1—メチルシクロへキシル メタク リ レー ト g 2 1. 8 (0. 1 2 m o 1 ) を用いる他は合成例 1 5①と同様の操作によ り 2 5 . 9 gの 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Z 1 —メ チルシク ロへキシル メ タ タ リ レー ト重 合体を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw= 6 , 4 5 0 てあつた。 また、 — NMRスぺク トル解析の結果、 4 — ヒ ドロキ シスチ レ ン / 1 ー メ チルシク ロへキシル メ タ ク リ レ一 ト重合体の 重合比率は 7 7 / 2 3 であっ た。
②修飾工程
さ きに得られた 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Z 1 — メ チルシク ロへキ シル メ タ ク リ レー ト重合体 2 5 . 9 gを用いる他は、 合成例 1 5 ②と同様の操作によ り 、 乾燥 し、 3 0 . l g の 4 - ( 3 —メ チル一 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチレン Z 4 — ヒ ド αキシスチ レン Z 1 —メ チルシク ロへキシル メ タ ク リ レー ト共重 合体を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 6 , 4 5 0 であった。 また、 — NMRスぺク トル解析の結果、 4 — ( 3—メ チル一 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチレンノ 4 — ヒ ドロキシスチレン / 1 ーメ チルシク ロへキシル メ タ ク リ レー トの比率は、 2 3 5 2 2 5であった。
[合成例 1 9 ] 4 一 ( 1 ーメ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チルォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン Ζ η—ブチル メ タタ リ レー ト重合体の合成
合成例 1 5①と同じ操作で得られた 4 ー ヒ ドロキシスチレ ンノ η 一ブチル メ タク リ レー ト重合体を用いる他は、 合成例 1 5②と同 様の操作によ り、 乾燥し、 2 8. 0 gの 4 - ( 1 一メ チル - 2 —ブ テニルォキシカルボニルメチ^! ォキシ) スチレン / 4 ー ヒ ドロキシ スチ レンノ n —ブチル メ タ ク リ レー ト共 ¾合体を得た。 得られた 重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 5, 8 0 0であった。 また、 'Η— NMRスペク トル解析の結果、 4 - ( 1一メ チル— 2 -ブテニ ルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチレン / 4 ー ヒ ドロキシスチ レン/ η—ブチル メ タク リ レー ト Ο"重合比率は、 2 5ノ 4 7 / 2 8 であった。
[合成例 2 0 ] 4 — ( 1 —メ チル— 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チルォキシ) スチレン Ζ 4 — ヒ ドロキシスチレン /ェチル メ タ ク リ レー ト重合体の合成
合成例 1 6①と同じ操作^ られた 4 — ヒ ドロキシ スチ レ ン Ζェ チル メ タ ク リ レー ト重合体を用いる他は、 合成例 1 6②と同様の 操作によ り、 乾燥し、 2 6. 2 gの 4 — ( 1 —メ チル— 2 —ブテニ ルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン 4 — ヒ ドロキンスチ レ ン/ェチル メ タク リ レー ト共重合体を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 6. 1 6 0であった。 また、 1H— NMR スぺク トル解析の結果、 4 一 ( 1 ーメ チルー 2 —ブテニルォキシカ ノレボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4 ー ヒ ドロキンスチ レ ン /ェチ ル メ タ ク リ レー ト の比率は、 2 9 Z 4 4 / 2 7であ っ た。
[合成例 2 1 ] 4 - ( 1 —メ チル— 2 — ブテニルォキシ カ ルボニル メ チルォキシ) スチ レ ンノ 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン Z 2 — ヒ ドロ キ シェチル メ タ ク リ レー ト重合体の合成
合成例 1 7①と同じ操作で得られた 4 ー ヒ ドロキ シスチ レ ン Z 2 ー ヒ ドロキシェチル メ タク^) レー ト重合体を用いる他は、 合成例 1 7②と同様の操作によ り、 乾燥し、 2 5 · 8 gの 4 — ( 1 —メ チ ルー 2 —ブテニルォキジカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン 4 一 ヒ ドロキシスチ レ ン 2 — ヒ ドロキシェチル メ タ ク リ レ一 ト共重 合体を得た。 得られた ¾合体は、 G P C分析の結果、 Mw- 6. 2 5 0 であった。 また、 lH— NMRスぺタ トル解析の結果、 4 一 ( 1 —メ チルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン 2 — ヒ ドロキシェチル メ タ ク リ レ一 卜 の 比率は、 - 2 5 / 4 6 / 2 9であ っ た。
[合成例 2 2 ] 4 - ( 1 一 メ チル - 2 — ブテニルォキシカルボニル メ チルォキシ) スチ レ ン / ^一ヒ ドロキシ スチ レ ン / 1 —メ チゾレシ ク ロへキシル メ タ ク リ レー ト重合体の合成
合成例 1 8①と同じ操作で得られた 4 ー ヒ ドロキシスチレン / 1 ーメ チルシク ロへキシル メ タク リ レ一 ト重合体を用いる他は、 合 成例 1 8②と同様の操作によ り、 乾燥し、 2 9. 8 gの 4 一 ( 1 一 メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) スチ レ ン / 4ー ヒ ドロキシスチ レ ン Z l —メ チルシク ロへキシル メ タ ク リ レ— ト共重合体を得た。 得られた重合体は、 G P C分析の結果、 Mw = 6 , 3 5 0であった。 また、 1H— NMRスぺク トル解析の結果、 4 一 ( 1 —メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメチルォキシ) ス チ レ ン / 4 — ヒ ドロキシスチ レ ン Z 1 ー メ チルシク ロへキシノレメ タ タ リ レー トの重合比率は、 2 4 / 5 0 / 2 6であった。
[実施例 1 2〜 : I 9、 比較例 4 ]
上記合成例 1 5〜 2 2およ 比較例として特開平 5 - 24 9 6 7 3 号公報記載の実施例 1の方法に従って調整された t —プチルァセテ— ト改質ポ リ ( 4 ー ビニルフ L ノ ール) ( G P C分析による重暈平均 分子量 (Mw) 6 , 0 0 0 ) をそれぞれ 1 0 0部、 光酸発生剤と して ト リ フ ヱニルスルホニゥム ト リ フ レ一 ト 5部、 フ ッ素系界面活 性剤 0. 0 1部を乳酸ェチル 4 4 0部に溶解させ、 0. 1 mのポ リ テ ト ラフルォロエチ レ ン製フ イ ノレタ一 (日本 ミ リ ボア社製) で瀘. 過してレジス ト溶液を調製した。
このレジス ト溶液をシ リ コ ンウェハ一上にス ピンコ一 卜 した後、 9 0 で 9 0秒間のベークを行う こ とによ り膜厚 1. 0 i mの レジ ス ト膜を形成した。 このゥェ 一を K r Fエキシマステッパー (NA = 0. 4 5 ) とテス ト用レクチルを用いて露光を行った。 ついで、 9 0てで 6 0秒間のベークを行った後、 テ トラメ チルア ンモニゥム ヒ ドロキシ ド水溶液で 1分間の浸潢現像を行い、 ポジ型パターンを 得た。 結果を表 3に示す。 表 3
Figure imgf000070_0001
( * 1 ) 実施例 1 2〜 1 9の樹脂は、 共通して、 式 ( 1 6) 、 ( 1 7 の 及び R2は水素原子で、 式 ( 1 8 ) の R,はメ チル基であ る - 比 較例の樹脂は、 t —ブチルアセテー ト改質ポ リ ( 4 - ビニルフ - ノ ル) である。
( * 2 ) 感度の単位は m J Z c m2である。
( * 3 ) 解像度の単位は mである。
( * 4 ) パター ン形状は、 側壁が垂直でボ ト ム部かきれいな場合を 良好と し、 Tー ト ッ プ形状で、 側壁が垂直ではな く 、 ボ トム部分に 現像残が多い場合を不良と した。
この結果から、 本発明の樹脂を用いると理想的感度、 高解像性、 および良好なパター ン形状が得られる こ とか判った。 また、 本発明 の樹脂は、 前記式 ( 1 6 ) の置換ァ リ ルォキシ基に由来する C = C が存在するため、 従来の不飽和結合のない酸不安定性基を有する樹 脂では不可能であった U Vキュアが可能とな り、 その結果、 エ ッ チ ング時に発生する熱によるパターンだれが起こ り に く い という効果 (耐エッ チング性、 耐熱性) あるこ とが判った。
[合成例 2 3 ] ビス フ エ ノ ール A ビス ( 3— メ チル一 2—ブテニ ル) エーテルの合成
1—プロモー 3—メチル一 2 -プテン 1 7. 9 g ( 0. 1 2mo l ) 、 ビスフ ヱ ノ ール A l l . g ( 0. 0 5 m o l ) を 3 0 0 m l フ ラ ス コ に仕込み、 DM F 1 0 0 m 1 に溶解させた後、 無水炭酸力 リ ゥ ム 1 6. 6 g ( 0. 1 2 m o l ) 、 よう化カ リ ウム 1 9. 9 g ( 0. 1 2 m o 1 ) を添加し、 4 0 で 1 0時間携拌を行った。 その後反 応液を冷却し、 塩類のろ過および濃縮を行った。 得られた粗生成物 を ジ ク ロ ロ メ タ ン 1 0 0 m l に溶解させ、 5 %水酸化力 リ ゥ ム水溶 液、 飽和食塩水でそれぞれ 3.J]ずつ洗浄し、 硫酸マグネ シ ウ ムで乾 燥後、 溶媒溜去を行い、 1 4. 7 gの ビスフ ノ ール A
ビス ( 3 — メ チル - 2 —ブテニル) エーテル (前記式 ( 7 0 ) ) を得た。
[合成例 2 4 ] 0, 0 ' — ビス ( 3 — メ チルー 2— ブテニル) 化 ビス ( 4 — ヒ ドロキシ フ ヱニル) スルホ ンの合成
ビス フ エ ノ ール Aの代わ り に ビス ( 4 ー ヒ ドロキシフ エ ニル) ス ルホ ン 1 2. 5 g ( 0. 0 5 m σ 1 ) を使用する以外は合成例 2 3 と同様の方法によ り 、 1 5. 8 gの 0, 0' — ビス ( 3 —メ チル一 2 - プテニル) 化 ビス ( 4 — ヒ ドロキシ フ ヱニル) スルホ ン (前 記式 ( 7 1 ) ) を得た。
[合成例 2 5 ] ハイ ド口キノ ン ビス ( 3—メ チル一 2—ブテニル) エーテルの合成
ビスフヱノール Aの代わりにハイ ドロキノン 5. 5 g (0. 05 m o 1 ) を用いるほかは、 合成例 2 3 と同様の方法によ り 1 0. 0 gのハイ ドロキノ ン ビス ( 3 — メ チルー 2 — ブテニル) エーテル (前記 式 ( 7 5 ) ) を得た。
[合成例 2 6 ] 0, 0 ' — ビス ( 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チル) ビス フ i ノ ール Aの合成
参考例 8で得られたプロモエステル 1 7. 4 g ( 0. 0 9 m o l ) 、 ビスフ ヱ ノ ール A l l . g ( 0. 0 5 m o l ) を D M F l O O m l に溶解させ、 さ らに無水炭酸力 リ ウ厶 1 6. 6 g ( 0. 1 2 m o l ) 、 よ う化カ リ ウム 1 9 . 9 g ( 0 . 1 2 m o l ) を添加し、 5 0てで
1 0時間攪拌した。 その後、 反応液を冷却し、 塩類のろ過を行い、 濃縮を行った。 得られた粗生成物をジク ロ ロメ タ ン 5 0 m l に溶解 し、 5 %炭酸カ リ ウム水溶液、 飽和食塩水でそれぞれ 3回ずつ洗浄 し、 硫酸マグネシウムで乾燥後、 溶媒溜去を行い、 1 8. 1 gの 0.
0 ' 一 ビス ( 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル) ビス フ ヱ ノ 一 ル A (前記式 ( 4 6 ) ) を得た。
[合成例 2 7 ] 0. 0 ' — ビス ( 1 一 メ チル - 2 —プロぺニルォキ シカルボニルメ チル) ビスフ エ ノ ール Aの合成
参考例 8で得られたブロモエステルの代わり に参考例 9 で得られ たブロモエステルを 1 7 . 4 g ( 0 . 0 9 m o l ) 使用する他は、 合成例 2 5 と同様の方法によ り 1 8 . 3 gの 0. 0 ' — ビス ( 1 — メ チルー 2 —プロぺニルォキ シカルボニルメ チル) ビス フ エ ノ ール
A (前記式 ( 4 2 ) ) を得た。
[合成例 2 8 ] 0 , 0 ' — ビス ( 3 — メ チル— 2 —ブテニルォキシ カルボニルメ チル) ビスフ ノ ール Aの合成
参考例 8 で得られたブロモエステルの代わり に参考例 1 で得られ たブロモエステルを 1 8. 6 g ( 0 . 0 9 m o l ) 使用する他は、 合成例 2 5 と同様の方法によ り 1 9 . O gの 0 , 0 ' — ビス ( 3 — メ チルー 2 - ブテニルォキシカルボニルメ チル) ビス フ ェ ノ ール A
(前記式 ( 4 0 ) ) を得た。
〔合成例 2 9 ] 0. 0 ' - ビス ( 1 - メ チル— 2 —ブテニルォキ シ カルボニルメ チル) ビスフ エ ノ ール Aの合成
参考例 8 で得られたブロモエステルの代わり に参考例 2で得られ たブロモエステルを 1 8 . 6 g ( 0. 0 9 m o l ) 使用する他は、 合成例 2 5 と同様の方法によ り 1 8 . 9 gの 0 , 0 ' — ビス ( 1 一 メ チル一 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル) ビス フ ヱ ノ ール A (前記式 ( 4 4 ) ) を得た。
[合成例 3 0 ] 0. 0 ' — ビス ( 1 . 1 一ジメ チルー 2 —プロべ二 ルォキシカルボニルメ チル) ビス フ ヱ ノ ール Aの合成
参考例 8 で得られたブロモエステルの代わり に参考例 3で得られ たブロモエステルを 1 8 . 6 g ( 0 . 0 9 m o l ) 使用する他は、 合成例 2 5 と同様の方法によ り 1 8. 6 gの 0 , 0 ' — ビス ( 1 . 1 —ジメ チルー 2 —プ π»ぺニルォキシカルボニルメ チル) ビス フ エ ノ ール A (前記式 ( 4 5 ) ) を得た。
[合成例 3 1 〕 0 , 0 ' 一ビス ( 2 - シク ロへキセニルォキシカ ル ボニルメ チル) ビス フ ノ ール Aの合成
参考例 8で得られたブロモエステルの代わりに参考例 4で得られ たブロモエステルを 1 9 . 7 g ( 0 . 0 9 m o l ) 使用する他は、 合成例 2 5 と同様の方法によ り 1 9 . マ gの 0 , 0 ' — ビス ( 2 — シ ク ロへキセニルォキシカルボニルメ チル) ビスフ エ ノ ール A (前 記式 ( 4 3 ) ) を得た。
[合成例 3 2 ] ト リ ス ( 4 一 ( 3 —メ チルー 2 —プテニルォキシカ ルボニルメ チルォキシ) フ エニル) メ タ ンの合成
ビスフ エ ノ ール Aの代わ り に ト リ ス ( 4 — ヒ ドロキシ フ エ ニル) メ タ ンを 9. 7 g ( 0. 0 3 3 m o 1 ) 使用する他は、 合成例 2 7 と同様の方法によ り 1 4. 7 gの ト リ ス ( 4 — ( 3 — メ チルー 2 — ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) フ ヱニル) メ タ ン (前記
' - 式 ( 4 8 ) ) を得た。
[合成例 3 3〕 1 , 1 , 2 , 2 —テ ト ラキス ( 4 — ( 3 —メ チル— 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チルォキシ) フ エニル) ェタ ンの 合成
ビスフ エ ノ ール Aの代わり に 1 , 1 , 2 , 2 —テ ト ラキス ( 4 一 ヒ ドロキシフ エニル) エタ ンを 1 0. 0 g ( 0. 0 2 5 m o l ) 使 用する他は、 合成例 2 7 と同様の方法によ り 1 4. 9 g 0 1 , 1 . 2 , 2 —テ ト ラキス ( 4 一 ( 3 —メ チルー 2 — ブテニルォキシカル ボニルメ チルォキシ) フ ニル) ェタ ン (前記式 ( 5 2 ) ) を得た。
[合成例 3 4 ] 0, 0' , 0 ' ' - ト リ ス ( 3 —メ チル— 2 —ブテ ニルォキシカルボニルメ チル) ィ匕 2 , 6 — ビス ( 2 — ヒ ドロキシ 一 5 — メ チルベン ジル) p — ク レゾールの合成
ビスフ エ ノ ール Aの代わり に 2 , 6 — ビス ( 2 — ヒ ド ロキシ一 5 -メ チルべンジル) p—タ レゾールを 1 1. 5 g (0. 0 3 3 m o 1 ) 使用する他は、 合成例 2 7 と同様の方法により 2 1. 9 gの 0. ◦ ' , 0' ' — ト リ ス ( 3—メ チル一 2 — ブテニルォキシカル-ボ二ル メ チル) 化 2 , 6— ビス ( 2— ヒ ドロキシー 5 -メ チルベンジル) p— ク レゾ—ル (前記式 ( 5 5 ) ) を得た。
[合成例 3 5 ] 3 — メ チルー 2—ブテニル 1 —ァダマ ン タ ンカル ボキシ レー ト の合成
3—メ チル一 2—ブテン」 オール 2. 6 g ( 0. 0 3 m o l ) 、 ト リ エチノレア ミ ン 3. l g ( 0. 0 2 5 m o l ) 、 T H F 2 0 m I をフ ラ ス コ に仕込み溶解させる。 これを授拌しながら 1 —ァダマ ン タンカルボニル クロライ ド 5. 0 g (0. 025mo l ) を THF 40m l に溶解したものを 1時間かけて滴下し、 さ らに 5時間 «拌を锈けた。 反応液から塩類をろ過によ り除去した後濃蹄を行った。 次に、 得ら れた粗生成物を 7 0 m l の酢酸ェチルに ¾解させ、 596炭酸水素ナ ト リ ゥム水溶液および飽和食塩水でそれぞれ 3回ずつ洗浄を行い、 硫酸マグネシウムで乾燥後、 ¾媒溜去を行い、 4. 9 gの 3 —メ チ ル— 2—ブテニル 1ーァダマンタンカルボキシレー ト (前記式 (6 1 ) ) を得た。
[合成例 3 6 ] 0, 0' — ビス ( 3 —メ チルー 2 —ブテニルォキシ カルボニルメ チル) ハイ ドロキノ ンの合成
ビスフエノール Aの代わりにハイ ド口キノンを 5. 5 g (0. 05 ra 0 1 ) 使用する以外は、 合成例 2 7 と同様の方法によ り 1 5. 9 gの 0. 0 ' — ビス ( 3 —メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニルメ チル) ハイ ドロキノ ン (前記式 ( 6 5 ) ) を得た。
[実施例 2 0〜 3 3〕
参考例 1 0の方法で得られた 1 5 % 3 —メ チルー 2 —ブテニル ォキシカルボニルメ チル化水素添加ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ン (M w = 5 , 6 4 0 ) 1 0 0部、 合成例 2 3〜 3 6で得られた特定化合物 各 4 0部、 光酸発生剤と して ト フヱニルスルホニゥム ト リ フ レー ト 5部、 フ ッ素系界面活性剤 0. 0 1部を乳酸ェチル 4 6 0部に溶 解させ、 0. 1 // mのポリテ ラフルォロエチレン製フィ ルター (日 本ミ リ ポア社製) で濾過して レジス ト溶液を調製した。
このレジス ト溶液をシリ コ ンウェハー上にス ピンコー ト した後、 9 0てで 9 0秒間のベータを行う こ とによ り膜厚 1. 0 / mの レジ ス ト膜を形成した。 これらのウェハ一をエキシマステッパー ( A = 0. 4 5 ) とテス ト用レクチルを用いて露光を行った。 ついで、 合成例 2 6、 2 7 の特定化合物を含むレ ジス ト溶液を塗 布したウェハーについては 1 1 0 °Cで 6 0秒問のベータを行い、 合 成例 2 3〜 2 5、 2 8〜 3 6 の特定化合物を含むレ ジス ト溶液を塗 布したウェハーについては 9 0てで 6 0秒問のベークを行った。 そ の後、 各ウェハーについてテ ト ラ メ チルア ンモニゥム ヒ ドロキシ ド 水溶液で浸渲現像を行い、 ポジ型パター ンを得た。
得られたレ ジス ト膜の感度と解像度は表 4 に示す通り であった。
表 4
Figure imgf000077_0001
( * 1 ) 感度の単位は m J m2である ( * 2 ) 解像度の単位は ju mである。
樹脂種 a : 1 5 % 3 -メ チル - 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チル化水素添加ポ リ ヒ ド α シスチ レ ン
[実施例 3 4 ]
参考例 1 1で得られた 4 ー ヒ ドロキシスチ レ ン / t 一ブチルメ タ ク リ レー トの共重合体 (共重合比率 7 l : 2 9、 Mw= 6 , 4 1 0 ) を 1 0 0部、 合成例 2 8で得られた特定化合物 4 0部、 光酸発生剂 と して ト リ フ エニルスルホニゥム ト リ フ レー ト 5部、 フ ッ素系界面 活性剤 0. 0 1部を乳酸ェチル 4 6 0部に溶解させ、 0. 1 mの ポ リ テ ト ラ フルォロエチ レ ン製フ ィ ルタ ー (曰本 ミ リ ポア社製) で 漶過して レ ジス ト窑液を調製 した。
この レ ジス ト溶液を シ リ コ ンウェハー上にス ピンコー 卜 した後、
9 0 °0で 9 0秒間のベー クを行う こ とによ り膑厚 1 . 0 ;/ mの レ ジ ス ト膜を形成した。 このウェハーをエキシマステ ツパ一 (N A = 0. 4 5 ) とテス ト用 レ ク チルを用いて露光を行った。 ついで、 9 0て で 6 0秒間のベー ク を行い、 その後、 テ ト ラ メ チルア ンモニゥ 厶 ヒ ドロキシ ド水溶液で浸渣現像を行い、 ポ ジ型パタ ー ンを得た。
[実施例 3 5 ]
ノポラ ック樹脂 (m—ク レゾール ZP—ク レゾール = 5 5、 M w = 4 , 8 5 0 ) を 1 0 0部、 合成例 2 8で得られた特定化合物 5 0 部、 光酸発生剤と して ト リ フ ヱニルスルホニゥム ト リ フ レー ト 5部、 フ ッ素系界面活性剤 0. 0 1部を乳酸ェチル 4 6 0部に溶解させ、 0. Ι μ ιηのポ リ テ ト ラ フルォロエチ レ ン製フ ィ ルタ 一 (日本 ミ リ ポア社製) で滤過して レジス ト溶液を調製した。
この レジス ト溶液をシ リ コ ンウェハー上にス ピンコー ト した後、
1 0 5 で 9 0秒間のベー ク を行う こ とによ り膜厚 1. 0 mの レ ジス ト膜を形成した。 このウェハ—を電子線描画装置 (加速電圧 : 3 0 k e V) を用いて電子線描画を行つた。 ついで、 9 0てで 6 0 秒間のベークを行い、 その後、 テ ト ラメ チルア ンモニゥム ヒ ドロキ シ ド水溶液で浸潦現像を行い、 ポジ型パター ンを得た。
実施例 3 4及び 3 5で得られたレ ジス ト胺の感度と解像度は表 5 に示す通りであった。
表 5
Figure imgf000079_0001
( * 1 ) 解像度の単位は;/ mである。
樹脂種 a : 1 5 % 3 —メ チルー 2 —ブテニルォキシカルボニル メ チル化水紫添加ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ン
b : 4— ヒ ドロキシスチ レ ン/ t 一 プチルメ タ ク リ レ一 ト 共重合体 ( 7 1 : 2 9 )
c : ノ ボラ ッ ク樹脂
[実施例 3 6 ] 、
実施例 3 4で用いたレジス ト組成物を使用し、 実施例 3 4 と同様 の方法で 5 ; mライ ン &スペースのレジス トパターンを得た。 その レ ジス トパターンについて U Vキユア処理 ( 9 0て Z高圧水銀灯照 射 1. 5分) を行い、 未処理のレジス トパター ンとの耐熱性試験を 行った。 その結果、 未処理のパタ一ンでは 1 1 0 °C以上で形状の劣 化が認められたが、 処理したものは 1 6 0 °Cでも形状劣化が認めら れなかった。 結果を表 6 に示す
表 6
Figure imgf000080_0001
以上のよう に、 本発明の組成物はレジス ト と して非常に優れた特 性が得られる こ とが判った 産業上の利用可能性
本発明によれば、 感度、 解像度、 耐熱性、 パター ン形状などに侵 れたレジス ト組成物を提供する こ とができる。 本発明の レジス ト組 成物は、 紫外線、 K r Fエキシマレーザ一光などの照射によるパター ン形成が可能であ り、 半導体素子の微細加工用 レジス ト と して好遮 である。

Claims

請求の範囲
1. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) 、 及び活性光 線の照射により酸を生成可能な化合物 ( b ) を含有する レジス ト組 成物において、 該重合体 が、 酸によ り開裂可能な基と して、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含む基を有す る重合体であるこ とを特徵とする レジス ト組成物。
2. 少な く と も 2個の置換基を持つ笸換ァ リ ルォキシ基を含む 基を有する重合体が、 置换ァ リ ルォキシ基を直接または二価の有機 基を介して結合した構造を有する 合体である請求項 1 記載のレ ジ ス ト組成物。
3 - 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含む 基が、 下記の式 ( 1 ) で表される基である請求項 1記载の レ ジス ト 組成物 o
Figure imgf000081_0001
(式中、 Ri R6は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 g換可 _ァルキル基、 置換可アルケニル基、 笸 换可アルカ ジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 かつ、 Ri R6のうち少なく とも 2つは、 水紫原子以外の置換基である。 R1 と R* Rsと Re、 及び と R5は、 それぞれ独立して環を形成して いてもよい。 各置換基と も炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 A は、 単結合または二価の有機基である。 )
4. 式 ( 1 ) において、 R' R5が、 水素原子、 ハロゲン原子、 炭衆数 1 4のァルキル基、 または炭素数 2 4のアルケニル基で ある請求項 3記載のレジス ト組成物。
5. 式 ( 1 ) において、 Λが、 単結合、 下記の式 ( 4 ) で表さ れる二価の有機基、
Figure imgf000082_0001
(式中、 R9及び R1。は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン 原子、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置換可フ Iニル基、 及び置換可ァラルキル基から選択され、 各置換基と も炭素数は 1 0 以下である。 )
または下記の式 ( 5 ) で表される二価の有機基
Figure imgf000082_0002
(式中、 R"〜R1Sは、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原 子、 置換可アルキル基、 及び置換可アルケニル基から選択され、 各 置換基と も炭素数は 4以下である。 )
である請求項 3記載のレジス ト組成物。
6. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) か、 活性光線 の照射によ り酸を生成可能な化合物 ( b ) に由来する酸の存在下に 置換ァ リ ルォキシ基が開裂してアルカ リ可溶性になる ものである請 求項 1記載のレジス ト組成物。
7. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 ビニルフ ヱノ ール系樹脂のフ ヱノ ール性水酸基の 1〜 9 9 %が置換ァ リ ルォ キシ基を含む基で置換された構造を有する ものである請求項 1記載 の レ ジス ト組成物。
8 . 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) か、 置換ァ リ ルォキシ基を含む基を有する部分水素添加されてもよいフ : L ノ ール またはビニルフ Xノ ール由来の構造単位を有する樹脂である請求項 7記載の レ ジス ト組成物。
9 . ビニルフ ノ ール系樹脂が、 ポ リ ビニルフ : Lノ ール樹脂、 部分水素添加ポ リ ビニルフ ノ 一ル樹脂、 ノ ボラ ッ ク樹脂、 部分水 素添加ノ ボラ ッ ク榭脂、 ポ リ ビニルアルコール系樹脂、 ビニルフ X ノ ール類と他の単量体との共重合体、 ビニルフ エノ ール類と他の単 量体との共重合体の部分水素添加物、 少な く と も 2種の ビニルフ ノ ール類の共重合体、 または少な く とも 2種の ビニルフ - ノ ール頹 の共重合体の部分水素添加物である請求項 7記載のレジス ト組成物。
1 0 . ビニルフ L ノ ール類と他の単量体との共重合体が、 ビニ ルフ エ ノ ール類と、 スチ レ ン、 スチ レ ン誘導体、 (メ タ) ア ク リ ル 酸エステル、 及び (メ タ) アタ リル酸エステル誘導体からなる群よ り選ばれる少な く と も 1種の単量体との共重合体である請求項 9記 載の レ ジス ト組成物。
1 1 . 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基が結合した芳 香族ビニル化合物由来の構造単位を有する (共) 重合体である請求 項 1記載のレジス ト組成物。
1 2 . 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含む基が結合した芳 香族ビニル化合物由来の構造単位と、 不飽和カルボン酸化合物由来 の構造単位とを有する共重合体である請求項 1 1記載のレ ジス ト組 成物。
1 3. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 下記の 式 ( 1 6 ) で表される構造単位、 下記の式 ( 1 7 ) で表される構造 単位、 及び下記の式 ( 1 8 ) で表される構造単位を含む共重合体で ある猜求項 1 2記載のレ ジス ト組成物。
Figure imgf000084_0001
Figure imgf000084_0002
(18)
COOR3
〔式中、 1^〜1¾8は、 それぞれ独立に、 水素原子、 炭素数 1〜 4の 置換可アルキル基、 ハ αゲン原子、 シァノ基、 及びニ ト ロ基から選 択され、 R,は、 前記の式 ( 1 ) で表される少な く と も 2個の置換基 を持つ置换ァ リルォキシ基を含む基であり、 R6は、 水素」 子、 水酸 基、 炭素数 1〜 4の置換可アルキル基、 ハロゲン原子であり、 R6は、 直鎮、 分岐も しくは環状の置換可アルキル基、 または下記の式 (2 0 )
Figure imgf000084_0003
(式中、 R,は、 置換可アルキル基または置換可アルケニル基であ り、 Re〜Rいは、 水素原子、 ハロゲン原子または置換可アルキル基 であり、 RB〜RHのう ち少な く と も一つは水素原子である。 Dは、 二価の有機基である。 ) である。 k、 m、 及び nは、 各構造単位の 割合を表し、 共重合体中の各 JI造単位の割合の合計を 1 と したとき に、 0 < k < 0. 9 5、 0 < m < 0. 9 5、 0. 0 5≤ n≤ 0. 6 0、 0. 1 ≤ k / ( k + m) く 1 の関係を有する。 〕
1 4. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) か、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基が結合した不 飽和カルボン酸化合物由来の構造単位を有する (共) 重合体である 請求項 1記載の レジス ト組成物。
1 5. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リルォキシ基を含む基が結合した不 飽和カルボン酸化合物由来の構造単位と、 芳香族ビニル化合物由来 の様造単位とを含む共重合体である請求項 1 4記載の レ ジス ト組成 物。
1 6. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) が、 前記の 式 ( 1 7 ) で表される構造単位と、 下記の式 ( 1 9 ) で表される構 造単位を含む共重合体である請求項 1 5記載のレジス ト組成物。
Figure imgf000085_0001
COR*
〔式中、 R,は、 水素原子、 炭素数 1 ~ 4の S换可アルキル基、 ハ ロゲン原子、 シァノ基、 またはニトロ基であり、 は、 前記の式 ( 1 ) で表される少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含 む基である。 式 ( 1 7 ) 及び ( 1 9 ) 中の m及び pは、 各構造単 位の割合を表し、 共重合体中の各棣造単位の割合の合計を 1 と した ときに、 0. 4 0≤ m≤ 0. 9 5、 0. 0 5≤ p≤ 0. 6 0の関係 を有する。 〕
1 7. 酸によ り開裂可能な基を有する重合体 ( a ) 1 0 0重量 部に対して、 活性光線の照射により酸を生成可能な化合物 ( b ) を 0. 0 1〜 5 0重量部の割合で含有する铕求項 1記載のレジス ト組 &物。
1 8. 各成分を均一に溶解するに足る量の有機溶剤を更に含む 混合物である請求項 1記載の レジス 卜組成物。
1 9. 樹脂結合剤 (A) 、 活性光線の照射によ り酸を生成可能 な化合物 ( B) 、 及び酸によ り開裂可能な基を有する化合物 ( C ) を含有する レ ジス ト組成物において、 酸によ り開裂可能な基を有す る化合物 ( C ) が、 少な く と も 1個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキ シ基を含む基を有する化合物であるこ とを特徴とする レ ジス ト組成 物。
2 0. 少な く と も 2個の置換基を持つ置換ァ リ ルォキシ基を含 む基を有する重合体か、 置換ァ リ ルォキ シ基を直接ま たは二価の有 機基を介して結合した構造を有する化合物である請求項 1 9記 ¾の レ ジス ト組成物。
2 1. 少な く と も 2個の置換基を持つ箧換ァ リ ルォキシ基を含 — む基が、 下記の式 ( 1 ) で表される基である請求項 1 9記載の レジ ス ト組成物。
Figure imgf000086_0001
(式中、 R1^!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァ ノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 置 換可アルカジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 かつ、 Ri〜R«のうち少な く とも 2つは、 水素原子以外の置換基である。 R1 と R*、 Reと Rs、 及び R4と REは、 それぞれ独立して環を形成して いてもよい。 各置換基と も炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 A は、 単結合または二価の有機基である。 )
2 2. 少な く と も 1個の g换基を持つ ®换ァ リ ルォキシ基を含 む基か、 下記の式 ( 2 8 ) で表される基である請求項 1 9記載の レ ジス ト組成物。
Figure imgf000087_0001
(式中、 1〜!^は、 それぞれ独立して、 水素原子、 ハロゲン原子、 ニ ト ロ基、 シァノ基、 置換可アルキル基、 置換可アルケニル基、 g 換可アルカ ジエニル基、 及び置換可ビニル基から選択され、 かつ、 R1^!^のう ち少な く とも 1つは、 水素原子以外の置換基である - R' と!^、 Rs と R5、 及び R4と Rsは、 それぞれ独立して環を形成 して いてもよい。 各置換基とも炭素数は、 それぞれ 1 2以下である。 )
2 3. 樹脂結合剤 (A) か、 アルカ リ可溶性樹脂である請求項 1 9記載の レジス ト組成物。
2 4. アルカ リ可溶性榭脂が、 ノ ボラ ッ ク樹脂、 部分水素添加 ノ ボラ ッ ク樹脂、 ポ リ ヒ ドロキシスチ レ ン、 部分水菜添加ポ リ ヒ ド ロキシスチ レ ン、 フ X ノ ール性水酸基を有する単量体とスチレ ン、 スチレン誘導体、 (メ タ) アタ リル酸エステル、 及び (メ タ) ァク リ ル酸エステル誘導体からなる群よ り選ばれる少な く と も 1種の単 量体との共重合体、 またはこれらの 2種以上の混合物である請求項 2 3記載の レ ジス ト組成物。
2 5. 樹脂結合剤 (A) か、 アルカ リ可溶性樹脂を酸不安定性 基により修飾した榭脂である請求項 1 9記載の レ ジス ト組成物。
2 6. 酸により開裂可能な基を有する化合物 ( C ) か、 芳香族 化合物または少な く と も 2個の環を有する炭素数 1 0以上の有機化 合物に、 少な く とも 1個の置換基を持つ置換ァ リルォキシ基が直接 あるいは二価の有機基を介し^:結合した構造の化合物である請求項 1 9記載のレ ジス ト組成物。
2 7. 少な く と も 1個の置換基を持つ置換ァ リルォキシ基が、 1 , 1一ジ置換体または 1 -位無置換体である請求項 1 9記載の レ ジス ト組成物。
2 8. 酸によ り開裂可能な基を有する化合物 ( C ) か、 活性光 線の照射によ り酸を生成可能な化合物 ( B ) に由来する酸の存在下 に置換ァ リ ルォキシ基が開裂して、 樹脂結合剤 ( A) をアルカ リ可 ¾性にするか、 そのアルカ リ可溶性を高める ものである請求項 1 9 記載の レ ジス ト組成物。
2 9. 成分 ( A) 1 0 量部に対して、 成分 ( B ) 0. 0 1
〜 6 0重量部、 及び成分 (C ) 2 ~ 1 0 0重量部を含有する請求項 1 9記載の レ ジス ト組成物。
3 0. 各成分を均一に溶解するに足る量の有機溶剤を更に含む 混合物である請求項 1 9記載のレ ジス ト組成物。 -
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