JP2003255542A - ポジ型感光性組成物 - Google Patents

ポジ型感光性組成物

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JP2003255542A
JP2003255542A JP2002057480A JP2002057480A JP2003255542A JP 2003255542 A JP2003255542 A JP 2003255542A JP 2002057480 A JP2002057480 A JP 2002057480A JP 2002057480 A JP2002057480 A JP 2002057480A JP 2003255542 A JP2003255542 A JP 2003255542A
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JP2002057480A
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Kenichiro Sato
健一郎 佐藤
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Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ハーフトーン位相差シフトマスク適性(サイド
ローブ光耐性)に優れ、現像欠陥の点で改善されたポジ
型感光性組成物を提供する。 【解決手段】(A)活性光線又は放射線の照射により酸
を発生する置換基を有するスルフォニウム塩、及び、
(B)特定のアルカリ現像液中での溶解度が増大する樹
脂、及び(C)下記溶剤A群から選択される少なくとも
1種と下記溶剤B群から選択される少なくとも1種を含
有する混合溶剤又は溶剤A群から選択される少なくとも
1種と下記溶剤C群から選択される少なくとも1種とを
含有する混合溶剤を含有することを特徴とするポジ型感
光性組成物。 A群:プロピレングリコールモノアルキルエーテルアル
コキシレート B群:プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳
酸アルキル及びアルコキシプロピオン酸アルキル C群:γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート及び
プロピレンカーボネート

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、IC等の半導体製
造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さ
らにその他のフォトファブリケーション工程に使用され
るポジ型感光性組成物に関するものである。 【0002】 【発明の属する技術分野】ポジ型フォトレジストは、半
導体ウエハー、ガラス、セラミツクスもしくは金属等の
基板上にスピン塗布法もしくはローラー塗布法で0.5
〜2μmの厚みに塗布される。その後、加熱、乾燥し、
露光マスクを介して回路パターン等を紫外線照射等によ
り焼き付け、必要により露光後ベークを施してから現像
してポジ画像が形成される。更にこのポジ画像をマスク
としてエツチングすることにより、基板上にパターン状
の加工を施すことができる。代表的な応用分野にはIC
等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘツド等の回路基
板の製造、その他のフォトフアブリケーシヨン工程等が
ある。 【0003】従来、解像力を高め、パターン形状の良い
画像再現を得るには、高いコントラスト(γ値)を有す
るレジストの使用が有利とされ、このような目的に合う
レジスト組成物の技術開発が行われてきた。かかる技術
を開示する刊行物は極めて多数に上る。特にポジ型フオ
トレジストの主要部分である樹脂に関しては、そのモノ
マー組成、分子量分布、合成の方法等に関して多くの特
許出願がなされており、一定の成果を収めてきた。ま
た、もう一つの主要成分である感光物についても、高コ
ントラスト化に有効とされる多くの構造の化合物が開示
されてきている。これらの技術を利用してポジ型フオト
レジストを設計すれば、光の波長と同程度の寸法のパタ
ーンを解像できる超高解像力レジストを開発することも
可能となってきている。 【0004】しかし、集積回路はその集積度をますます
高めており、超LSIなどの半導体基板の製造において
は0.5μmあるいはそれ以下の線幅から成る超微細パ
ターンの加工が必要とされる様になってきている。 【0005】また一方、露光技術もしくはマスク技術等
の超解像技術により解像力をさらに上げようとする様々
な試みがなされている。超解像技術にも光源面、マスク
面、瞳面、像面それぞれに種々の超解像技術が研究され
ている。光源面では、変形照明法と呼ばれる光源、すな
わち従来の円形とは異なった形状にすることで解像力を
高めようとする技術がある。マスク面では、位相シフト
マスクを用い位相をも制御する、すなわちマスクを透過
する光に位相差を与え、その干渉をうまく利用すること
で高い解像力を得る技術が報告されている。(例えば、
伊藤徳久: ステッパーの光学(1)〜(4)、光技術コ
ンタクト,Vol.27,No.12,762(1988),Vol.28,No.1,59(199
0),Vol.28,No.2,108(1990),Vol,28,No.3,165(1990)や、
特開昭58-173744,同62-50811, 同62-67514, 特開平1-14
7458, 同1-283925, 同2-211451などに開示) 【0006】また特開平8-15851 号に記載されているよ
うに、ハーフトーン方式位相シフトマスクを用いたレジ
スト露光方式は、投影像の空間像およびコントラストを
向上させる実用的な技術として特に注目されているが、
レジストに到達する露光光の光強度分布には、主ピーク
の他にいわゆるサブピーク(サイドローブ光)が発生
し、本来露光されるべきでないレジストの部分まで露光
されてしまい、特にコヒーレンス度(σ) が高いほどサ
ブピークは大きくなる。このようなサブピークが発生す
ると、ポジ型レジストにおいて、露光・現像後のレジス
トにサブピークに起因した凹凸が形成され好ましくな
い。 【0007】このように光リソグラフィーの投影光学系
には様々な微細化の工夫がなされており、また各種超解
像技術を組み合わせることもさかんに研究されている
(例えばハーフトーン型位相シフトマスクと輪帯照明:
C.N.Ahnetal; SPIE,Vol.2440,222(1995) 、T.Ogawa et
al;SPIE, Vol.2726, 34(1996) 。 【0008】ところが、上記超解像技術を適用した場
合、従来のポジ型フォトレジストでは解像力が劣化した
り、露光マージン、露光ラチチュードが不十分になった
り、凹凸(膜減り) が生じ、むしろレジスト性能が劣化
してしまうケースがこれまでに報告されている。例え
ば、C.L.Lin らは変形照明法を用いると光近接効果の影
響でパターンの疎密依存性が劣化することを報告してい
るし、(SPIE, vol.2726,437(1996))、N.Samarakoneら
やI.B.Hur らは、ハーフトーン型位相シフトマスクを用
いコンタクトホールパターンを形成した際には、サイド
ローブ光による影響でホールパターンの周辺部が凹凸に
なってしまう問題を指摘している(SPIE, Vol.2440,61
(1995), SPIE, Vol. 2440,278 (1995)) 。サイドローブ
光の影響を低減するために、露光後にポジレジストをア
ルカリで表面処理するなどの工夫がなされているが(T.Y
asuzato etal;SPIE,Vol.2440,804(1995)) プロセスが煩
雑になるなどの問題がある。 【0009】特開平11−109632号公報には、極
性基含有脂環式官能基と酸分解性基と含有する樹脂を放
射線感光材料に用いることが記載されている。 【0010】また、特開平9−73173号公報、特開
平9−90637号公報、特開平10−161313号
公報には、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可
溶性基と、そのアルカリ可溶性基が酸により脱離して、
アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性化
合物を用いたレジスト材料が記載されている。特開平1
0−130340号公報には、ノルボルネン構造を主鎖
に有する特定の繰り返し構造単位を有するターポリマー
を含有する化学増幅型のレジストが開示されている。 【0011】特許第3042618号には、ラクトン構
造を有する(メタ)アクリレート誘導体を他の重合性化
合物と共重合させて得られた重合体を含有するフォトレ
ジスト組成物について記載されている。 【0012】特開2001−81139号では、主鎖に
ラクトン骨格など特定の含酸素脂環構造を有する繰り返
し単位を含有する樹脂の使用により、ドライエッチング
耐性の改良が提案されている。特開平11−30544
4号には、アダマンタン構造を側鎖に有する繰り返し構
造単位と、無水マレイン酸を繰り返し構造単位として含
有する樹脂が開示されている。特開2001−1368
8号は透明性、ドライエッチング耐性、感度、解像度、
パターン形状、保存安定性に優れた感放射線性樹脂組成
物を提供することを目的として、主鎖にノルボルネン構
造を有する繰り返し単位、無水マレイン酸構造を有する
繰り返し単位、側鎖に水酸基を有する繰り返し単位を含
有する樹脂を含有する組成物を提案している。特開20
01−209181号においても、主鎖にノルボルネン
構造を有する繰り返し単位、無水マレイン酸構造を有す
る繰り返し単位を含有する樹脂を含有する組成物が提案
されている。 【0013】特開2001−200016号は、下部膜
質に対する接着力及びドライエッチング耐性を改良する
ことを目的としてアルキルビニルエーテルモノマー及び
無水マレイン酸の共重合体含有する組成物を記載してい
る。特開平11−38628号では、感度、パターンプ
ロファイル、基板密着性を改良することを目的としてビ
ニルエーテルとマレイン酸エステルの共重合体を含有す
る組成物が記載されている。 【0014】しかしながら、これら従来のレジスト材料
を用いても、ハーフトーン位相差シフトマスクを用いコ
ンタクトホールパターンを形成した際のサイドローブ光
に対する耐性は不十分であり、また現像欠陥の点でも問
題があった。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、遠紫外光、とくにArFエキシマレーザー光を使用
するミクロフォトファブリケ−ションの性能向上技術に
おける課題を解決することであり、ハーフトーン位相差
シフトマスク適性(サイドローブ光耐性)に優れ、現像
欠陥の点で改善されたポジ型感光性組成物、これらの性
能に加えて更にパターン倒れがなく良好なプロファイル
を形成するポジ型感光性組成物を提供することにある。 【0016】 【課題を解決するための手段】上記課題は、下記構成の
ポジ型感光性組成物により達成された。 【0017】(1)(A)一般式(SI)で表される活
性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及
び、(B)一般式(I)で表される繰り返し単位及び一
般式(II)で表される繰り返し単位を有し、酸の作用
により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する
樹脂、及び(C)下記溶剤A群から選択される少なくと
も1種と下記溶剤B群から選択される少なくとも1種を
含有する混合溶剤、又は溶剤A群から選択される少なく
とも1種と下記溶剤C群から選択される少なくとも1種
とを含有する混合溶剤を含有することを特徴とするポジ
型感光性組成物。 A群:プロピレングリコールモノアルキルエーテルアル
コキシレート B群:プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳
酸アルキル及びアルコキシプロピオン酸アルキル C群:γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート及び
プロピレンカーボネート 【0018】 【化3】 【0019】 【化4】 【0020】一般式(SI)中、Rs4〜Rs6は、各々
独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ
基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アシロキシ
基、ニトロ基、ハロゲン原子、水酸基、又はカルボキシ
ル基を表す。 l:1〜5 m:0〜5 n:0〜5を表す。 l+m+n=1の時、Rs4はアルキル基、シクロアル
キル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシ
ル基、又はアシロキシ基を表す。 Xs-:R−SO3 -、 R:脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表す。 一般式(I)において、R1aは水素原子又は置換基を有
していてもよい炭化水素基を表し、R2aは置換基を有し
ていてもよい炭化水素基を表す。尚、R1aとR 2aとが互
いに結合して環を形成してもよい。一般式(II)にお
いて、Zは、−O−又は−N(R3a)−を表す。ここで
3aは、水素原子、水酸基、アルキル基、ハロアルキル
基又は−OSO2−R4aを表す。またR4aは、アルキル
基、ハロアルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を
表す。 【0021】(2)パターン倒れがなく良好なプロファ
イルの形成をより確実にする構成として、更に(D)フ
ッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有すること
を特徴とする上記(1)に記載のポジ型感光性組成物を
挙げることができる。 【0022】また、更に好ましい態様として以下の構成
を挙げることができる。 【0023】(3)酸分解性樹脂が一般式(pI)〜
(pV)で表される酸の作用により分解する基を有する
繰り返し単位を含有することを特徴とする上記(1)又
は(2)に記載のポジ型感光性組成物。 【0024】 【化5】 【0025】式中、R11は、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチ
ル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とと
もに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表
す。R12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直
鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表
す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、及び
15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。R17
〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、
直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を
表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式
炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素
数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環
式炭化水素基を表す。R22〜R25は、各々独立に、炭素
数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環
式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくと
も1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR
24は、互いに結合して環を形成していてもよい。 【0026】(4)樹脂(B)が更にラクトン残基又は
脂環ラクトン残基を有する繰り返し単位を含有すること
を特徴とする上記(1)〜(3)に記載のポジ型感光性
組成物。 【0027】(5)上記の構成において、混合溶剤
(C)が、溶剤A群から選択される少なくとも1種、溶
剤B群から選択される少なくとも1種、及び溶剤C群か
ら選択される少なくとも1種を含有する混合溶剤である
ことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載
の組成物。 【0028】 【発明の実施形態】〔1〕(A)活性光線又は放射線の
照射により酸を発生する化合物 本発明の組成物は、前記一般式(SI)で表される
(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化
合物(光酸発生剤)を含有する。 【0029】前記一般式(SI)における、Rs4〜R
6のアルキル基としては、置換基を有してもよい、メ
チル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブ
チル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、t−アミル
基、デカニル基、ドデカニル基、ヘキサデカニル基のよ
うな炭素数1〜25個のものが挙げられる。シクロアル
キル基としては、置換基を有してもよい、シクロプロピ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオ
クチル基、シクロドデカニル基、シクロヘキサデカニル
基等のような炭素数3〜25個のものが挙げられる。ア
ルコキシ基としては、置換基を有してもよい、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n
−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基も
しくはt−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、t−アミロ
キシ基、n−ヘキシロキシ基、n−オクチルオキシ基、
n−ドデカンオキシ基等のような炭素数1〜25個のも
のが挙げられる。 【0030】アルコキシカルボニル基としては、置換基
を有してもよい、メトキシカルボニル基、エトキシカル
ボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカ
ルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、イソブトキシ
カルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基もしくは
t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル
基、t−アミロキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカ
ルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、n−ド
デカンオキシカルボニル基等のような炭素数2〜25個
のものが挙げられる。アシル基としては、置換基を有し
てもよい、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、バレ
リル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、t−ブチル
カルボニル基、t−アミルカルボニル基等のような炭素
数1〜25個のものが挙げられる。アシロキシ基として
は、置換基を有してもよい、アセトキシ基、エチリルオ
キシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキシ基、t
−アミリルオキシ基、n−ヘキサンカルボニロキシ基、
n−オクタンカルボニロキシ基、n−ドデカンカルボニ
ロキシ基、n−ヘキサデカンカルボニロキシ基、等のよ
うな炭素数2〜25個のものが挙げられる。ハロゲン原
子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子もしくは
ヨウ素原子を挙げることができる。 【0031】これらの基に対する置換基として好ましく
は、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フ
ッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数
2〜5のアシル基、炭素数2〜5のアシロキシ基、シア
ノ基、水酸基、カルボキシ基、炭素数2〜5のアルコキ
シカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。ま
た、l+m+n=1の時、Rs4は置換基を有していて
もよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロア
ルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置
換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換
基を有していてもよいアシル基、置換基を有していても
よいアシロキシ基を表す。また、この場合、Rs4は、
炭素数2個以上が好ましく、より好ましくは炭素数4個
以上である。 【0032】上記の中でも、Rs4 〜Rs6の置換基を
有していてもよい、アルキル基としては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−
ブチル基、n−ペンチル基、t−アミル基、n−ヘキシ
ル基、n−オクチル基、デカニル基が好ましく、シクロ
アルキル基としては、置換基を有してもよい、シクロヘ
キシル基、シクロオクチル基、シクロドデカニル基が好
ましく、アルコキシ基としては、置換基を有してもよ
い、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−
ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペ
ンチルオキシ基、t−アミロキシ基、n−ヘキシロキシ
基、n−オクチルオキシ基、n−ドデカンオキシ基が好
ましく、アルコキシカルボニル基としては、置換基を有
してもよい、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニ
ル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカル
ボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、t−ブトキ
シカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、t−ア
ミロキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカルボニル
基、n−オクチルオキシカルボニル基、n−ドデカンオ
キシカルボニル基が好ましく、アシル基としては、置換
基を有してもよい、ホルミル基、アセチル基、ブチリル
基、バレリル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、t
−ブチルカルボニル基、t−アミルカルボニル基が好ま
しく、アシロキシ基としては、置換基を有してもよい、
アセトキシ基、エチリルオキシ基、ブチリルオキシ基、
t−ブチリルオキシ基、t−アミリルオキシ基、n−ヘ
キサンカルボニロキシ基、n−オクタンカルボニロキシ
基が好ましい。 【0033】上記の各置換基の中でも、より好ましいR
4〜Rs6の具体例としては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル
基、n−ペンチル基、t−アミル基、n−ヘキシル基、
n−オクチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エト
キシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、t−ブト
キシ基、ペンチルオキシ基、t−アミロキシ基、ヘキシ
ルオキシ基、n−オクチルオキシ基、メトキシカルボニ
ル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル
基、t−ブトキシカルボニル基、t−アミロキシカルボ
ニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、n−オクチルオ
キシカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル
基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、t−ブチルカル
ボニル基、t−アミルカルボニル基、アセトキシ基、エ
チリルオキシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキ
シ基、t−アミリルオキシ基、n−ヘキサンカルボニロ
キシ基、n−オクタンカルボニロキシ基、水酸基、塩素
原子、臭素原子、ニトロ基が挙げられる。 【0034】これらの基は、置換基を有してもよく、好
ましい置換基としては、メトキシ基、エトキシ基、t−
ブトキシ基、塩素原子、臭素原子、シアノ基、水酸基、
メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブ
トキシカルボニル基、t−アミロキシカルボニル基が挙
げられる。また、l、m、及びnは、各々1〜3が好ま
しい。 【0035】本発明で使用される一般式(SI)で表さ
れるスルホニウム化合物は、その対アニオン、Xs-
して、上記のように特定の構造R−SO3 -を有するスル
フォン酸を用いる。Rの脂肪族炭化水素基としては、好
ましくは炭素数1〜20個の直鎖あるいは分岐したアル
キル基又は環状のアルキルであり、置換基を有していて
もよい。また、Rとしての芳香族基としては、好ましく
は炭素数6〜14の芳香族基であり、置換基を有してい
てもよい。上記のRのアルキル基としては、置換基を有
してもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブ
チル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチ
ル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基等
が挙げられ、環状アルキル基としては、置換基を有して
もよい、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロ
オクチル基、シクロドデシル基、アダマンチル基、ノル
ボルニル基、樟脳基、トリシクロデカニル基、メンチル
基等を挙げることができる。芳香族基としては、置換基
を有してもよい、フェニル基、ナフチル基等を挙げるこ
とができる。好ましい置換基としては、炭素数1〜15
のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル
基、ハロゲン原子等が挙げられ、具体的には、メチル
基、t-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、t−ブトキ
シ基、塩素原子、臭素原子、シアノ基、水酸基、メトキ
シカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシ
カルボニル基、t−アミロキシカルボニル基等が挙げら
れる。 【0036】Rとしては、具体的には、メチル基、トリ
フルオロメチル基、エチル基、ペンタフルオロエチル
基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−プロピル
基、n−ブチル基、ノナフルオロブチル基、n−ペンチ
ル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、ヘプタデカフ
ルオロオクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、
ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、樟
脳基、フェニル基、ナフチル基、ペンタフルオロフェニ
ル基、p−トルイル基、p−フルオロフェニル基、p−
クロロフェニル基、p−ヒドロキフェニル基、p−メト
キシフェニル基、ドデシルフェニル基、メシチル基、ト
リイソプロピルフェニル基、4−ヒドロキシ−1−ナフ
チル基、6−ヒドロキシ−2−ナフチル基等を挙げるこ
とができる。 【0037】より好ましいRの具体例としては、メチル
基、トリフルオロメチル基、エチル基、ペンタフルオロ
エチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−ブ
チル基、ノナフルオロブチル基、n−ヘキシル基、n−
オクチル基、ヘプタデカフルオロオクチル基、2−エチ
ルヘキシル基、樟脳基、フェニル基、ナフチル基、ペン
タフルオロフェニル基、p−トルイル基、p−フルオロ
フェニル基、p−クロロフェニル基、p−メトキシフェ
ニル基、ドデシルフェニル基、メシチル基、トリイソプ
ロピルフェニル基、4−ヒドロキシ−1−ナフチル基、
6−ヒドロキシ−2−ナフチル基が挙げられる。 【0038】発生する酸の総炭素数としては1〜30個
が好ましい。より好ましくは1〜28個であり、更に好
ましくは1〜25個である。その総炭素数が1個未満の
場合、t−top形状になるなどパターン形成に支障を
きたす場合があり、30個を超えると、現像残渣が生じ
る場合があるなど好ましくない。以下に、一般式(S
I)で表される化合物の具体例を下記に示すが、本発明
がこれに限定されるものではない。これらの化合物は、
単独でもしくは2種以上の組み合わせで用いられる。 【0039】 【化6】 【0040】 【化7】【0041】 【化8】【0042】 【化9】【0043】 【化10】【0044】 【化11】【0045】一般式(SI)で表される光酸発生剤の添
加量は、組成物中の固形分を基準として、通常0.00
1〜20重量%の範囲で用いられ、好ましくは0.01
〜15重量%、更に好ましくは0.1〜10重量%の範
囲で使用される。光酸発生剤の添加量が、0.001重
量%より少ないと感度が低くなり、パターン形成が困難
となる傾向がある。また、添加量が20重量%より多い
とレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪
化したり、プロセス(特にベーク)マージン、露光マー
ジンが狭くなる傾向がある。 【0046】一般式(SI)で表される化合物は、例え
ば、アリールマグネシウムブロミドなどのアリールグリ
ニャール試薬と置換又は無置換のフェニルスルホキシド
を反応させ、得られたトリアリールスルホニウムハライ
ドを対応するスルホン酸と塩交換する方法で合成でき
る。また、置換又は無置換のフェニルスルホキシドと対
応する芳香族化合物をメタンスルホン酸/五酸化二リン
あるいは塩化アルミニウムなどの酸触媒を用いて縮合、
塩交換する方法、ジアリールヨードニウム塩とジアリー
ルスルフィドを酢酸銅などの触媒を用いて縮合、塩交換
する方法などによって合成できる。塩交換は、いったん
ハライド塩に導いた後に酸化銀などの銀試薬を用いてス
ルホン酸塩に変換する方法、あるいはイオン交換樹脂を
用いることでも塩交換できる。また、塩交換に用いるス
ルホン酸あるいはスルホン酸塩は、市販のものを用いる
か、あるいは市販のスルホン酸ハライドの加水分解など
によって得ることができる。 【0047】〔2〕併用してもよい光酸発生剤 本発明で併用してもよい光酸発生剤としては、上記で特
定された以外の、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカ
ル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、ある
いはマイクロレジスト等に使用されている公知の光(4
00〜200nmの紫外線、遠紫外線、特に好ましく
は、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光)、
ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線又は
イオンビームにより酸を発生する化合物及びそれらの混
合物等が挙げられる。併用してもよい光酸発生剤の添加
量は、上記一般式(SI)で表される光酸発生剤に対し
て1000重量%以下であり、好ましくは700重量%
以下であり、更に好ましくは500重量%以下である。
たとえばジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウ
ム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム
塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合
物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル
型保護基を有する光酸発生剤、イミドスルホネ−ト等に
代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジ
スルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホ
ン化合物等を挙げることができる。また、これらの光に
より酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖
又は側鎖に導入した化合物を用いることができる。 【0048】さらにV.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(198
0)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、
D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国
特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光
により酸を発生する化合物も使用することができる。 【0049】上記酸を発生する化合物の中で、有効に併
用されるものについて以下に説明する。 【0050】併用する光酸発生剤として、活性光線又は
放射線の照射により、酸を発生する、フェナシルスルホ
ニウム塩構造を有する化合物及び芳香環を有さないスル
ホニウム塩構造を有する化合物が好ましい。 【0051】活性光線又は放射線の照射により酸を発生
する、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物
として、上記一般式(A2I)で表される化合物を挙げ
ることができる。 【0052】 【化12】 【0053】一般式(A2I)において、R1c〜R
5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ
基、又はハロゲン原子を表す。R6c及びR7cは、各々独
立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、2−オキソア
ルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、
又はビニル基を表す。R1c〜R7c中のいずれか2つ以
上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成し
ても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステ
ル結合、アミド結合を含んでいてもよい。X-はアニオ
ンを表す。 【0054】上記一般式(A2I)において、R1c〜R
5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ
基、又はハロゲン原子を表す。R6c及びR7cは、各々独
立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、2−オキソア
ルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、
又はビニル基を表す。R1c〜R7c中のいずれか2つ以
上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成し
ても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステ
ル結合、アミド結合を含んでいてもよい。X-のアニオ
ンとしては、例えば、スルホン酸、カルボン酸、又はス
ルホニルイミドのアニオンを挙げることができる。 【0055】R1c〜R5cとしてのアルキル基は、直鎖、
分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜
10のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及
び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖
又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は
分岐ペンチル基)、炭素数3〜8の環状アルキル基(例
えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げる
ことができる。R1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直
鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数
1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の
直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エト
キシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブト
キシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の
環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、
シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。好ま
しくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖、分岐、環状ア
ルキル基、又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、
更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15で
ある。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時に
パーティクルの発生が抑制される。 【0056】R6c及びR7cとしてアルキル基について
は、R1c〜R5cとしてのアルキル基と同様のものを挙げ
ることができる。アリール基としては、例えば、炭素数
6〜14のアリール基(例えば、フェニル基)を挙げる
ことができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、R1c
〜R5cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることが
できる。2−オキソアルキル基は、R1c〜R5cとしての
アルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることが
できる。アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコ
キシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と
同様のものを挙げることができる。Rx及びRyが結合し
て形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を
挙げることができる。 【0057】式(A2I)の化合物は、環を形成すること
により立体構造が固定され、光分解能が向上する。R1c
〜R7c中のいずれか2つが結合して環構造を形成する場
合については、R1c〜R5cのいずれか1つとR6c及びR
7cのいずれか1つが結合して単結合または連結基とな
り、環を形成する場合が好ましく、特にR5cとR6c又は
7cが結合して単結合または連結基となり環を形成する
場合が好ましい。連結基としては、置換基を有していて
もよいアルキレン基、置換基を有していてもよいアルケ
ニレン基、−O−、−S−、−CO−、−CONR−
(Rは水素原子、アルキル基、アシル基である)、及び
これらを2つ以上組み合わせてなる基を挙げることがで
き、更に、置換基を有していてもよい、アルキレン基、
酸素原子を含むアルキレン基、硫黄原子を含むアルキレ
ン基が好ましい。置換基としては、アルキル基(好まし
くは炭素数1〜5)、アリール基(好ましくは炭素数6
〜10、例えばフェニル基)、アシル基(例えば、炭素
数2〜11)などを挙げることができる。また、メチレ
ン基、エチレン基、プロピレン基、−CH2−O−、−
CH2−S−のように5〜7員環を形成する連結基が好
ましく、エチレン基、−CH2−O−、−CH2−S−な
どのように6員環を形成する連結基が特に好ましい。6
員環を形成することによりカルボニル平面とC−S+シ
グマ結合がより垂直に近くなり、軌道相互作用により光
分解能が向上する。また、R1c〜R7c及びRxとRyのい
ずれかの位置で、単結合または連結基を介して結合し、
式(A2I)の構造を2つ以上有する化合物であってもよ
い。 【0058】X-は、好ましくはスルホン酸アニオンで
あり、より好ましくは1位がフッ素原子によって置換さ
れたアルカンスルホン酸アニオン、又は電子吸引性基で
置換されたベンゼンスルホン酸である。アルカンスルホ
ン酸アニオンのアルカン部分は、アルコキシ基(例えば
炭素数1〜8)、パーフルオロアルコキシ基(例えば炭
素数1〜8)等の置換基で置換されていてもよい。ま
た、電子吸引性基としては、塩素原子、臭素原子、ニト
ロ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ
基、アシル基等を挙げることができる。X-は、さらに
好ましくは炭素数1〜8のパーフロロアルカンスルホン
酸アニオンであり、特に好ましくはパーフロロオクタン
スルホン酸アニオン、最も好ましくはパーフロロブタン
スルホン酸アニオン、トリフロロメタンスルホン酸アニ
オンである。これら用いることにより酸分解性基の分解
速度が向上し、感度が優れ、また発生酸の拡散性が制御
され解像力が向上する。以下に、本発明で使用できるフ
ェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物の具体例
を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 【0059】 【化13】 【0060】 【化14】 【0061】 【化15】【0062】 【化16】【0063】 【化17】【0064】 【化18】【0065】 【化19】 【0066】 【化20】 【0067】 【化21】【0068】 【化22】 【0069】活性光線又は放射線の照射により酸を発生
する、芳香環を有さないスルホニウム塩構造を有する化
合物として、下記一般式(A2II)で表されるアルキ
ルスルホニウム塩化合物を挙げることができる。 【0070】 【化23】 【0071】一般式(A2II)において、R1b〜R3b
は、各々独立に、アルキル基を表す。アルキル基は、2
位に>C=Oを有する2−オキソアルキル基であっても
よい。R1b〜R3bは、その内の2つが互いに結合して環
構造を形成してもよい。X-はアニオンを表す。 【0072】上記一般式(A2II)において、R1b
3bは、各々独立に、アルキル基を表す。アルキル基
は、2位に>C=Oを有する2−オキソアルキル基であ
ってもよい。R1b〜R3bは、その内の2つが互いに結合
して環構造を形成してもよい。X-は、アニオンを表
す。R1b〜R3bとしてのアルキル基は、直鎖、分岐、環
状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜1
0の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3
〜10の環状アルキル基(シクロペンチル基、シクロヘ
キシル基、ノルボルニル基)を挙げることができる。R
1b〜R3bとしての2−オキソアルキル基は、直鎖、分
岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記の
アルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることが
できる。R1b〜R3bは、ハロゲン原子、アルコキシ基
(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基
によって更に置換されていてもよい。R1b〜R3bのうち
2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原
子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル
基を含んでいてもよい。R1b〜R3bの内の2つが結合し
て形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレ
ン基、ペンチレン基)を挙げることができる。光反応性
の観点から、R1b〜R3bのうちいずれか1つのアルキル
鎖中に炭素−炭素2重結合、あるいは炭素−酸素2重結
合を有する基が存在してもよい。X-のアニオンとして
は、例えばスルホン酸アニオンであり、好ましくは1位
がフッ素原子によって置換されたアルカンスルホン酸ア
ニオン、電子吸引性基で置換されたベンゼンスルホン酸
であり、さらに好ましくは炭素数1〜8のパーフロロア
ルカンスルホン酸アニオンであり、最も好ましくはパー
フロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタン
スルホン酸アニオンである。これら用いることにより酸
分解性基の分解速度が向上し、感度が優れ、また発生酸
の拡散性が制御され解像力が向上する。尚、電子吸引性
基としては、塩素原子、臭素原子、ニトロ基、シアノ
基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ基、アシル基
等を挙げることができる。一般式(A2II)で表される化
合物のR1b〜R3bの少なくともひとつが、一般式(A2I
I)で表される他の化合物のR1b〜R3bの少なくともひと
つと結合する構造をとってもよい。以下に、本発明で使
用できるアルキルスルホニウム塩構造を有する化合物の
好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定される
ものではない。 【0073】 【化24】【0074】 【化25】 【0075】 【化26】【0076】また、併用する光酸発生剤として、下記一
般式(PAG6)で表されるイミノスルホネート誘導体
及び下記一般式(PAG7)で表されるジアゾジスルホ
ン誘導体を挙げることができる。 【0077】 【化27】 【0078】式中、R206は置換もしくは未置換のアル
キル基、アリール基を示す。Aは置換もしくは未置換の
アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。 【0079】 【化28】 【0080】 【化29】【0081】 【化30】【0082】 【化31】 【0083】 【化32】 【0084】ここでRは、直鎖、分岐又は環状アルキル
基、あるいは置換していてもよいアリール基を表す。具
体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。 【0085】 【化33】【0086】 【化34】 【0087】〔3〕(B)酸の作用により分解し、アル
カリ現像液中での溶解度が増大する樹脂 本発明で使用される樹脂は、一般式(I)で表される繰
り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位
を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での
溶解度が増大する樹脂(以下「酸分解性樹脂」と略称す
る)である。 【0088】 【化35】 【0089】一般式(I)において、R1aは水素原子又
は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R2a
置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。尚、R1a
とR 2aとが互いに結合して環を形成してもよい。 【0090】R1aとしての炭化水素基は、好ましくは炭
素数1〜10、特に好ましくは1〜5であり、例えばア
ルキル基(好ましくはメチル基)を挙げることができ
る。R 1aは水素原子又はメチル基が好ましい。 【0091】R2aとしての炭化水素基は、好ましくは炭
素数1〜20、特に好ましくは1〜10であり、例えば
アルキル基、シクロアルキル基を挙げることができる。
1a及びR2aとしての炭化水素基は置換基を有していて
もよい。置換基の炭素数は1〜30が好ましい。置換基
としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ
基、アシル基、アシルカルボニル基、アシロキシ基など
を挙げることができる。これらの置換基における環構造
は、ヘテロ原子を含有していてもよいし、水酸基、アル
キル基(好ましくは炭素数1〜5)、アルコキシ基(好
ましくは炭素数1〜5)などの置換基を有していてもよ
い。 【0092】R1aとR2aとが結合して環を形成する場合
の環としては、例えば、テトラヒドロフラン環、テトラ
ヒドロピラン環等の4〜8員環を挙げることができる。
この環構造も上記と同様に置換基を有していてもよい。 【0093】以下に、一般式(I)で表される繰り返し
単位の具体例を挙げるが、これらに限定するものではな
い。 【0094】 【化36】 【0095】本発明の酸分解性樹脂は、更に式(II)
で表される繰り返し単位を含有する。 【0096】 【化37】 【0097】一般式(II)において、Zは、−O−又
は−N(R3a)−を表す。ここでR 3aは、水素原子、水
酸基、アルキル基、ハロアルキル基又は−OSO2−R
4aを表す。またR4aは、アルキル基、ハロアルキル基、
シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。 【0098】上記R3a及びR4aにおけるアルキル基とし
ては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキ
ル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6個の直鎖
状あるいは分岐状アルキル基であり、更に好ましくはメ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−
ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチ
ル基である。上記R3a及びR4aにおけるハロアルキル基
としてはトリフルオロメチル基、ナノフルオロブチル
基、ペンタデカフルオロオクチル基、トリクロロメチル
基等を挙げることができる。上記R4aにおけるシクロア
ルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基、シクロオクチル基等を挙げることができる。 【0099】R3a及びR4aとしてのアルキル基、ハロア
ルキル基、R4aとしてのシクロアルキル基又は樟脳残基
は置換基を有していてもよい。このような置換基として
は、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ハロ
ゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、フッソ素原
子、沃素原子)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜
4、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブ
トキシ基等)、アシル基(好ましくは炭素数2〜5、例
えば、ホルミル基、アセチル基等)、アシルオキシ基
(好ましくは炭素数2〜5、例えばアセトキシ基)、ア
リール基(好ましくは炭素数6〜14、例えばフェニル
基)等を挙げることができる。 【0100】以下に、上記一般式(II)で表される繰
り返し単位の具体例を挙げるが、これらに限定するもの
ではない。 【0101】 【化38】 【0102】 【化39】 【0103】本発明の酸分解性樹脂は、酸の作用により
分解し、アルカリ可溶性となる基を、上記の一般式
(I)又は(II)の繰り返し単位に有していてもよい
し、他の繰り返し単位中に含有していてもよい。酸の作
用により分解する基としては、−COOA0 、−O−B
0 基で示される基を挙げることができる。更にこれらを
含む基としては、−R0 −COOA0 、又は−Ar −O
−B0 で示される基が挙げられる。ここでA0 は、−C
(R01)(R02)(R03)、−Si(R01)(R02
(R 03)、−C(R04)(R05)−O−R06基もしくは
ラクトン基を示す。B0 は、−A0 又は−CO−O−A
0 基を示す。R01、R02、R03、R04及びR05は、それ
ぞれ同一でも相異していても良く、水素原子、アルキル
基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基も
しくはアリール基を示し、R06はアルキル基、環状アル
キル基もしくはアリール基を示す。但し、R01〜R03
内少なくとも2つは水素原子以外の基であり、又、R 01
〜R03、及びR04〜R06の内の2つの基が結合して環を
形成してもよい。R0は単結合もしくは、置換基を有し
ていても良い2価以上の脂肪族もしくは芳香族炭化水素
基を示し、−Ar−は単環もしくは多環の置換基を有し
ていても良い2価以上の芳香族基を示す。 【0104】ここで、アルキル基としてはメチル基、エ
チル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、t−ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好まし
く、シクロアルキル基としてはシクロプロピル基、シク
ロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基の様な
炭素数3〜30個のものが好ましく、アルケニル基とし
てはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の
様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アリール基とし
てはフエニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル
基、ナフチル基、アントラセニル基の様な炭素数6〜1
4個のものが好ましい。環状のアルキル基としては、炭
素数3〜30個のものが挙げられ、具体的には、シクロ
プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ア
ダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、トリシク
ロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポ
キシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル
基、テトラシクロドデカニル基、ステロイド残基等を挙
げることができる。アラルキル基としては、炭素数7〜
20個のものが挙げられ、置換基を有していてもよい。
ベンジル基、フェネチル基、クミル基等が挙げられる。 【0105】また、置換基としては水酸基、ハロゲン原
子(フツ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ
基、上記のアルキル基、メトキシ基・エトキシ基・ヒド
ロキシエトキシ基・プロポキシ基・ヒドロキシプロポキ
シ基・n−ブトキシ基・イソブトキシ基・sec−ブト
キシ基・t−ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカ
ルボニル基・エトキシカルボニル基等のアルコキシカル
ボニル基、ベンジル基・フエネチル基・クミル基等のア
ラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基・アセチ
ル基・ブチリル基・ベンゾイル基・シアナミル基・バレ
リル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ
基、上記のアルケニル基、ビニルオキシ基・プロペニル
オキシ基・アリルオキシ基・ブテニルオキシ基等のアル
ケニルオキシ基、上記のアリール基、フエノキシ基等の
アリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオ
キシカルボニル基を挙げることができる。また、上記ラ
クトン基としては、下記構造のものが挙げられる。 【0106】 【化40】 【0107】上記式中、Ra 、Rb、Rcは各々独立に、
水素原子、炭素数1〜4個のアルキル基を表す。nは、
2から4の整数を表す。 【0108】露光用の光源としてArFエキシマレーザ
ーを使用する場合には、酸の作用により分解する基とし
て、−C(=O)−X1−R0で表される基を用いること
が好ましい。ここで、R0 としては、t−ブチル基、t
−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−
エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブ
トキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の
1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−
エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒド
ロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキル
シリル基、3−オキソシクロヘキシル基、上記ラクトン
基等を挙げることができる。X1は、酸素原子、硫黄原
子を表すが、好ましくは酸素原子である。 【0109】特に一般式(pI)〜一般式(pV)のい
ずれかで表される酸分解性基を有する繰り返し単位を含
有することが好ましい。この繰り返し単位を含有するこ
とにより画像形成性、耐ドライエッチング性が良好とな
る。 【化41】【0110】式中、R11は、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチ
ル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とと
もに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表
す。R12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直
鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表
す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、及び
15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。R17
〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、
直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を
表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式
炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素
数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環
式炭化水素基を表す。R22〜R25は、各々独立に、炭素
数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環
式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくと
も1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR
24は、互いに結合して環を形成していてもよい。 【0111】上記一般式(pI)〜一般式(pV)にお
いて、Aの連結基は、アルキレン基、置換アルキレン
基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エス
テル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、
又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2
つ以上の基の組み合わせを表す。上記Aにおけるアルキ
レン基としては、下記式で表される基を挙げることがで
きる。−〔C(Rb )(Rc )〕r −式中、Rb 、Rc
は、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン
原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異
なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低
級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。
置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原
子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)を挙げる
ことができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4
個のものを挙げることができる。ハロゲン原子として
は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙
げることができる。rは1〜10の整数を表す。 【0112】一般式(pI)〜(pV)において、R12
〜R25におけるアルキル基としては、置換もしくは非置
換のいずれであってもよい、1〜4個の炭素原子を有す
る直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。そのアルキル
基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s
ec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。また、
上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数1〜4
個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原
子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシロキシ
基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカル
ボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。 【0113】R11〜R25における脂環式炭化水素基ある
いはZと炭素原子が形成する脂環式炭化水素基として
は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数
5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシ
クロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素
数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好
ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有してい
てもよい。以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環式部
分の構造例を示す。 【0114】 【化42】【0115】 【化43】【0116】 【化44】 【0117】本発明においては、上記脂環式部分の好ま
しいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル
基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシク
ロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シク
ロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、
シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることが
できる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン残
基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル
基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカ
ニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基で
ある。 【0118】これらの脂環式炭化水素基の置換基として
は、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸
基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボ
ニル基が挙げられる。アルキル基としてはメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低
級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基よりなる群から選
択された置換基を表す。置換アルキル基の置換基として
は、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げること
ができる。上記アルコキシ基としてはメトキシ基、エト
キシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個
のものを挙げることができる。 【0119】以下に、上記一般式(pI)〜(pV)の
いずれかで表される基を有する繰り返し単位に相当する
モノマーの具体例を示す。 【0120】 【化45】【0121】 【化46】【0122】 【化47】【0123】 【化48】【0124】 【化49】 【0125】 【化50】【0126】また、コンタクトホール解像性、デフォー
カスラチチュードを向上させる上で、ラクトン残基を有
する繰り返し単位を含有することが好ましく、現像欠陥
を低減する上で、脂環ラクトン残基を有する繰り返し単
位を含有することが好ましい。脂環ラクトンとは、環状
炭化水素基とラクトン環が縮環した構造、あるいは、多
環環状炭化水素基(シクロアルカン環が2つ以上組み合
わせられた環状炭化水素環)のシクロアルカン環のひと
つがラクトン環に置換された構造を意味する。ラクトン
残基としては、ブチロラクトン(a1)、脂環ラクトン
としては、(a2)ノルボルナンラクトン、(a3)シ
クロヘキサンラクトン、及び(a4)アダマンタンラク
トン等を挙げることができる。 【0127】ラクトン残基を有する繰り返し単位(a
1)としては、下記一般式(BL)で表される繰り返し
単位を挙げることができる。 【0128】 【化51】 【0129】一般式(BL)中、R1は、水素原子又は
メチル基を表す。Wは、単結合、アルキレン基、エーテ
ル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基より
なる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み
合わせを表す。Ra,Rb,Rc,Rd,Reは各々独
立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
m,nは各々独立に0〜3の整数を表し、m+nは、2
以上6以下である。 【0130】一般式(BL)において、Ra〜Reの炭
素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソ
ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げる
ことができる。Wのアルキレン基としては、下記式で表
される基を挙げることができる。−〔C(Rf)(R
g)〕r−上記式中、Rf、Rgは、水素原子、アルキ
ル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコ
キシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。ア
ルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好まし
く、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基から選択される。置換アルキル基の置換
基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙
げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数
1〜4のものを挙げることができる。ハロゲン原子とし
ては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を
挙げることができる。rは1〜10の整数である。 【0131】上記アルキル基における更なる置換基とし
ては、カルボキシル基、アシルオキシ基、シアノ基、ア
ルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、ア
ルコキシ基、置換アルコキシ基、アセチルアミド基、ア
ルコキシカルボニル基、アシル基が挙げられる。ここで
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基、シクロプロピル基、シ
クロブチル基、シクロペンチル基等の低級アルキル基を
挙げることができる。置換アルキル基の置換基として
は、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げること
ができる。置換アルコキシ基の置換基としては、アルコ
キシ基等を挙げることができる。アルコキシ基として
は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ
基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。アシ
ルオキシ基としては、アセトキシ基等が挙げられる。ハ
ロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原
子、沃素原子等を挙げることができる。 【0132】以下、一般式(BL)で示される繰り返し
単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限
定されるものではない。 【0133】 【化52】【0134】 【化53】【0135】 【化54】【0136】本発明の酸分解性樹脂中、(a2)のノル
ボルナンラクトン類モノマー及び(a3)のシクロヘキ
サンラクトン類モノマーとしては、各々上記一般式(V
−1)〜(V−2)及び(V−3)〜(V−4)で表さ
れる基を有する繰り返し単位が好ましい。 【0137】ノルボルナンラクトン(a2)を有する繰
り返し単位としては、下記一般式(V−1)又は(V−
2)で示される基を有する繰り返し単位を挙げることが
できる。 【0138】 【化55】 【0139】一般式(V−1)〜(V−2)において、
1b〜R5bは、各々独立に水素原子、置換基を有してい
てもよい、アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニ
ル基を表す。R1b〜R5bの内の2つは、結合して環を形
成してもよい。 【0140】シクロヘキサンラクトン(a3)として
は、下記一般式(V−3)又は(V−4)で示される基
を有する繰り返し単位を挙げることができる。 【0141】 【化56】 【0142】一般式(V−3)〜(V−4)において、
1b〜R5bは、各々独立に水素原子、置換基を有してい
てもよい、アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニ
ル基を表す。R1b〜R5bの内の2つは、結合して環を形
成してもよい。 【0143】一般式(V−1)〜(V−4)において、
1b〜R5bにおけるアルキル基としては、直鎖状、分岐
状のアルキル基が挙げられ、置換基を有していてもよ
い。直鎖状、分岐状のアルキル基としては、炭素数1〜
12個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好ましく、
より好ましくは炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐
状アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソ
ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、
デシル基である。 【0144】R1b〜R5bにおけるシクロアルキル基とし
ては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘ
キシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の炭
素数3〜8個のものが好ましい。R1b〜R5bにおけるア
ルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニ
ル基、ヘキセニル基等の炭素数2〜6個のものが好まし
い。また、R1b〜R5bの内の2つが結合して形成する環
としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロ
ペンタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環等の
3〜8員環が挙げられる。なお、一般式(V−1)〜
(V−4)におけるR1b〜R5bは、環状骨格を構成して
いる炭素原子のいずれに連結していてもよい。 【0145】また、上記アルキル基、シクロアルキル
基、アルケニル基が有してもよい好ましい置換基として
は、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フ
ッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数
2〜5のアシル基、炭素数2〜5のアシロキシ基、シア
ノ基、水酸基、カルボキシ基、炭素数2〜5のアルコキ
シカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。 【0146】一般式(V−1)〜(V−4)で表される
基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)
で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 【0147】 【化57】 【0148】一般式(AI)中、Rb0は、水素原子、ハ
ロゲン原子、又は炭素数1〜4の置換もしくは非置換の
アルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよ
い好ましい置換基としては、前記一般式(V−1)〜
(V−4)におけるR1bとしてのアルキル基が有してい
てもよい好ましい置換基として先に例示したものが挙げ
られる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩
素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。R
b0は水素原子が好ましい。A’は、単結合、エーテル
基、エステル基、カルボニル基、アルキレン基、又はこ
れらを組み合わせた2価の基を表す。B2は、一般式
(V−1)〜(V−4)のうちのいずれかで示される基
を表す。A’において、該組み合わせた2価の基として
は、例えば下記式のものが挙げられる。 【0149】 【化58】 【0150】上記式において、Rab、Rbbは、水素原
子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸
基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていて
もよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル
基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基から選択される。置換アルキ
ル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、炭素数
1〜4のアルコキシ基を挙げることができる。アルコキ
シ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げること
ができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原
子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。r
1は1〜10の整数、好ましくは1〜4の整数を表す。
mは1〜3の整数、好ましくは1又は2を表す。 【0151】以下に、一般式(AI)で表される繰り返
し単位の具体例を挙げるが、本発明の内容がこれらに限
定されるものではない。 【0152】 【化59】 【0153】 【化60】【0154】 【化61】【0155】 【化62】【0156】 【化63】【0157】 【化64】【0158】 【化65】【0159】アダマンタンラクトン(a4)としては、
下記一般式(AL)で表される繰り返し単位が好まし
い。 【0160】 【化66】 【0161】一般式(AL)において、Aは単結合、ア
ルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエ
ーテル基、カルボニル基、エステル基よりなる群から選
択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表
す。Rは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ
基、又はハロゲン原子を表す。 【0162】一般式(AL)において、Aのアルキレン
基としては、下記式で表される基を挙げることができ
る。 −〔C(Rnf)(Rng)〕r− 上記式中、Rnf、Rngは、水素原子、アルキル基、
置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基
を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル
基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプ
ロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更
に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプ
ロピル基から選択される。置換アルキル基の置換基とし
ては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げるこ
とができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エト
キシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4の
ものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩
素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げるこ
とができる。rは1〜10の整数である。 【0163】一般式(AL)において、Aのシクロアル
キレン基としては、炭素数3から10個のものが挙げら
れ、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロ
オクチレン基等を挙げることができる。 【0164】Zを含む有橋式脂環式環は、置換基を有し
ていてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原
子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)、アルコキ
シカルボニル基(好ましくは炭素数1〜5)、アシル基
(例えば、ホルミル基、ベンゾイル基)、アシロキシ基
(例えば、プロピルカルボニルオキシ基、ベンゾイルオ
キシ基)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4)、カ
ルボキシル基、水酸基、アルキルスルホニルスルファモ
イル基(-CONHSO2CH3等)が挙げられる。尚、
置換基としてのアルキル基は、更に水酸基、ハロゲン原
子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)等で置換
されていてもよい。一般式(AL)において、Aに結合
しているエステル基の酸素原子は、Zを含む有橋式脂環
式環構造を構成する炭素原子のいずれの位置で結合して
もよい。以下に、一般式(AL)で表される繰り返し単
位の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではな
い。 【0165】 【化67】 【0166】 【化68】【0167】また、本発明の酸分解性樹脂は、特にエッ
ジラフネスを改善する上で下記一般式(III)で表される
繰り返し単位を含有することも好ましい。 【0168】 【化69】 【0169】一般式(III)中、R30は、水素原子又は
メチル基を表す。R31〜R33は、各々独立に、水素原
子、水酸基又はアルキル基を表し、但し少なくとも一つ
は水酸基を表す。 【0170】また、アンダー露光によるホールパターン
形成の際、広い露光マージンが得られる点で、一般式(I
II)で表される繰り返し単位において、R31〜R33のう
ちの二つが水酸基であることが更に好ましい。 【0171】以下に具体例を挙げるが、これらに限定す
るものではない。 【0172】 【化70】【0173】更に、特に耐熱性、エッチング耐性を向上
させる上で、一般式(IV)で表される繰り返し単位を
含有することが好ましい。 【0174】 【化71】 【0175】一般式(IV)中:R1〜R4は、各々独立
に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、
置換基を有していてもよい炭化水素基、−COOR5
−C(=O)−X−A−R6、又は酸の作用により分解
する基、また、R1〜R4のうち少なくとも2つが結合し
て環を形成してもよい。ここで、R5は、置換基を有し
ていてもよい炭化水素基又はラクトン残基を表す。R6
は、水素原子、−COOH、−COOR5、−CN、水
酸基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基
を有していてもよい炭化水素基、又はラクトン残基を表
す。Xは、酸素原子、硫黄原子、−NHSO2−、又は
−NHSO2NH−を表す。Aは、単結合、アルキレン
基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエーテル
基、カルボニル基、エステル基、スルホンアミド基、及
びN−スルフォニルアミド基よりなる群から選択される
単独或いは2つ以上の基の組み合わせを表す。nは0又
は1を表す。 【0176】酸の作用により分解する基の構造として
は、−C(=O)−X1−Rp で表される。式中、Rp
としては、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキ
ル基、イソボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブ
トキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シク
ロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、
1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアル
コキシメチル基、3−オキソアルキル基、テトラヒドロ
ピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシ
リルエステル基、3−オキソシクロヘキシルエステル
基、2−メチル−2−アダマンチル基、メバロニックラ
クトン残基、2−(γ−ブチロラクトニルオキシカルボ
ニル)−2−プロピル基等を挙げることができる。X1
は、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2 −又
は−NHSO2 NH−を表す。 【0177】上記R1〜R4におけるハロゲン原子として
は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙
げることができる。上記R1〜R4、R5、R6における炭
化水素基としては、好ましくは直鎖、分岐、環状アルキ
ル基、有橋式炭化水素基を挙げることができる。直鎖状
あるいは分岐状アルキル基としては、炭素数1〜10個
の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好ましく、より好
ましくは炭素数1〜6個の直鎖状あるいは分岐状アルキ
ル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル
基、sec−ブチル基、t−ブチル基である。環状アル
キル基、有橋式炭化水素基としては、例えばシクロプロ
ピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマ
ンチル基、2−メチル−2−アダマンチル基、ノルボル
ニル基、ボロニル基、イソボロニル基、トリシクロデカ
ニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ
基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テ
トラシクロドデカニル基等を挙げることができる。 【0178】上記R1〜R4のうち少なくとも2つが結合
して形成する環としては、例えば、ラクトン環、シクロ
ペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプタン、シクロオ
クタン等の炭素数5〜12の環が挙げられる。上記R6
におけるアルコキシ基としては、好ましくはメトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数
1〜4個のものを挙げることができる。上記炭化水素
基、アルコキシ基は、更に置換基を有していてもよく、
置換基として、例えば、水酸基、カルボキシル基、シア
ノ基、ハロゲン原子(例えば塩素原子、臭素原子、フッ
素原子、沃素原子等)、アルコキシ基(好ましくは炭素
数1〜4、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基、ブトキシ基等)、アシル基(例えばホルミル基、
アセチル基等)、アシルオキシ基(例えばアセトキシ基
等)等を挙げることができる。 【0179】上記Aにおけるアルキレン基としては、下
記式で表される基を挙げることができる。 −〔C(Rb )(Rc )〕r − 式中、Rb 、Rc は、水素原子、アルキル基、置換アル
キル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、
両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ま
しくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基から選択される。置換アルキル基の置換基としては、
水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素
数1〜4)を挙げることができる。アルコキシ基として
は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ
基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。ハ
ロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原
子、沃素原子等を挙げることができる。rは1〜10の
整数を表す。 【0180】R5及びR6としてのラクトン残基として
は、例えば、以下の−Yで表されるものを挙げることが
できる。−Y基; 【0181】 【化72】 【0182】上記−Y基に於いて、R21〜R30は、各々
独立に、水素原子又はアルキル基を表す。a、bは、1
又は2を表す。上記R21〜R30に於けるアルキル基とし
ては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプ
ロピル基、ブチル基等を挙げることができる。R21〜R
30としてのアルキル基は置換基を有していてもよい。こ
の置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、
シアノ基、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原
子、フッソ素原子、沃素原子)、アルコキシ基(好まし
くは炭素数1〜4、例えばメトキシ基、エトキシ基、プ
ロポキシ基、ブトキシ基等)、アシル基(好ましくは炭
素数2〜5、例えば、ホルミル基、アセチル基等)、ア
シルオキシ基(好ましくは炭素数2〜5、例えばアセト
キシ基)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14、例
えばフェニル基)等を挙げることができる。 【0183】以下に一般式(IV)で表される繰り返し
単位の具体例を挙げるが、これらに限定されるものでは
ない。 【0184】 【化73】【0185】 【化74】 【化75】 【0186】 【化76】【0187】 【化77】 【0188】 【化78】 【0189】 【化79】【0190】 【化80】 【0191】 【化81】 【0192】 【化82】 【0193】 【化83】【0194】 【化84】【0195】 【化85】【0196】 【化86】【0197】 【化87】【0198】 【化88】【0199】 【化89】【0200】 【化90】 【0201】 【化91】【0202】 【化92】【0203】 【化93】【0204】 【化94】 【0205】 【化95】 【0206】(B)成分である酸分解性樹脂は、上記の
繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準
現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さら
にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱
性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を
含有することができる。 【0207】このような繰り返し構造単位としては、下
記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることが
できるが、これらに限定されるものではない。これによ
り、酸分解性樹脂に要求される性能、特に、(1)塗布
溶剤に対する溶解性、(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、(4)膜べり(親疎水性、アル
カリ可溶性基選択)、(5)未露光部の基板への密着
性、(6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能と
なる。このような単量体として、例えばアクリル酸エス
テル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、
メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル
類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和
結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 【0208】酸分解性樹脂中、一般式(I)で表される
繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中2〜5
0モル%が好ましく、より好ましくは4〜45モル%、
更に好ましくは6〜40モル%である。一般式(II)
で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単
位中15〜60モル%が好ましく、より好ましくは20
〜55モル%、更に好ましくは25〜50モル%であ
る。酸分解性基を有する繰り返し単位の総量は、全繰り
返し構造単位中20〜70モル%が好ましく、より好ま
しくは25〜65モル%、更に好ましくは30〜60モ
ル%である。一般式(pI)〜(pVI)で表される基を
有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中
10〜60モル%が好ましく、より好ましくは15〜5
0モル%、更に好ましくは20〜40モル%である。一
般式(III)で表される繰り返し単位の含有量は、全
繰り返し構造単位中3〜40モル%が好ましく、より好
ましくは5〜35モル%、更に好ましくは8〜40モル
%である。一般式(IV)で表される繰り返し単位の含
有量は、全繰り返し構造単位中3〜40モル%が好まし
く、より好ましくは5〜35モル%、更に好ましくは8
〜40モル%である。ラクトン残基又は脂環ラクトンを
有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中
5〜50モル%が好ましく、より好ましくは10〜40
モル%、更に好ましくは12〜30モル%である。尚、
本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光へ
の透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ま
しい。 【0209】本発明に用いる酸分解性樹脂は、常法に従
って(例えばラジカル重合)合成することができる。例
えば、一般的合成方法としては、モノマー種を、一括で
あるいは反応途中で反応容器に仕込み、これを必要に応
じ反応溶媒、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオ
キサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケ
トン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、さらには後
述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
トのような本発明の組成物を溶解する溶媒に溶解させ均
一とした後、窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で
必要に応じ加熱、市販のラジカル開始剤(アゾ系開始
剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。
所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応
終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法
で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は20重量%
以上であり、好ましくは30重量%以上、さらに好まし
くは40重量%以上である。反応温度は10℃〜150
℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好まし
くは50〜100℃である。 【0210】本発明に係る酸分解性樹脂の重量平均分子
量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ま
しくは1,000〜200,000、好ましくは3,0
00〜50,000、より好ましくは5,000〜3
0,000である。重量平均分子量が1,000未満で
は耐熱性やドライエッチング耐性の劣化が見られるため
余り好ましくなく、200,000を越えると現像性が
劣化したり、粘度が極めて高くなるため製膜性が劣化す
るなど余り好ましくない結果を生じる。 【0211】本発明のポジ型感光性組成物において、本
発明に係わる酸分解性樹脂の組成物全体中の配合量は、
全組成物の固形分中40〜99.99重量%が好まし
く、より好ましくは50〜99.97重量%である。 【0212】〔4〕(C)混合溶剤 本発明のポジ型感光性組成物は、(C)成分として混合
溶剤を含有する。この混合溶剤として、プロピレングリ
コールモノアルキルエーテルカルボキシレートのうち少
なくとも1種(A群の溶剤ともいう)と、プロピレング
リコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル及びアル
コキシプロピオン酸アルキルのうち少なくとも1種(B
群の溶剤ともいう)及び/又はγ−ブチロラクトン、エ
チレンカーボネート及びプロピレンカーボネート(C群
の溶剤ともいう)とを含有する混合溶剤を挙げることが
できる。即ち、(C)成分としては、A群の溶剤とB群
の溶剤との組み合わせ、A群の溶剤とC群の溶剤との組
み合わせ、A群の溶剤とB群の溶剤とC群の溶剤との組
み合わせを用いる。 【0213】プロピレングリコールモノアルキルエーテ
ルカルボキシレートとしては、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
ノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコー
ルモノエチルエーテルプロピオネートを好ましく挙げる
ことができる。 【0214】プロピレングリコールモノアルキルエーテ
ルとしては、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテルを好まし
く挙げることができる。乳酸アルキルとしては、乳酸メ
チル、乳酸エチルを好ましく挙げることができる。アル
コキシプロピオン酸アルキルとしては、3−エトキシプ
ロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、
3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピ
オン酸メチルを好ましく挙げることができる。 【0215】上記A群の溶剤とB群の溶剤の使用重量比
率(A:B)は、90:10〜15:85が好ましく、
より好ましくは85:15〜20:80であり、更に好
ましくは80:20〜25:75である。上記A群の溶
剤とC群の溶剤の使用重量比率(A:C)は、99.
9:0.1〜75:25が好ましく、より好ましくは9
9:1〜80:20であり、更に好ましくは97:3〜
85:15である。 【0216】この3種の溶剤を組み合わせる場合には、
C群の溶剤の使用重量比率は、全溶剤に対して0.1〜
25重量%が好ましく、より好ましくは1〜20重量
%、更に好ましくは3〜17重量%である。本発明にお
いて、上記各成分を含む組成物の固形分を、上記混合溶
剤に固形分濃度として3〜25重量%溶解することが好
ましく、より好ましくは5〜22重量%であり、更に好
ましくは7〜20重量%である。 【0217】本発明におけるプロピレングリコールモノ
アルキルエーテルカルボキシレートを含有する混合溶剤
の好ましい組み合わせとしては、 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メチルエーテル プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
γ−ブチロラクトン プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
エチレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
プロピレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
プロピレングリコールモノメチルエーテル+γ−ブチロ
ラクトン プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+γ−ブチロラクトン プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+γ−ブチロラクト
ン 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メチルエーテル+エチレンカ
ーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+エチレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+エチレンカーボネ
ート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
プロピレングリコールモノメチルエーテル+プロピレン
カーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+プロピレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+プロピレンカーボ
ネート である。 【0218】特に好ましい溶剤の組み合わせとしては、 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メチルエーテル+γ−ブチロ
ラクトン プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+γ−ブチロラクトン プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+γ−ブチロラクト
ン 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メチルエーテル+エチレンカ
ーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+エチレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+エチレンカーボネ
ート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
プロピレングリコールモノメチルエーテル+プロピレン
カーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
乳酸エチル+プロピレンカーボネート プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート+
3−エトキシエチルプロピオネート+プロピレンカーボ
ネート である。 【0219】本発明の上記の各混合溶剤は、本発明の効
果を妨げない範囲で、必須でない他の溶剤を添加しても
よい。このような他の溶剤の添加量は、一般的には、本
発明の各混合溶剤100重量部に対し、30重量部以下
である。他の溶剤としては、上記の各混合溶剤に必須な
溶剤として例示した溶剤に加え、エチレンジクロライ
ド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルエチ
ルケトン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラ
ヒドロフラン等を挙げることができる。 【0220】〔5〕(D)フッ素系及び/又はシリコン
系界面活性剤 本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、パターン倒れがな
く良好なプロファイルを形成する点で、フッ素系及び/
又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシ
リコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含
有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含
有することが好ましい。本発明のポジ型感光性組成物が
上記(F)界面活性剤とを含有することにより、250
nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、
良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ない
レジストパターンを与えることが可能となる。これらの
(F)界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特
開昭61- 226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170
950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8
-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号、米国特
許5405720号、同5360692号、同5529881号、同5296330
号、同5436098号、同5576143号、同 5294511号、同5824
451号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販
の界面活性剤をそのまま用いることもできる。使用でき
る市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、E
F303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住
友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F17
6、F189、R08(大日本インキ(株)製)、サーフロンS
−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子
(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル
(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面
活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリ
マーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界
面活性剤として用いることができる。 【0221】界面活性剤の使用量は、ポジ型感光性組成
物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.000
1〜2重量%、より好ましくは0.001〜1重量%で
ある。 【0222】〔6〕(E)酸分解性溶解阻止化合物 本発明のポジ型感光性組成物は、(E)酸の作用により
分解してアルカリ現像液中での溶解性を増大させる基を
有し、分子量3000以下の溶解阻止低分子化合物(以
下、「(E)酸分解性溶解阻止化合物」ともいう)を含
有することが好ましい。特に220nm以下の透過性を
低下させないため、Proceeding of SPIE, 2724,355 (19
96)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体
の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物
が(E)酸分解性溶解阻止化合物として好ましい。酸分
解性基、脂環式構造としては、上記酸分解性樹脂のとこ
ろで説明したものと同様のものが挙げられる。(E)酸
分解性溶解阻止化合物の添加量は、ポジ型感光性組成物
の全組成物の固形分に対し、好ましくは3〜50重量%
であり、より好ましくは5〜40重量%である。以下に
(E)酸分解性溶解阻止化合物の具体例を示すが、これ
らに限定されない。 【0223】 【化96】【0224】〔7〕(F)含窒素塩基性化合物 本発明のポジ型感光性組成物は、露光から加熱までの経
時による性能変化を低減するために、(F)含窒素塩基
性化合物を含有することが好ましい。好ましい構造とし
て、下記式(A)〜(E)で示される構造を挙げること
ができる。 【0225】 【化97】 【0226】ここでR250、R251及びR252は、各々独
立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1
〜6アミノアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアル
キル基又は炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリ
ール基であり、ここでR250とR251は互いに結合して環
を形成してもよい。 【0227】 【化98】【0228】(式中、R253、R254、R255及びR
256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基を示
す)。好ましい具体例としては、置換もしくは未置換の
グアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置
換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もし
くは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換の
インダーゾル、置換もしくは未置換のピラゾール、置換
もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリ
ミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未
置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリ
ン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未
置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミ
ノアルキルモルフォリン等が挙げられ、モノ、ジ、トリ
アルキルアミン、置換もしくは未置換のアニリン、置換
もしくは未置換のピペリジン、モノあるいはジエタノー
ルアミン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ
基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリ
ール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ
基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオ
キシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。 【0229】特に好ましい化合物として、グアニジン、
1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テト
ラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノ
ピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピ
リジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルア
ミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−ア
ミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピ
リジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ
−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4
−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペ
ラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−
(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノ
ピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノ
エチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メ
チルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−ト
リルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5
−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリ
ミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾ
リン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−
(2−アミノエチル)モルフォリン、1,5−ジアザビ
シクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザ
ビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、2,4,
5−トリフェニルイミダゾール、トリ(n−ブチル)ア
ミン、トリ(n−オクチル)アミン、N−フェニルジエ
タノールアミン、N−ヒドロキシエチルピペリジン、
2,6−ジイソプロピルアニリン、N−シクロヘキシル
−N’−モルホリノエチルチオ尿素等が挙げられるがこ
れに限定されるものではない。 【0230】これらの(F)含窒素塩基性化合物は、単
独であるいは2種以上一緒に用いられる。(F)含窒素
塩基性化合物の使用量は、感光性樹脂組成物の固形分を
基準として、通常、0.001〜10重量%、好ましく
は0.01〜5重量%である。0.001重量%未満で
は上記含窒素塩基性化合物の添加の効果が得られない。
一方、10重量%を超えると感度の低下や非露光部の現
像性が悪化する傾向がある。 【0231】〔8〕(G)アルカリ可溶性樹脂 本発明の組成物は、酸分解性基を含有していない、
(G)水に不溶でアルカリ現像液に可溶な樹脂を含有す
ることができ、これにより感度が向上する。本発明にお
いては、分子量1000〜20000程度のノボラック
樹脂類、分子量3000〜50000程度のポリヒドロ
キシスチレン誘導体をこのような樹脂として用いること
ができるが、これらは250nm以下の光に対して吸収
が大きいため、一部水素添加して用いるか、又は全樹脂
量の30重量%以下の量で使用するのが好ましい。ま
た、カルボキシル基をアルカリ可溶性基として含有する
樹脂も用いることができる。カルボキシル基を含有する
樹脂中にはドライエッチング耐性向上のために単環、又
は多環の脂環炭化水素基を有していることが好ましい。
具体的には酸分解性を示さない脂環式炭化水素構造を有
するメタクリル酸エステルと(メタ)アクリル酸の共重
合体あるいは末端にカルボキシル基を有する脂環炭化水
素基の(メタ)アクリル酸エステルの樹脂などを挙げる
ことができる。 【0232】〔9〕その他の添加剤 本発明のポジ型感光性組成物には、必要に応じてさらに
染料、可塑剤、上記(D)成分以外の界面活性剤、光増
感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等
を含有させることができる。本発明で使用できる現像液
に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2
個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,
000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有す
る場合は上記と同じ理由で脂環族又は脂肪族化合物が好
ましい。これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、
(A)酸分解性樹脂に対して2〜50重量%であり、さ
らに好ましくは5〜30重量%である。50重量%を越
えた添加量では、現像残渣が悪化し、また現像時にパタ
ーンが変形するという新たな欠点が発生して好ましくな
い。 【0233】このような分子量1000以下のフェノー
ル化合物は、例えば、特開平4−122938、特開平
2−28531、米国特許第4916210、欧州特許
第219294等に記載の方法を参考にして、当業者に
おいて容易に合成することができる。カルボキシル基を
有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコー
ル酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイ
ド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボ
ン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサ
ンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げ
られるがこれらに限定されるものではない。 【0234】本発明においては、上記(D)フッ素系及
び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を
加えることもできる。具体的には、ポリオキシエチレン
ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエー
テル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシ
エチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアル
キルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノー
ルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエー
テル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル
類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロッ
クコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタ
ンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソ
ルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、
ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エス
テル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレー
ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、
ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリ
オキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシ
エチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエ
チレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面
活性剤等を挙げることができる。これらの界面活性剤は
単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせ
で添加することもできる。 【0235】溶媒に溶解したポジ型感光性組成物は、所
定の基板上に次のようにして塗布する。すなわち、上記
感光性組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるよ
うな基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にス
ピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布する。
塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現
像する。このようにすると、良好なレジストパターンを
得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは
250nm以下、より好ましくは220nm以下の波長
の遠紫外線である。具体的には、KrFエキシマレーザ
ー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193n
m)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電
子ビーム等が挙げられる。 【0236】現像工程における現像液としては、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸
ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の
無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等
の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミ
ン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチ
ルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルア
ンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピ
ロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水
溶液を使用することができる。さらに、上記アルカリ性
水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使
用することもできる。 【0237】 【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明の範囲は実施例によっていささかも制
限されない。 【0238】樹脂(1)の合成 アセトキシエチルビニルエーテル、無水マレイン酸、ノ
ルボルネンカルボン酸tBuエステルをモル比で10/
50/40で反応容器に仕込み、テトラヒドロフランに
溶解し、固形分40%の溶液を調製した。これを窒素気
流下65℃で加熱した。反応温度が安定したところで和
光純薬社製ラジカル開始剤V−601を1mol%加え
反応を開始させた。14時間加熱した後、反応混合物を
テトラヒドロフランで2倍に希釈した後、反応混合液の
10倍容量のヘキサン/酢酸エチル=9/1合溶液に投
入し白色粉体を析出させた。析出した粉体を濾過取り出
しし、これをテトラヒドロフランに溶解し、10倍容量
のヘキサン/酢酸エチル=9/1混合溶媒に再沈し、析
出した白色粉体を濾取、乾燥、目的物である樹脂(1)
を得た。得られた樹脂(1)のGPCによる分子量分析
を試みたところ、ポリスチレン換算で9200(重量平
均)であった。また、NMRスペクトルより樹脂(1)
の組成はアセトキシエチルビニルエーテル/無水マレイ
ン酸/ノルボルネンカルボン酸tBuエステル=12/
51/37(モル比)であった。合成例(1)と同様の
方法で以下、樹脂(2)〜(12)を合成した。(繰り
返し単位は構造式の左からの順である。) 【0239】 【表1】【0240】以下に上記樹脂(1)〜(12)の構造を
示す。 【0241】 【化99】【0242】 【化100】【0243】 【化101】【0244】<レジスト調製> 実施例1〜12及び比較例1及び2 (ポジ型レジスト組成物の調製と評価)表2に示したよ
うに上記合成例で合成した樹脂(2g)、光酸発生剤
(表2中に示した量)、有機塩基性化合物(4mg)、必
要により界面活性剤(5mg)を配合し、固形分12重
量%となるように表2に示した溶剤に溶解した後、0.
1μmのミクロフィルターで濾過し、実施例1〜12と
比較例1及び2のポジ型レジスト組成物を調製した。
尚、表2における各成分について複数使用の際の比率は
重量比である。 【0245】 【表2】【0246】(表2の説明)樹脂R1は、特開2001
−200016号の合成例6(サンプル番号2)に従っ
て調製した下記の繰り返し単位を有する樹脂である。 【0247】 【化102】 【0248】酸発生剤は先に例示した化合物である。但
し、比較例1及び2で使用されたPAG1及び2は下記
の化合物である。 【0249】 【化103】 【0250】界面活性剤についての記号は下記を示す。 W1:メガファックF176(大日本インキ(株)製)
(フッ素系) W2:メガファックR08(大日本インキ(株)製)
(フッ素及びシリコーン系) W3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学
工業(株)製) W4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル W5:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)
製) 【0251】塩基性化合物についての記号は下記を示
す。 E1:1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−5−ノ
ネン(DBN) E2:N,N−ビス(2−ピドロキシエチル)アニリン E3:トリオクチルアミン E4:トリフェニルイミダゾール E5:アンチピリン E6:2,6−ジイソプロピルアニリン E7:トリイソブチルアミン E8:トリイソデシルアミン 【0252】溶剤についての記号は下記を示す。 S1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート S2:乳酸エチル S3:酢酸ブチル S4:2−ヘプタノン S5:プロピレングリコールモノメチルエーテル S6:エトキシプロピオン酸エチル S7:γ−ブチロラクトン S8:エチレンカーボネート S9:プロピレンカーボネート 【0253】(評価試験) 〔現像欠陥〕初めに 反射防止膜としてBrewer
Science社製ARC−29をスピンコーターを利
用してシリコンウエハー上に85nm塗布、乾燥した
後、その上に得られたポジ型レジスト組成物を塗布し、
130℃、90秒ベークして0.40μmの膜厚で塗設
した。次に、0.20μmコンタクトホールパターン
(Hole Duty比=1:3)のテストマスクを介
してArFエキシマレーザーステッパー(ISI社製A
rF露光機9300)により露光した後、露光後加熱を
130℃で90秒間行った。引き続き2.38重量%T
MAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液)で45秒間のパドル現像後、純水で20秒間水洗し
スピン乾燥した。こうして得られたサンプルの反射防止
膜上に残った現像欠陥の数を、ケーエルエー・テンコー
ル(株)製KLA−2112機により測定し、得られた
1次データ値を現像欠陥数とした。 【0254】〔サイドローブ光耐性〕反射防止膜として
Brewer Science社製ARC−29をスピ
ンコーターを利用してBare Si基板上に85nm
の膜厚で塗布した後、各レジスト膜を0.40μmに塗
布し、真空吸着式ホットプレートで130℃、60秒間
乾燥した。次に、0.180μmコンタクトホールパタ
ーン(Hole Duty比=1:10)のハーフトー
ンマスク(透過率80%)を介してISI社製ArFス
テッパーにより露光した。露光後、130℃、60秒間
の加熱処理を行い、引き続き2.38重量%TMAHで
60秒間のパドル現像後、純水で30秒間水洗しスピン
乾燥により画像を得た。この際、0.18μmの直径を
有するコンタクトホール(マスク)が0.14μmに再
現する露光量を最適露光量をEopt とし、更にサイドロ
ープ光がレジスト基板上に転写される最低露光量をEli
mit と定義し、それらの比Elimit /Eopt をサイドロ
ーブ光耐性の指標とした。この際、比較例1の値を1と
規格化し、それとの相対評価により他のサイドローブ光
耐性を示した。この値は大きい程サイドローブ光耐性が
優れ、小さい程劣ることを示す。 【0255】〔プロファイル〕反射防止膜としてBre
wer Science社製ARC−29をスピンコー
ターを利用してBare Si基板上に85nmの膜厚
で塗布した後、各レジスト膜を0.30μmに塗布し、
真空吸着式ホットプレートで130℃、60秒間乾燥し
た。次に、0.130μmのラインアンドスペース(ラ
イン/スペース=1/10)のマスクを介してISI社
製ArFステッパーにより露光した。露光後、130
℃、60秒間の加熱処理を行い、引き続き2.38重量
%TMAHで60秒間のパドル現像後、純水で30秒間
水洗しスピン乾燥により画像を得た。得られたパターン
の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して評価し
た。 【0256】〔パターン倒れ〕反射防止膜としてBre
wer Science社製ARC−29をスピンコー
ターを利用してBare Si基板上に85nmの膜厚
で塗布した後、各レジスト膜を0.30μmに塗布し、
真空吸着式ホットプレートで130℃、60秒間乾燥し
た。次に、0.130μmのラインアンドスペース(ラ
イン/スペース=1/1)のマスクを介してISI社製
ArFステッパーにより露光した。露光後、130℃、
60秒間の加熱処理を行い、引き続き2.38重量%T
MAHで60秒間のパドル現像後、純水で30秒間水洗
しスピン乾燥により画像を得た。オーバー露光時にパタ
ーン倒れが発生する最大の線幅をパターン倒れの指標と
した。結果を表3に示す。 【0257】 【表3】【0258】表3に示される結果より、本発明の組成物
は上記諸特性に優れていることがわかる。 【0259】 【発明の効果】本発明は、現像欠陥、サイドローブ光耐
性が著しく改善されたポジ型感光性組成物、更には、パ
ターン倒れを生じることがなく良好なプロファイルを形
成することができるポジ型感光性組成物を提供すること
ができる。従って、本発明のポジ型感光性組成物は、遠
紫外光、特にArFエキシマレーザー光を使用するミク
ロフォトファブリケ−ションに好適に使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/004 503 G03F 7/004 503A H01L 21/027 H01L 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA03 AA04 AB16 AC04 AC08 AD03 BE07 BE10 BG00 CB08 CB10 CB41 CC03 4J100 AE02P AE04P AE06P AE09P AE10P AK32Q AL08R AL08S AM43Q AM45Q AM47Q AR11R AR32P AR32R BA03P BA03Q BA03S BA05P BA06P BA10P BA11Q BA11S BA15P BA15R BA20R BA40S BA55Q BB01P BB18Q BC04P BC08P BC08Q BC09P BC09R BC09S BC12P BC12R BC53P BC53S CA04 CA05 CA06 JA38

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】(A)一般式(SI)で表される活性光線
    又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び、
    (B)一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式
    (II)で表される繰り返し単位を有し、酸の作用によ
    り分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹
    脂、及び(C)下記溶剤A群から選択される少なくとも
    1種と下記溶剤B群から選択される少なくとも1種を含
    有する混合溶剤、又は溶剤A群から選択される少なくと
    も1種と下記溶剤C群から選択される少なくとも1種と
    を含有する混合溶剤を含有することを特徴とするポジ型
    感光性組成物。 A群:プロピレングリコールモノアルキルエーテルアル
    コキシレート B群:プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳
    酸アルキル及びアルコキシプロピオン酸アルキル C群:γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート及び
    プロピレンカーボネート 【化1】 【化2】 一般式(SI)中、Rs4〜Rs6は、各々独立に、アル
    キル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシ
    カルボニル基、アシル基、アシロキシ基、ニトロ基、ハ
    ロゲン原子、水酸基、又はカルボキシル基を表す。 l:1〜5 m:0〜5 n:0〜5を表す。 l+m+n=1の時、Rs4はアルキル基、シクロアル
    キル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシ
    ル基、又はアシロキシ基を表す。 Xs-:R−SO3 -、 R:脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表す。 一般式(I)において、R1aは水素原子又は置換基を有
    していてもよい炭化水素基を表し、R2aは置換基を有し
    ていてもよい炭化水素基を表す。尚、R1aとR 2aとが互
    いに結合して環を形成してもよい。一般式(II)にお
    いて、Zは、−O−又は−N(R3a)−を表す。ここで
    3aは、水素原子、水酸基、アルキル基、ハロアルキル
    基又は−OSO2−R4aを表す。またR4aは、アルキル
    基、ハロアルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を
    表す。
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