JP3871024B2 - Resist material and pattern forming method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、置換可インデンと置換ノルボルナジエンカルボキシレートとの共重合体をベース樹脂としてレジスト材料に配合することにより、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、高感度で高解像性を有し、非常に優れたエッチング耐性を示す、特に超ＬＳＩ製造用及びフォトマスクの微細パターン形成材料として好適な化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、ＬＳＩの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールのより微細化の求めに応じて遠紫外線リソグラフィーが実用化されてきた。遠紫外線リソグラフィーは、０．５μｍ以下の加工も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形成が可能になる。
【０００３】
例えば、酸を触媒とした化学増幅ポジ型レジスト材料（特公平２−２７６６０号公報、特開昭６３−２７８２９号公報等記載）は、遠紫外線の光源として高輝度なＫｒＦエキシマレーザーを利用し、感度、解像性、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有した遠紫外線リソグラフィー用のレジスト材料である。
【０００４】
このような化学増幅ポジ型レジスト材料としては、ベースポリマー、酸発生剤からなる二成分系、ベースポリマー、酸発生剤、酸不安定基を有する溶解阻止剤からなる三成分系が知られている。
【０００５】
例えば、特開昭６２−１１５４４０号公報にはポリ−ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレンと酸発生剤からなるレジスト材料が提案され、この提案と類似したものとして特開平３−２２３８５８号公報に分子内にｔｅｒｔ−ブトキシ基を有する樹脂と酸発生剤からなる二成分系レジスト材料、更には特開平４−２１１２５８号公報にはメチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリル基含有ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤からなる二成分系のレジスト材料が提案されている。
【０００６】
更に、特開平６−１００４８８号公報にはポリ［３，４−ビス（２−テトラヒドロピラニルオキシ）スチレン］、ポリ［３，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ）スチレン］、ポリ［３，５−ビス（２−テトラヒドロピラニルオキシ）スチレン］等のポリジヒドロキシスチレン誘導体と酸発生剤からなるレジスト材料が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらレジスト材料のベース樹脂は、酸不安定基を側鎖に有するものであり、酸不安定基がｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基のように強酸で分解されるものであると、そのレジスト材料のパターン形状がＴ−トップ形状になり易く、一方、エトキシエチル基等のようなアルコキシアルキル基は弱酸で分解されるため、露光から加熱処理までの時間経過に伴ってパターン形状が著しく細るという欠点を有したり、側鎖にかさ高い基を有しているので、耐熱性が下がったり、感度及び解像度が満足できるものでないなど、いずれも問題を有しており、これらの複数の置換基を用いて欠点を補うなどの検討がなされている。
【０００８】
また、より高い透明性及び基板への密着性の実現と、基板までの裾引き改善、エッチング耐性向上のためヒドロキシスチレンと、（メタ）アクリル酸三級エステルとの共重合体を使用したレジスト材料も報告されている（特開平３−２７５１４９号公報、特開平６−２８９６０８号公報）が、この種のレジスト材料は耐熱性や、露光後のパターン形状が悪い等の問題があり、またエッチング耐性も満足できるものではなかった。
【０００９】
更に、現在では高解像度化が進むにつれ、レジストパターンの薄膜化も同時に進行し、これに伴い、より高いエッチング耐性を有するレジスト材料が望まれている。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来のレジスト材料を上回る高感度及び高解像度、露光余裕度、プロセス適応性を有し、露光後のパターン形状が良好であり、更に優れたエッチング耐性を示すレジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、インデンとノルボルナジエンとが共重合することを見出すと共に、下記一般式（１）、（２）又は（３）で示される繰り返し単位を有し、重量平均分子量が１，０００〜５００，０００の高分子化合物がポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として有効で、この高分子化合物と酸発生剤と有機溶剤とを含む化学増幅ポジ型レジスト材料が、レジスト膜の溶解コントラスト、解像性が高く、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好でありながら、より優れたエッチング耐性を示し、これらのことから実用性が高く、超ＬＳＩ用レジスト材料として非常に有効であることを知見した。
【００１２】
即ち、ノルボルナジエンが重合されたノルトリシクレンは主鎖に有橋環式炭化水素構造を持つものであり、主鎖が直鎖状の（メタ）アクリルに比べて、非常にエッチング耐性が高いこと、シクロオレフィン構造と芳香族基を併せ持つインデンとの共重合により、更にエッチング耐性を高めることが可能となることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１３】
従って、本発明は、下記のレジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
請求項１：
下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
【化４】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子、Ｒ³は酸不安定基を表す。また、ｍは０又は１〜４の正の整数であり、ｐ、ｑは正数である。）
請求項２：
下記一般式（２）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
【化５】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は前述の通りであるが、ｐ単位とｒ単位のＲ¹は同一であっても異なってもよく、Ｒ⁴は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。また、ｍは前述の通り、ｎは０又は１〜４の正の整数である。また、ｐ、ｑは前述の通りで、ｒは正数である。）
請求項３：
下記一般式（３）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
【化６】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ⁴は前述の通りであるが、ｐ単位とｒ単位とｓ単位のＲ¹は同一であっても異なってもよく、Ｒ³、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒも前述の通りである。また、ｏは０又は１〜４の正の整数であり、ｓは正数である。Ｘは酸素原子、硫黄原子、又は−ＮＲ−基であり、Ｒは水素原子、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はヒドロキシ基である。）
請求項４：
（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）ベース樹脂として請求項１、２又は３記載の高分子化合物、
（Ｃ）酸発生剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項５：
（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）ベース樹脂として請求項１、２又は３記載の高分子化合物、
（Ｃ）酸発生剤、
（Ｄ）溶解阻止剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項６：
更に、（Ｅ）添加剤として塩基性化合物を配合したことを特徴とする請求項４又は５記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項７：
請求項１乃至６のいずれか１項記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
【００１４】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のレジスト材料は、下記一般式（１）、（２）又は（３）で示される繰り返し単位を有する高分子化合物をベース樹脂として含有する。
【００１５】
【化７】

【００１６】
ここで、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ⁴は、それぞれ水素原子、ヒドロキシ基、好ましくは炭素数１〜１６、特に１〜１０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数１〜１６、特に１〜１２のアルコキシ基、又はハロゲン原子を示す。なお、アルコキシ基は、その水素原子の一部又は全部がアルキル基によって置換されていてもよい。
【００１７】
アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基等が挙げられ、また、置換可アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基等が挙げられるが、酸不安定基であってもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
Ｒ³は酸不安定基を示し、この具体例は後述する。
【００１８】
Ｘは酸素原子、硫黄原子、又は−ＮＲ−基を示し、Ｒは水素原子、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はヒドロキシ基である。
【００１９】
ｍ、ｎ、ｏはそれぞれ、０，１，２，３又は４であり、ｐ、ｑ、ｒ、ｓはそれぞれ正数で、これについては後述する。
【００２０】
上記繰り返し単位ｐを与えるモノマーとしては、下記（ｐ−１）〜（ｐ−１２）に示される置換又は非置換インデン誘導体が挙げられる。
【００２１】
【化８】

【００２２】
ここで、Ｒ⁵は炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０のアルキル基又は酸不安定基である。
【００２３】
また、繰り返し単位ｑを与えるモノマーとしては、下記（ｑ−１）に示される２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エステル置換体が挙げられる。
【００２４】
【化９】

【００２５】
なお、２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エステル置換体は、シクロペンタジエンとプロピオール酸エステルとのＤｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応によって合成することができる。
【００２６】
繰り返し単位ｓを与えるモノマーとしては、下記（ｓ−１）〜（ｓ−９）に示されるインドール誘導体、下記（ｓ−１０）〜（ｓ−１２）に示されるベンゾフラン誘導体、下記（ｓ−１３）〜（ｓ−１５）に示されるベンゾチオフェン誘導体を挙げることができる。
【００２７】
【化１０】

【００２８】
また、Ｒ³及びＲ⁵の酸不安定基としては種々選定されるが、特に下記式（Ａ−１）、（Ａ−２）で示される基、下記式（Ａ−３）で示される炭素数４〜４０の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数１〜６であるトリアルキルシリル基、炭素数４〜２０のオキソアルキル基等であることが好ましい。
【００２９】
【化１１】

【００３０】
式（Ａ−１）において、Ｒ³⁰は炭素数４〜２０、好ましくは４〜１５の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数１〜６のトリアルキルシリル基、炭素数４〜２０のオキソアルキル基又は上記一般式（Ａ−３）で示される基を示し、三級アルキル基として具体的には、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、１，１−ジエチルプロピル基、１−エチルシクロペンチル基、１−ブチルシクロペンチル基、１−エチルシクロヘキシル基、１−ブチルシクロヘキシル基、１−エチル−２−シクロペンテニル基、１−エチル−２−シクロヘキセニル基、２−メチル−２−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−ｔｅｒｔ−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、３−オキソシクロヘキシル基、４−メチル−２−オキソオキサン−４−イル基、５−メチル−２−オキソオキソラン−５−イル基等が挙げられる。ａ１は０〜６の整数である。
【００３１】
式（Ａ−２）において、Ｒ³¹、Ｒ³²は水素原子又は炭素数１〜１８、好ましくは１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−オクチル基等を例示できる。Ｒ³³は炭素数１〜１８、好ましくは１〜１０の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい１価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。
【００３２】
【化１２】

【００３３】
Ｒ³¹とＲ³²、Ｒ³¹とＲ³³、Ｒ³²とＲ³³とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはＲ³¹、Ｒ³²、Ｒ³³はそれぞれ炭素数１〜１８、好ましくは１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。
【００３４】
上記式（Ａ−１）の酸不安定基としては、具体的にはｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニルメチル基、１，１−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、１，１−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、１−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、１−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、１−エチル−２−シクロペンテニルオキシカルボニル基、１−エチル−２−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、１−エトキシエトキシカルボニルメチル基、２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、２−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。
【００３５】
更に、下記式（Ａ−１）−１〜（Ａ−１）−９で示される置換基を挙げることもできる。
【００３６】
【化１３】

【００３７】
ここで、Ｒ³⁷は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数６〜２０のアリール基、Ｒ³⁸は水素原子、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基である。
【００３８】
また、Ｒ³⁹は互いに同一又は異種の炭素数２〜１０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数６〜２０のアリール基である。
【００３９】
上記式（Ａ−２）で示される酸不安定基のうち、直鎖状又は分岐状のものとしては、下記式（Ａ−２）−１〜（Ａ−２）−２３のものを例示することができる。
【００４０】
【化１４】

【００４１】
【化１５】

【００４２】
上記式（Ａ−２）で示される酸不安定基のうち、環状のものとしては、テトラヒドロフラン−２−イル基、２−メチルテトラヒドロフラン−２−イル基、テトラヒドロピラン−２−イル基、２−メチルテトラヒドロピラン−２−イル基等が挙げられる。
【００４３】
また、一般式（Ａ−２ａ）あるいは（Ａ−２ｂ）で表される酸不安定基によってベース樹脂が分子間あるいは分子内架橋されていてもよい。
【００４４】
【化１６】

【００４５】
式中、Ｒ⁴⁰、Ｒ⁴¹は水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、Ｒ⁴⁰とＲ⁴¹は結合して環を形成してもよく、環を形成する場合にはＲ⁴⁰、Ｒ⁴¹は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ⁴²は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、ｂ、ｄは０又は１〜１０、好ましくは０又は１〜５の整数、ｃは１〜７の整数である。Ａは、（ｃ＋１）価の炭素数１〜５０の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Ｂは−ＣＯ−Ｏ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−又は−ＮＨＣＯＮＨ−を示す。
【００４６】
この場合、好ましくは、Ａは２〜４価の炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アルキルテトライル基、炭素数６〜３０のアリーレン基であり、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、ｃは好ましくは１〜３の整数である。
【００４７】
一般式（Ａ−２ａ）、（Ａ−２ｂ）で示される架橋型アセタール基は、具体的には下記式（Ａ−２）−２４〜（Ａ−２）−３１のものが挙げられる。
【００４８】
【化１７】

【００４９】
次に、式（Ａ−３）においてＲ³⁴、Ｒ³⁵、Ｒ³⁶は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基等の１価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよく、Ｒ³⁴とＲ³⁵、Ｒ³⁴とＲ³⁶、Ｒ³⁵とＲ³⁶とは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に、炭素数３〜２０の環を形成してもよい。
【００５０】
式（Ａ−３）に示される三級アルキル基としては、ｔｅｒｔ−ブチル基、トリエチルカルビル基、１−エチルノルボニル基、１−メチルシクロヘキシル基、１−エチルシクロペンチル基、２−（２−メチル）アダマンチル基、２−（２−エチル）アダマンチル基、ｔｅｒｔ−アミル基等を挙げることができる。
【００５１】
また、三級アルキル基としては、下記に示す式（Ａ−３）−１〜（Ａ−３）−１８を具体的に挙げることもできる。
【００５２】
【化１８】

【００５３】
式（Ａ−３）−１〜（Ａ−３）−１８中、Ｒ⁴³は同一又は異種の炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数６〜２０のフェニル基等のアリール基を示す。Ｒ⁴⁴、Ｒ⁴⁶は水素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。Ｒ⁴⁵は炭素数６〜２０のフェニル基等のアリール基を示す。
【００５４】
更に下記式（Ａ−３）−１９、（Ａ−３）−２０に示すように、２価以上のアルキレン基、アリーレン基であるＲ⁴⁷を含んで、ポリマーの分子内あるいは分子間が架橋されていてもよい。式（Ａ−３）−１９、（Ａ−３）−２０中、Ｒ⁴³は前述と同様、Ｒ⁴⁷は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、又はフェニレン基等のアリーレン基を示し、酸素原子や硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい。ｂ１は１〜３の整数である。
【００５５】
【化１９】

【００５６】
更に、式（Ａ−３）中のＲ³⁴、Ｒ³⁵、Ｒ³⁶は酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を有していてもよく、具体的には下記式（Ａ）−１〜（Ａ）−７に示すものを挙げることができる。
【００５７】
式（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）中のＲ³⁰、Ｒ³³、Ｒ³⁶は、フェニル基、ｐ−メチルフェニル基、ｐ−エチルフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基等のアルコキシ置換フェニル基等の非置換又は置換アリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等や、これらの基に酸素原子を有する、あるいは炭素原子に結合する水素原子が水酸基に置換されたり、２個の水素原子が酸素原子で置換されてカルボニル基を形成する下記式（Ａ）−１〜（Ａ）−７で示されるようなアルキル基、あるいは式（Ａ）−８、（Ａ）−９で示されるオキソアルキル基を挙げることができる。
【００５８】
【化２０】

【００５９】
また、Ｒ³の酸不安定基として用いられる各アルキル基がそれぞれ炭素数１〜６のトリアルキルシリル基としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル基等が挙げられる。
【００６０】
炭素数４〜２０のオキソアルキル基としては、３−オキソシクロヘキシル基、下記式で示される基が挙げられる。
【００６１】
【化２１】

【００６２】
本発明のレジスト材料のベース樹脂として用いられる高分子化合物の繰り返し単位として、ｐ単位とｑ単位は必須の単位であるが、
０．０２≦ｐ／（ｐ＋ｑ）≦０．７、特に０．０５≦ｐ／（ｐ＋ｑ）≦０．６
０．０５≦ｑ／（ｐ＋ｑ）≦０．９、特に０．１≦ｑ／（ｐ＋ｑ）≦０．８
であることが好ましい。
【００６３】
更に、一般式（２）に示されるように、密着性や現像液への溶解性を向上させるためにｒ単位を共重合させることができ、この場合０．０５≦ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．６の範囲であることが好ましい。更にドライエッチング耐性を向上させるためにｓ単位を共重合させることもできる。この場合、０．０１≦ｓ／（ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓ）≦０．６の範囲であることが好ましい。酸不安定基はｑ単位のＲ³が必須であるが、更に溶解コントラストを向上させるためにｐ単位、ｒ単位、ｓ単位のＲ¹が置換アルコキシ基であって、アルコキシ基のアルキル基が酸不安定基であってもよい。この時、酸不安定基はＲ³と同様のものを用いることができるが、ｐ単位、ｑ単位、ｒ単位、ｓ単位の酸不安定基がそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【００６４】
なお、式（１）〜（３）において、ｐ＋ｑ、ｐ＋ｑ＋ｒ、ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓは、０．２≦ｐ＋ｑ≦１．０、０．３≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１．０、０．４≦ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓ≦１．０が好ましい。
【００６５】
レジスト材料の特性を考慮すると、本発明の高分子化合物は、それぞれ重量平均分子量が１，０００〜５００，０００、好ましくは２，０００〜３０，０００である必要がある。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。
【００６６】
更に、本発明の高分子化合物においては、上記一般式（１）、（２）あるいは（３）の多成分共重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりする。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は１．０〜２．０、特に１．０〜１．５と狭分散であることが好ましい。
【００６７】
本発明においては、ｐ単位、ｑ単位、ｒ単位、ｓ単位の組成比率や分子量分布や分子量が異なる２つ以上のポリマーをブレンドすることも可能である。また、置換又は非置換のノボラック、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレン−（メタ）アクリル酸誘導体などとポリマーブレンドを行うことも可能である。本発明は、ｐ単位、ｑ単位、ｒ単位、ｓ単位に示される構成成分以外に、密着性やドライエッチング耐性、透明性を更に向上させるための他のモノマー成分を追加、共重合することも可能であり、ｐ＋ｑ、ｐ＋ｑ＋ｒ、ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓが１．０未満の場合、この他のモノマー単位を併せて、これらの和を１．０とすることができる。このモノマー成分としては、例えば、（メタ）アクリル誘導体、ノルボルネン誘導体、無水マレイン酸、マレイミド誘導体、アセナフテン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、ビニルアントラセン誘導体、ビニルエーテル誘導体、アリルエーテル誘導体、酢酸ビニル、（メタ）アクリロニトリル、ビニルピロリドン、テトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
【００６８】
本発明のレジスト材料に用いる高分子化合物を合成するには、ラジカル重合が最も一般的である。インデンはラジカル重合で重合しないが、（メタ）アクリル誘導体、インドール、ベンゾフランあるいはベンゾチオフェンと共重合が可能であり、スチレン、ヒドロキシスチレンとも共重合が可能である。更に、本発明に示されるようにノルボルナジエンカルボキシレートとの共重合が可能である。
【００６９】
これら高分子化合物を合成するには、１つの方法としてはインデンモノマーとノルボルナジエンカルボキシレートモノマーと（メタ）アクリル酸三級エステルモノマーと、インドールモノマー、ベンゾフランモノマー、ベンゾチオフェンモノマー、スチレンモノマーを、有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え加熱重合を行う。ヒドロキシ基を含むモノマーを共重合させることもできるが、アセトキシ基で置換させておき、得られた高分子化合物を有機溶剤中アルカリ加水分解を行い、アセトキシ基を脱保護した方が分子量を狭分散化できる利点がある。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル−２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは５０℃から８０℃に加熱して重合できる。反応時間としては２〜１００時間、好ましくは５〜２０時間である。アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また、反応温度としては−２０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは０．５〜２０時間である。
【００７０】
更に、このようにして得られた高分子化合物を単離後、フェノール性水酸基部分に対して、一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）で示される酸不安定基を導入することも可能である。例えば、高分子化合物のフェノール性水酸基をアルケニルエーテル化合物と酸触媒下反応させて、部分的にフェノール性水酸基がアルコキシアルキル基で保護された高分子化合物を得ることが可能である。
【００７１】
この時、反応溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。触媒の酸としては、塩酸、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩等が好ましく、その使用量は反応する高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して０．１〜１０モル％であることが好ましい。反応温度としては−２０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは０．５〜２０時間である。
【００７２】
また、ハロゲン化アルキルエーテル化合物を用いて、塩基の存在下、高分子化合物と反応させることにより、部分的にフェノール性水酸基がアルコキシアルキル基で保護された高分子化合物を得ることも可能である。
【００７３】
この時、反応溶媒としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は反応する高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。反応温度としては−５０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．５〜１００時間、好ましくは１〜２０時間である。
【００７４】
更に、上記式（Ａ−１）におけるａ＝０の酸不安定基の導入は、二炭酸ジアルキル化合物又はアルコキシカルボニルアルキルハライドと高分子化合物を溶媒中において塩基の存在下反応を行うことで可能である。反応溶媒としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。
【００７５】
塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は元の高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。
【００７６】
反応温度としては０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃である。反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００７７】
二炭酸ジアルキル化合物としては二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−アミル等が挙げられ、アルコキシカルボニルアルキルハライドとしてはｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルブロマイド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルエチルクロライド等が挙げられる。
但し、本発明は、これら合成手法に限定されるものではない。
【００７８】
本発明のレジスト材料は、特にポジ型として良好に使用され、上述した高分子化合物を含むものであるが、この場合、本発明のレジスト材料は、
（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）ベース樹脂として上記高分子化合物、
（Ｃ）酸発生剤、
更に必要により
（Ｄ）溶解阻止剤、
好ましくは
（Ｅ）塩基性化合物
を含有する化学増幅ポジ型レジスト材料として用いることが好ましい。
【００７９】
ここで、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料において、（Ａ）成分の有機溶剤としては、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、酢酸３−メトキシブチル、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、３−エトキシエチルプロピオネート、３−エトキシメチルプロピオネート、３−メトキシメチルプロピオネート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ジアセトンアルコール、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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、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プロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレング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エチルエーテル、３−メチル−３−メトキシブタノール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、γブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、テトラメチレンスルホン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。特に好ましいものは、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート、乳酸アルキルエステルである。これらの溶剤は単独でも２種以上混合してもよい。好ましい混合溶剤の例はプロピレングリコールアルキルエーテルアセテートと乳酸アルキルエステルである。なお、本発明におけるプロピレングリコールアルキルエーテルアセテートのアルキル基は炭素数１〜４のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられるが、中でもメチル基、エチル基が好適である。また、このプロピレングリコールアルキルエーテルアセテートには１，２置換体と１，３置換体があり、置換位置の組み合わせで３種の異性体があるが、単独あるいは混合物のいずれの場合でもよい。
【００８０】
また、上記の乳酸アルキルエステルのアルキル基は炭素数１〜４のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられるが、中でもメチル基、エチル基が好適である。
【００８１】
溶剤としてプロピレングリコールアルキルエーテルアセテートを添加する際には全溶剤に対して１０重量％以上とすることが好ましい。また、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートと乳酸アルキルエステルの混合溶剤を溶剤として用いる際には、その合計量が全溶剤に対して５０重量％以上であることが好ましい。この場合、更に好ましくは、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートを２０〜１００重量％、乳酸アルキルエステルを０〜８０重量％の割合とすることが好ましい。プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートが少ないと、塗布性劣化等の問題があり、多すぎると溶解性不十分、パーティクル、異物の発生の問題がある。乳酸アルキルエステルが少ないと特に酸発生材としてオニウム塩を添加している場合の溶解性が不十分、パーティクル、異物の増加等の問題があり、多すぎると粘度が高くなり塗布性が悪くなる上、保存安定性の劣化等の問題がある。
【００８２】
これら溶剤の添加量は、化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂１００重量部に対して３００〜２，０００重量部、好ましくは４００〜１，０００重量部であるが、既存の成膜方法で可能な濃度であればこれに限定されるものではない。
【００８３】
（Ｃ）成分の光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでもかまわない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミド型酸発生剤等がある。以下に詳述するがこれらは単独あるいは２種以上混合して用いることができる。
【００８４】
スルホニウム塩はスルホニウムカチオンとスルホネートの塩であり、スルホニウムカチオンとしてトリフェニルスルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ジフェニル（４−チオフェノキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、トリス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、２−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル２−ナフチルスルホニウム、４−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム、４−メトキシフェニルジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、２−オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニウム等が挙げられ、スルホネートとしては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのスルホニウム塩が挙げられる。
【００８５】
ヨードニウム塩はヨードニウムカチオンとスルホネートの塩であり、ジフェニルヨードニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウム等のアリールヨードニウムカチオンとスルホネートとしてトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのヨードニウム塩が挙げられる。
【００８６】
スルホニルジアゾメタンとしては、ビス（エチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（パーフルオロイソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）ジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブチルカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン、２−ナフチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニル−２−ナフトイルジアゾメタン、メチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタンとスルホニルカルボニルジアゾメタンが挙げられる。
【００８７】
Ｎ−スルホニルオキシイミド型光酸発生剤としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボン酸イミド、フタル酸イミド、シクロヘキシルジカルボン酸イミド、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸イミド、７−オキサビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸イミド等のイミド骨格とトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等の組み合わせの化合物が挙げられる。
【００８８】
ベンゾインスルホネート型光酸発生剤としては、ベンゾイントシレート、ベンゾインメシレート、ベンゾインブタンスルホネート等が挙げられる。
【００８９】
ピロガロールトリスルホネート型光酸発生剤としては、ピロガロール、フロログリシン、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノンのヒドロキシル基の全てをトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等で置換した化合物が挙げられる。
【００９０】
ニトロベンジルスルホネート型光酸発生剤としては、２，４−ジニトロベンジルスルホネート、２−ニトロベンジルスルホネート、２，６−ジニトロベンジルスルホネートが挙げられ、スルホネートとしては、具体的にトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられる。またベンジル側のニトロ基をトリフルオロメチル基で置き換えた化合物も同様に用いることができる。
【００９１】
スルホン型光酸発生剤の例としては、ビス（フェニルスルホニル）メタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）メタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）メタン、２，２−ビス（フェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（４−メチルフェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（２−ナフチルスルホニル）プロパン、２−メチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロピオフェノン、２−（シクロヘキシルカルボニル）−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン、２，４−ジメチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）ペンタン−３−オン等が挙げられる。
【００９２】
グリオキシム誘導体型の光酸発生剤の例としては、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（メタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（トリフルオロメタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（１，１，１−トリフルオロエタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｔｅｒｔ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（パーフルオロオクタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（シクロヘキシルスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−フルオロベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（キシレンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（カンファースルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【００９３】
中でも好ましく用いられる光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ビススルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミドである。
【００９４】
ポリマーに用いられる酸不安定基の切れ易さ等により最適な発生酸のアニオンは異なるが、一般的には揮発性がないもの、極端に拡散性の高くないものが選ばれる。この場合好適なアニオンは、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエンスルホン酸アニオン、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、２，２，２−トリフルオロエタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンである。
【００９５】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料における光酸発生剤（Ｃ）の添加量としては、レジスト材料中のベース樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量部、好ましくは１〜１０重量部である。上記光酸発生剤（Ｃ）は単独又は２種以上混合して用いることができる。更に露光波長における透過率が低い光酸発生剤を用い、その添加量でレジスト膜中の透過率を制御することもできる。
【００９６】
（Ｄ）成分の溶解阻止剤としては、重量平均分子量が１００〜１，０００で、かつ分子内にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均１０〜１００モル％の割合で置換した化合物が好ましい。なお、上記化合物の重量平均分子量は１００〜１，０００、好ましくは１５０〜８００である。溶解阻止剤の配合量は、ベース樹脂１００重量部に対して０〜５０重量部、好ましくは５〜５０重量部、より好ましくは１０〜３０重量部であり、単独又は２種以上を混合して使用できる。配合量が少ないと解像性の向上がない場合があり、多すぎるとパターンの膜減りが生じ、解像度が低下する傾向がある。
【００９７】
このような好適に用いられる（Ｄ）成分の溶解阻止剤の例としては、ビス（４−（２’−テトラヒドロピラニルオキシ）フェニル）メタン、ビス（４−（２’−テトラヒドロフラニルオキシ）フェニル）メタン、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）メタン、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）メタン、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）メタン、ビス（４−（１’−エトキシエトキシ）フェニル）メタン、ビス（４−（１’−エトキシプロピルオキシ）フェニル）メタン、２，２−ビス（４’−（２’’−テトラヒドロピラニルオキシ））プロパン、２，２−ビス（４’−（２’’−テトラヒドロフラニルオキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−（１’’−エトキシエトキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４’−（１’’−エトキシプロピルオキシ）フェニル）プロパン、４，４−ビス（４’−（２’’−テトラヒドロピラニルオキシ）フェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４’−（２’’−テトラヒドロフラニルオキシ）フェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４’−（１’’−エトキシエトキシ）フェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、４，４−ビス（４’−（１’’−エトキシプロピルオキシ）フェニル）吉草酸ｔｅｒｔブチル、トリス（４−（２’−テトラヒドロピラニルオキシ）フェニル）メタン、トリス（４−（２’−テトラヒドロフラニルオキシ）フェニル）メタン、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）メタン、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）メタン、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシメチルフェニル）メタン、トリス（４−（１’−エトキシエトキシ）フェニル）メタン、トリス（４−（１’−エトキシプロピルオキシ）フェニル）メタン、１，１，２−トリス（４’−（２’’−テトラヒドロピラニルオキシ）フェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−（２’’−テトラヒドロフラニルオキシ）フェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−（１’−エトキシエトキシ）フェニル）エタン、１，１，２−トリス（４’−（１’−エトキシプロピルオキシ）フェニル）エタン等が挙げられる。
【００９８】
（Ｅ）成分の塩基性化合物は、光酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適しており、このような塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
【００９９】
このような（Ｅ）成分の塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【０１００】
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
【０１０１】
また、混成アミン類としては、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体（例えば、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えば、ピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えば、オキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えば、チアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えば、イミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えば、ピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えば、ピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えば、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリジン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えば、キノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【０１０２】
更に、カルボキシル基を有する含窒素化合物としては、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えば、ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン等）などが例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として、３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノール、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
【０１０３】
更に下記一般式（Ｂ）−１で示される塩基性化合物から選ばれる１種又は２種以上を添加することもできる。
Ｎ（Ｘ）_n（Ｙ）_3-n （Ｂ）−１
式中、ｎ＝１、２又は３である。側鎖Ｘは同一でも異なってもよく、下記一般式（Ｘ）−１〜（Ｘ）−３で表すことができる。
【０１０４】
【化２２】

【０１０５】
側鎖Ｙは同一又は異種の水素原子又は直鎖状、分岐状もしくは環状の炭素数１〜２０のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、Ｘ同士が結合して環を形成してもよい。
【０１０６】
ここで、Ｒ³⁰⁰、Ｒ³⁰²、Ｒ³⁰⁵は炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であり、Ｒ³⁰¹、Ｒ³⁰⁴は水素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいてもよい。
【０１０７】
Ｒ³⁰³は単結合、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であり、Ｒ³⁰⁶は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいてもよい。
【０１０８】
一般式（Ｂ）−１で表される化合物は具体的には下記に例示される。
トリス（２−メトキシメトキシエチル）アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシメトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシプロポキシ）エチル｝アミン、トリス［２−｛２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ｝エチル］アミン、４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．８］ヘキサコサン、４，７，１３，１８−テトラオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．５．５］エイコサン、１，４，１０，１３−テトラオキサ−７，１６−ジアザビシクロオクタデカン、１−アザ−１２−クラウン−４、１−アザ−１５−クラウン−５、１−アザ−１８−クラウン−６、トリス（２−フォルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−ホルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−アセトキシエチル）アミン、トリス（２−プロピオニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−イソブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−バレリルオキシエチル）アミン、トリス（２−ピバロイルオキシキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（アセトキシアセトキシ）エチルアミン、トリス（２−メトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス［２−（２−オキソプロポキシ）エチル］アミン、トリス［２−（メトキシカルボニルメチル）オキシエチル］アミン、トリス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス［２−（シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス（２−メトキシカルボニルエチル）アミン、トリス（２−エトキシカルボニルエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−ヒドロキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−アセトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（４−ヒドロキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（４−ホルミルオキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（２−ホルミルオキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−メトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−メチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−メチルビス（２−ピバロイルオキシキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、Ｎ−エチルビス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、トリス（メトキシカルボニルメチル）アミン、トリス（エトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ブチルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ヘキシルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、β−（ジエチルアミノ）−δ−バレロラクトンを例示できるが、これらに制限されない。
【０１０９】
更に下記一般式（Ｂ）−２に示される環状構造を持つ塩基性化合物の１種あるいは２種以上を添加することもできる。
【化２３】

（式中、Ｘは前述の通り、Ｒ³⁰⁷は炭素数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基、スルフィドを１個あるいは複数個含んでいてもよい。）
【０１１０】
式（Ｂ）−２として具体的には、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピロリジン、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（メトキシメトキシ）エチル］モルホリン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピロリジン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピペリジン、４−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］モルホリン、酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、酢酸２−ピペリジノエチル、酢酸２−モルホリノエチル、ギ酸２−（１−ピロリジニル）エチル、プロピオン酸２−ピペリジノエチル、アセトキシ酢酸２−モルホリノエチル、メトキシ酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、４−［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、１−［２−（ｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（２−メトキシエトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−ピペリジノプロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸メチル、３−（チオモルホリノ）プロピオン酸メチル、２−メチル−３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸エチル、３−ピペリジノプロピオン酸メトキシカルボニルメチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−ヒドロキシエチル、３−モルホリノプロピオン酸２−アセトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル、３−モルホリノプロピオン酸テトラヒドロフルフリル、３−ピペリジノプロピオン酸グリシジル、３−モルホリノプロピオン酸２−メトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−（２−メトキシエトキシ）エチル、３−モルホリノプロピオン酸ブチル、３−ピペリジノプロピオン酸シクロヘキシル、α−（１−ピロリジニル）メチル−γ−ブチロラクトン、β−ピペリジノ−γ−ブチロラクトン、β−モルホリノ−δ−バレロラクトン、１−ピロリジニル酢酸メチル、ピペリジノ酢酸メチル、モルホリノ酢酸メチル、チオモルホリノ酢酸メチル、１−ピロリジニル酢酸エチル、モルホリノ酢酸２−メトキシエチルで挙げることができる。
【０１１１】
更に、下記一般式（Ｂ）−３〜（Ｂ）−６で表されるシアノ基を含む塩基性化合物を添加することができる。
【０１１２】
【化２４】

（式中、Ｘ、Ｒ³⁰⁷、ｎは前述の通り、Ｒ³⁰⁸、Ｒ³⁰⁹は同一又は異種の炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基である。）
【０１１３】
シアノ基を含む塩基は、具体的には３−（ジエチルアミノ）プロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−エチル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−テトラヒドロフルフリル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−シアノメチル−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−（シアノメチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（シアノメチル）アミノアセトニトリル、１−ピロリジンプロピオノニトリル、１−ピペリジンプロピオノニトリル、４−モルホリンプロピオノニトリル、１−ピロリジンアセトニトリル、１−ピペリジンアセトニトリル、４−モルホリンアセトニトリル、３−ジエチルアミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、３−ジエチルアミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピロリジンプロピオン酸シアノメチル、１−ピペリジンプロピオン酸シアノメチル、４−モルホリンプロピオン酸シアノメチル、１−ピロリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピペリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、４−モルホリンプロピオン酸（２−シアノエチル）が例示される。
【０１１４】
なお、塩基性化合物の配合量は全ベース樹脂１００重量部に対して０．００１〜２重量部、特に０．０１〜１重量部が好適である。配合量が０．００１重量部より少ないと配合効果がなく、２重量部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
【０１１５】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中には、更に、塗布性を向上させるための界面活性剤を加えることができる。
【０１１６】
界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、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リアルエーテル、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ン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ート、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のノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１，ＥＦ３０３，ＥＦ３５２（トーケムプロダクツ）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７２，Ｆ１７３（大日本インキ化学工業）、フロラードＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム）、アサヒガードＡＧ７１０，サーフロンＳ−３８１，Ｓ−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６、サーフィノールＥ１００４，ＫＨ−１０，ＫＨ−２０，ＫＨ−３０，ＫＨ−４０（旭硝子）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１，Ｘ−７０−０９２，Ｘ−７０−０９３（信越化学工業）、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリブローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業）が挙げられ、中でもＦＣ４３０、サーフロンＳ−３８１、サーフィノールＥ１００４，ＫＨ−２０，ＫＨ−３０が好適である。これらは単独あるいは２種以上の組み合わせで用いることができる。
【０１１７】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中の界面活性剤の添加量としては、レジスト材料組成物中のベース樹脂１００重量部に対して２重量部以下、好ましくは１重量部以下である。
【０１１８】
本発明の（Ａ）有機溶剤と、（Ｂ）上記一般式（１）、（２）又は（３）で示される高分子化合物と、（Ｃ）酸発生剤を含む化学増幅ポジ型レジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、特に限定されないが、公知のリソグラフィー技術を用いることができる。
【０１１９】
集積回路製造用の基板（Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、ＷＳｉ、ＢＰＳＧ、ＳＯＧ、有機反射防止膜、各種ＬｏｗＫ材料等）上にスピンコート、ロールコート、ブローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート、ノズルスキャン等の適当な塗布方法により塗布膜厚が０．１〜２．０μｍとなるように塗布し、ホットプレート上で６０〜１５０℃、１〜１０分間、好ましくは８０〜１２０℃、１〜５分間プリベークする。次いで、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、Ｘ線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線などから選ばれる光源、好ましくは３００ｎｍ以下の露光波長で目的とするパターンを所定のマスクを通じて露光を行う。露光量は１〜２００ｍＪ／ｃｍ²程度、好ましくは１〜１００ｍＪ／ｃｍ²程度となるように露光することが好ましい。ホットプレート上で６０〜１８０℃、１０秒〜５分間、好ましくは８０〜１５０℃、３０秒〜３分間ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）する。
【０１２０】
更に、０．１〜５％、好ましくは１〜３％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液の現像液を用い、１０秒〜３分間、好ましくは２０秒〜２分間、浸漬（ｄｉｐ）法、パドル（ｐｕｄｄｌｅ）法、スプレー（ｓｐｒａｙ）方等の常法により現像することにより基板上に目的のパターンが形成される。なお、本発明のレジスト材料は、特に高エネルギー線の中でも２５４〜１９３ｎｍの遠紫外線、１５７ｎｍの真空紫外線、電子線、軟Ｘ線、Ｘ線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線による微細パターンニングに最適である。また、上記範囲を上限及び下限から外れる場合は、目的のパターンを得ることができない場合がある。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明は、酸不安定基を有するノルボルナジエンカルボキシレート置換体とインデン置換体を共重合させて得られる高分子化合物をベース樹脂としてレジスト材料に配合することにより、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが高く、高感度で高解像性を有し、その上極めて優れたエッチング耐性を示し、特に超ＬＳＩ製造用あるいはマスク製造用の微細パターン形成材料として好適な化学増ポジ幅型レジスト材料等のレジスト材料を与えることが可能である。
【０１２２】
【実施例】
以下、合成例、比較合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【０１２３】
［合成例１］２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１）の合成
プロピオール酸ｔｅｒｔ−ブチル６３．０ｇに、ジシクロペンタジエンのクラッキングにより予め調製したシクロペンタジエン８０．０ｇを、３０℃で１．５時間かけて滴下した。滴下終了後７０℃に昇温し、１５時間撹拌した。減圧蒸留により精製を行い、２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル８４．６ｇを得た（沸点：８６−８８℃／６６６Ｐａ、収率８８％）。
【０１２４】
［合成例２］２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルシクロペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ２）の合成
プロピオール酸エチルシクロペンチル８５．０ｇに、ジシクロペンタジエンのクラッキングにより予め調製したシクロペンタジエン８０．０ｇを、３０℃で１．５時間かけて滴下した。滴下終了後７０℃に昇温し、１５時間撹拌した。減圧蒸留により精製を行い、２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルシクロペンチル１３０．５ｇを得た（沸点：１１４−１１７℃／２６６Ｐａ、収率７９％）。
【０１２５】
［合成例３］２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルノルボルニル（ｍｏｎｏｍｅｒ３）の合成
プロピオール酸エチル−２−ノルボルニル１３０．０ｇに、ジシクロペンタジエンのクラッキングにより予め調製したシクロペンタジエン８０．０ｇを、３０℃で１．５時間かけて滴下した。滴下終了後７０℃に昇温し、１５時間撹拌した。減圧蒸留により精製を行い、２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチル−２−ノルボルニル１３６．１ｇを得た（沸点：１３４−１３７℃／１３Ｐａ、収率６５％）。
【０１２６】
［合成例４］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル３８．５ｇ、６−アセトキシインデン３４．９ｇ、溶媒としてトルエンを８０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体５２ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体４２ｇを得た。
【０１２７】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル：６−ヒドロキシインデン＝５５：４５
重量平均分子量（Ｍｗ）＝５，２００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８８
これを（ポリマー１）とする。
【０１２８】
［合成例５］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルシクロペンチル３８．５ｇ、６−アセトキシインデン４６．４ｇ、溶媒としてトルエンを８０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体６２ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体５０ｇを得た。
【０１２９】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルシクロペンチル：６−ヒドロキシインデン＝５７：４３
重量平均分子量（Ｍｗ）＝４，８００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７５
これを（ポリマー２）とする。
【０１３０】
［合成例６］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルノルボルニル６０．２ｇ、６−アセトキシインデン４６．４ｇ、溶媒としてトルエンを１００ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体７５ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体６８ｇを得た。
【０１３１】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸エチルノルボルニル：６−ヒドロキシインデン＝５２：４８
重量平均分子量（Ｍｗ）＝４，１００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７１
これを（ポリマー３）とする。
【０１３２】
［合成例７］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル３８．５ｇ、６−アセトキシインデン３４．９ｇ、４−アセトキシスチレン９７．２ｇ、溶媒としてトルエンを１５０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体１２２ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体１０５ｇを得た。
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル：６−ヒドロキシインデン：４−ヒドロキシスチレン＝２５：１６：５９
重量平均分子量（Ｍｗ）＝１２，０５０
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．６６
これを（ポリマー４）とする。
【０１３３】
［合成例８］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル３８．５ｇ、インデン２３．５ｇ、４−アセトキシスチレン９７．２ｇ、溶媒としてトルエンを１５０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体１１１ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体９７ｇを得た。
【０１３４】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル：インデン：４−ヒドロキシスチレン＝２３：１５：６２
重量平均分子量（Ｍｗ）＝１０，６８０
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７５
これを（ポリマー５）とする。
【０１３５】
［合成例９］
２Ｌのフラスコに２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル３８．５ｇ、インデン２３．５ｇ、ベンゾフラン２２．５ｇ、４−アセトキシスチレン６４．８ｇ、溶媒としてトルエンを１５０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体１０５ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体９１ｇを得た。
【０１３６】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
２，５−ノルボルナジエン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル：インデン：ベンゾフラン：４−ヒドロキシスチレン＝２４：２２：２４：３０
重量平均分子量（Ｍｗ）＝１３，５００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．９５
これを（ポリマー６）とする。
【０１３７】
［比較合成例１］
２Ｌのフラスコを用いて、ポリヒドロキシスチレン（Ｍｗ＝１１，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０８）４０ｇをテトラヒドロフラン４００ｍＬに溶解し、メタンスルホン酸１．４ｇ、エチルビニルエーテル１２．３ｇを加え、室温下１時間反応し、アンモニア水（３０％）２．５ｇを加え、反応を停止させ、この反応溶液を酢酸水５Ｌを用いて晶出沈澱させ、更に２回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、４０℃で減圧乾燥し、白色重合体４７ｇを得た。得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
ヒドロキシスチレン：ｐ−エトキシエトキシスチレン＝６３．５：３６．５
重量平均分子量（Ｍｗ）＝１３，０００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．１０
これを（比較ポリマー１）とする。
【０１３８】
［比較合成例２］
２Ｌのフラスコにメタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル４３．０ｇ、４−アセトキシスチレン１１３．８ｇ、溶媒としてトルエンを１３０ｇ添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてＡＩＢＮを４．１ｇ加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。この反応溶液を１／２まで濃縮し、メタノール４．５Ｌ、水０．５Ｌの混合溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、６０℃で減圧乾燥し、白色重合体１２５ｇを得た。このポリマーをメタノール０．５Ｌ、テトラヒドロフラン１．０Ｌに再度溶解し、トリエチルアミン７０ｇ、水１５ｇを加え、脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン０．５Ｌに溶解し、上記と同様の沈澱、濾過、乾燥を行い、白色重合体１１２ｇを得た。
【０１３９】
得られた重合体を¹³Ｃ，¹Ｈ−ＮＭＲ、及び、ＧＰＣ測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
メタクリル酸ｔ−ブチル：４−ヒドロキシスチレン＝３２：６８
重量平均分子量（Ｍｗ）＝１２，４００
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７５
これを（比較ポリマー２）とする。
【０１４０】
［実施例、比較例］
露光パターニング評価
上記合成例、比較合成例で得られたポリマーを使用し、表１に示す組成でレジスト材料を調製し、下記方法で露光パターニングを評価した。結果を表１に示す。
【０１４１】
表１に示される組成で溶解させた溶液を０．２μｍサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。シリコンウエハーにＤＵＶ−３０（日産化学製）を５５ｎｍの膜厚で成膜した基板上にレジスト液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて１２０℃で９０秒間ベークし、レジストの厚みを３００ｎｍにした。
【０１４２】
これをエキシマレーザーステッパー（ニコン社、ＮＳＲ−Ｓ２０２Ａ，ＮＡ−０．６、σ０．７５、２／３輪帯照明）を用いて露光し、露光後直ちに１３０℃で９０秒間ベークし、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で６０秒間現像を行って、ポジ型のパターンを得た。
【０１４３】
得られたレジストパターンを次のように評価した。
評価方法：
０．２０μｍのラインアンドスペースを１：１で解像する露光量をレジストの感度として、この露光量において分離しているラインアンドスペースの最小線幅を評価レジストの解像度とした。
【０１４４】
【表１】

ＰＧＭＥＡ：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
【０１４５】
【化２５】

【０１４６】
耐ドライエッチング性評価
耐ドライエッチング性の試験では、ポリマー２ｇをＰＧＭＥＡ１０ｇに溶解させて０．２μｍサイズのフィルターで濾過したポリマー溶液をＳｉ基板にスピンコートで成膜し、３００ｎｍの厚さの膜にし、２系統の条件で評価した。結果を表２に示す。
（１）ＣＨＦ₃／ＣＦ₄系ガスでのエッチング試験
東京エレクトロン株式会社製ドライエッチング装置ＴＥ−８５００Ｐを用い、エッチング前後のポリマー膜の膜厚差を求めた。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 ４０．０Ｐａ
ＲＦパワー １，３００Ｗ
ギャップ ９ｍｍ
ＣＨＦ₃ガス流量 ３０ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＦ₄ガス流量 ３０ｍｌ／ｍｉｎ
Ａｒガス流量 １００ｍｌ／ｍｉｎ
時間 ６０ｓｅｃ
（２）Ｃｌ₂／ＢＣｌ₃系ガスでのエッチング試験
日電アネルバ株式会社製ドライエッチング装置Ｌ−５０７Ｄ−Ｌを用い、エッチング前後のポリマー膜の膜厚差を求めた。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 ４０．０Ｐａ
ＲＦパワー ３００Ｗ
ギャップ ９ｍｍ
Ｃｌ₂ガス流量 ３０ｍｌ／ｍｉｎ
ＢＣｌ₃ガス流量 ３０ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＨＦ₃ガス流量 １００ｍｌ／ｍｉｎ
Ｏ₂ガス流量 ２ｍｌ／ｍｉｎ
時間 ６０ｓｅｃ
【０１４７】
【表２】

【０１４８】
表１，２の結果より、本発明の高分子化合物を用いたレジスト材料は、十分な解像力と感度を満たし、エッチング後の膜厚差が小さいことより、非常に優れた耐ドライエッチング性を有していることがわかった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, by blending a copolymer of a replaceable indene and a substituted norbornadiene carboxylate into a resist material as a base resin, the alkali dissolution rate contrast before and after exposure is significantly high, and the sensitivity and resolution are high. In particular, the present invention relates to a chemically amplified positive resist material and a pattern forming method which exhibit extremely excellent etching resistance, and which are particularly suitable for use as a fine pattern forming material for VLSI manufacturing and for photomasks.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In recent years, with the higher integration and higher speed of LSI, deep ultraviolet lithography has been put into practical use in response to the demand for finer pattern rules. Far-ultraviolet lithography can process 0.5 μm or less, and when a resist material with low light absorption is used, it is possible to form a pattern having sidewalls that are nearly perpendicular to the substrate.
[0003]
For example, a chemically amplified positive resist material using an acid as a catalyst (described in JP-B-2-27660, JP-A-63-27829, etc.) uses a high-brightness KrF excimer laser as a deep ultraviolet light source, It is a resist material for deep ultraviolet lithography that has high sensitivity, resolution and dry etching resistance and has excellent characteristics.
[0004]
As such a chemically amplified positive resist material, a two-component system comprising a base polymer and an acid generator, a three-component system comprising a base polymer, an acid generator and a dissolution inhibitor having an acid labile group are known. .
[0005]
For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-115440 proposes a resist material comprising poly-p-tert-butoxystyrene and an acid generator. Japanese Patent Laid-Open No. 3-223858 discloses a resist material similar to this proposal. A two-component resist material composed of a resin having a tert-butoxy group and an acid generator, and further disclosed in JP-A-4-21258 is a polymethyl group containing a methyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a tetrahydropyranyl group, and a trimethylsilyl group. A two-component resist material composed of hydroxystyrene and an acid generator has been proposed.
[0006]
Further, JP-A-6-1000048 discloses poly [3,4-bis (2-tetrahydropyranyloxy) styrene], poly [3,4-bis (tert-butoxycarbonyloxy) styrene], poly [3, Resist materials comprising polydihydroxystyrene derivatives such as 5-bis (2-tetrahydropyranyloxy) styrene] and acid generators have been proposed.
[0007]
However, the base resin of these resist materials has an acid labile group in the side chain, and the acid labile group is decomposed with a strong acid such as tert-butyl group and tert-butoxycarbonyl group. The pattern shape of the resist material tends to be a T-top shape. On the other hand, an alkoxyalkyl group such as an ethoxyethyl group is decomposed by a weak acid, so that the pattern shape changes with time from exposure to heat treatment. It has the disadvantages of being extremely thin and has a bulky group in the side chain, so there are problems such as low heat resistance and unsatisfactory sensitivity and resolution. Studies have been made such as using a substituent of
[0008]
Resist materials that use a copolymer of hydroxystyrene and (meth) acrylic acid tertiary ester to achieve higher transparency and adhesion to the substrate, improve tailing to the substrate, and improve etching resistance Are also reported (JP-A-3-275149 and JP-A-6-289608), but this type of resist material has problems such as heat resistance and poor pattern shape after exposure, and etching resistance. Was not satisfactory.
[0009]
Furthermore, at present, as the resolution increases, the resist pattern becomes thinner at the same time, and accordingly, a resist material having higher etching resistance is desired.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, has higher sensitivity and higher resolution than conventional resist materials, exposure margin, process adaptability, good pattern shape after exposure, and excellent etching resistance. An object of the present invention is to provide a resist material exhibiting the above, in particular a chemically amplified positive resist material and a pattern forming method.
[0011]
Means for Solving the Problem and Embodiment of the Invention
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that indene and norbornadiene are copolymerized and has the repeating unit represented by the following general formula (1), (2) or (3). And a polymer compound having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000 is effective as a base resin for a positive resist material, particularly a chemically amplified positive resist material, and the polymer compound, an acid generator, an organic solvent, Chemically amplified positive resist material containing high resist contrast and resolution of resist film, exposure margin, excellent process adaptability, good pattern shape after exposure, and better etching resistance From these facts, it was found that the practicality is high and it is very effective as a resist material for VLSI.
[0012]
That is, nortricyclene obtained by polymerizing norbornadiene has a bridged cyclic hydrocarbon structure in the main chain, and has a very high etching resistance compared to (meth) acryl having a main chain in a straight chain. It has been found that the etching resistance can be further enhanced by copolymerization with the structure and indene having an aromatic group, and the present invention has been made.
[0013]
  Accordingly, the present invention provides the following resist material and pattern forming method.
Claim 1:
  A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (1) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
[Formula 4]

(Wherein R¹, R²Is a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, R^ThreeRepresents an acid labile group. M is a positive integer of 0 or 1 to 4, and p and q are positive numbers. )
Claim 2:
  A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (2) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
[Chemical formula 5]

(Wherein R¹, R², R^ThreeIs as described above, but R of p unit and r unit.¹May be the same or different and R^FourRepresents a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom. M is 0 or a positive integer of 1 to 4 as described above. P and q are as described above, and r is a positive number. )
Claim 3:
  A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (3) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
[Chemical 6]

(Wherein R¹, R², R^FourIs as described above, but R of p unit, r unit and s unit.¹May be the same or different and R^Three, M, n, P, q, rIs as described above. Moreover, o is a positive integer of 0 or 1-4, and s is a positive number. X is an oxygen atom, a sulfur atom, or a —NR— group, and R is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a hydroxy group. )
Claim 4:
(A) an organic solvent,
(B) The polymer compound according to claim 1, 2 or 3, as a base resin,
(C) Acid generator
A chemically amplified positive resist material comprising:
Claim 5:
(A) an organic solvent,
(B) The polymer compound according to claim 1, 2 or 3, as a base resin,
(C) an acid generator,
(D) Dissolution inhibitor
A chemically amplified positive resist material comprising:
Claim 6:
  6. The chemically amplified positive resist composition according to claim 4, further comprising (E) a basic compound as an additive.
Claim 7:
  A step of applying the resist material according to any one of claims 1 to 6 on a substrate, a step of exposing to high energy rays or an electron beam through a photomask after the heat treatment, and a heat treatment if necessary. And a step of developing using a developing solution.
[0014]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The resist material of the present invention contains, as a base resin, a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (1), (2) or (3).
[0015]
[Chemical 7]

[0016]
Where R¹, R², R^FourAre each a hydrogen atom, a hydroxy group, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, particularly 1 to 10 carbon atoms, preferably an alkoxy group having 1 to 16 carbon atoms, particularly 1 to 12 carbon atoms, or halogen. Indicates an atom. In the alkoxy group, part or all of the hydrogen atoms may be substituted with an alkyl group.
[0017]
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group. Examples of the substituted alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and the like. Group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, t-butoxy group and the like, but may be an acid labile group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.
R^ThreeRepresents an acid labile group, and specific examples thereof will be described later.
[0018]
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a —NR— group, and R represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a hydroxy group.
[0019]
m, n, and o are each 0, 1, 2, 3, or 4, and p, q, r, and s are positive numbers, which will be described later.
[0020]
Examples of the monomer that gives the repeating unit p include substituted or unsubstituted indene derivatives represented by the following (p-1) to (p-12).
[0021]
[Chemical 8]

[0022]
Where R^FiveIs an alkyl group or an acid labile group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms.
[0023]
Moreover, as a monomer which gives the repeating unit q, the 2, 5- norbornadiene-2-carboxylic acid ester substituted body shown by following (q-1) is mentioned.
[0024]
[Chemical 9]

[0025]
The 2,5-norbornadiene-2-carboxylic acid ester-substituted product can be synthesized by a Diels-Alder reaction between cyclopentadiene and propiolic acid ester.
[0026]
As the monomer that gives the repeating unit s, indole derivatives represented by the following (s-1) to (s-9), benzofuran derivatives represented by the following (s-10) to (s-12), (s-13) Benzothiophene derivatives represented by () to (s-15).
[0027]
Embedded image

[0028]
R^ThreeAnd R^FiveAs the acid labile group, various groups are selected. In particular, groups represented by the following formulas (A-1) and (A-2) and tertiary groups having 4 to 40 carbon atoms represented by the following formula (A-3) An alkyl group, a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and the like are preferable.
[0029]
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[0030]
In the formula (A-1), R³⁰Is a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, each alkyl group is a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, or the above general formula (A- 3), and the tertiary alkyl group specifically includes a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-diethylpropyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, a 1-butylcyclopentyl group, 1 -Ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexenyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, etc. Specific examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, dimethyl-tert-butylsilyl group, etc. Specifically, the 3-oxo-cyclohexyl group, 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, and 5-methyl-2-oxooxolan-5-yl group. a1 is an integer of 0-6.
[0031]
In formula (A-2), R³¹, R³²Represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or an n-butyl group. , Sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group and the like. R³³Represents a monovalent hydrocarbon group which may have a hetero atom such as an oxygen atom having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyl group, and these hydrogen atoms In which a part of them is substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, or the like. Specific examples include the following substituted alkyl groups.
[0032]
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[0033]
R³¹And R³², R³¹And R³³, R³²And R³³May form a ring, and in the case of forming a ring, R³¹, R³², R³³Each represents a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms.
[0034]
Specific examples of the acid labile group of the above formula (A-1) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1 -Diethylpropyloxycarbonyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl Examples include 2-cyclopentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like.
[0035]
Furthermore, the substituent shown by following formula (A-1) -1-(A-1) -9 can also be mentioned.
[0036]
Embedded image

[0037]
Where R³⁷Are the same or different from each other, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, R³⁸Is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
[0038]
R³⁹Are the same or different, C2-C10 linear, branched or cyclic alkyl groups, or C6-C20 aryl groups.
[0039]
Of the acid labile groups represented by the above formula (A-2), examples of the linear or branched groups include those of the following formulas (A-2) -1 to (A-2) -23. be able to.
[0040]
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[0041]
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[0042]
Among the acid labile groups represented by the above formula (A-2), the cyclic ones include tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, 2- Examples thereof include a methyltetrahydropyran-2-yl group.
[0043]
Further, the base resin may be intermolecularly or intramolecularly crosslinked by an acid labile group represented by the general formula (A-2a) or (A-2b).
[0044]
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[0045]
Where R⁴⁰, R⁴¹Represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Or R⁴⁰And R⁴¹May combine to form a ring, and in the case of forming a ring, R⁴⁰, R⁴¹Represents a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. R⁴²Is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, b and d are 0 or 1 to 10, preferably 0 or an integer of 1 to 5, and c is an integer of 1 to 7. A represents a (c + 1) -valent aliphatic or alicyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group, and these groups may intervene a hetero atom, Alternatively, a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group or a fluorine atom. B represents —CO—O—, —NHCO—O— or —NHCONH—.
[0046]
In this case, preferably, A is a divalent to tetravalent C1-20 linear, branched or cyclic alkylene group, an alkyltriyl group, an alkyltetrayl group, or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms. In these groups, a hetero atom may be interposed, and a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, an acyl group, or a halogen atom. C is preferably an integer of 1 to 3.
[0047]
Specific examples of the crosslinked acetal groups represented by the general formulas (A-2a) and (A-2b) include those represented by the following formulas (A-2) -24 to (A-2) -31.
[0048]
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[0049]
Next, R in the formula (A-3)³⁴, R³⁵, R³⁶Is a monovalent hydrocarbon group such as a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain heteroatoms such as oxygen, sulfur, nitrogen and fluorine, R³⁴And R³⁵, R³⁴And R³⁶, R³⁵And R³⁶And may combine with each other to form a ring having 3 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which they are bonded.
[0050]
As the tertiary alkyl group represented by the formula (A-3), a tert-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-ethylnorbornyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, 2- (2- A methyl) adamantyl group, a 2- (2-ethyl) adamantyl group, a tert-amyl group, and the like.
[0051]
Moreover, as a tertiary alkyl group, the formula (A-3) -1-(A-3) -18 shown below can also be specifically mentioned.
[0052]
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[0053]
In formulas (A-3) -1 to (A-3) -18, R⁴³Are the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, such as linear, branched or cyclic alkyl groups, or phenyl groups having 6 to 20 carbon atoms. R⁴⁴, R⁴⁶Represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R⁴⁵Represents an aryl group such as a phenyl group having 6 to 20 carbon atoms.
[0054]
Further, as shown in the following formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, R which is a divalent or higher valent alkylene group or arylene group⁴⁷Intramolecular or intermolecular molecules of the polymer may be crosslinked. In formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, R⁴³Is the same as above, R⁴⁷Represents an arylene group such as a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a phenylene group, and may contain a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. b1 is an integer of 1 to 3.
[0055]
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[0056]
Further, R in the formula (A-3)³⁴, R³⁵, R³⁶May have heteroatoms such as oxygen, nitrogen and sulfur, and specific examples thereof include those represented by the following formulas (A) -1 to (A) -7.
[0057]
R in formulas (A-1), (A-2), and (A-3)³⁰, R³³, R³⁶Is an unsubstituted or substituted aryl group such as an alkoxy-substituted phenyl group such as a phenyl group, a p-methylphenyl group, a p-ethylphenyl group or a p-methoxyphenyl group, an aralkyl group such as a benzyl group or a phenethyl group, or the like The following formulas (A) -1 to (A) in which a hydrogen atom having an oxygen atom in the group or a hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted with a hydroxyl group, or two hydrogen atoms are substituted with an oxygen atom to form a carbonyl group ) -7, or an oxoalkyl group represented by formulas (A) -8 and (A) -9.
[0058]
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[0059]
R^ThreeExamples of the trialkylsilyl group in which each alkyl group used as the acid labile group has 1 to 6 carbon atoms include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, and tert-butyldimethylsilyl group.
[0060]
Examples of the oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms include a 3-oxocyclohexyl group and a group represented by the following formula.
[0061]
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[0062]
As the repeating unit of the polymer compound used as the base resin of the resist material of the present invention, the p unit and the q unit are essential units.
0.02 ≦ p / (p + q) ≦ 0.7, especially 0.05 ≦ p / (p + q) ≦ 0.6
0.05 ≦ q / (p + q) ≦ 0.9, especially 0.1 ≦ q / (p + q) ≦ 0.8
It is preferable that
[0063]
Furthermore, as shown in the general formula (2), r units can be copolymerized in order to improve adhesion and solubility in a developer, and in this case, 0.05 ≦ r / (p + q + r) ≦ 0. Is preferably in the range of .6. Furthermore, s units can be copolymerized in order to improve dry etching resistance. In this case, the range is preferably 0.01 ≦ s / (p + q + r + s) ≦ 0.6. The acid labile group is q-unit R^ThreeIs essential, but in order to further improve the dissolution contrast, R in p units, r units, and s units.¹May be a substituted alkoxy group, and the alkyl group of the alkoxy group may be an acid labile group. At this time, the acid labile group is R^ThreeThe acid labile groups of the p unit, q unit, r unit and s unit may be the same or different.
[0064]
In the formulas (1) to (3), p + q, p + q + r, and p + q + r + s are preferably 0.2 ≦ p + q ≦ 1.0, 0.3 ≦ p + q + r ≦ 1.0, and 0.4 ≦ p + q + r + s ≦ 1.0. .
[0065]
Considering the characteristics of the resist material, the polymer compound of the present invention needs to have a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 30,000, respectively. If the weight average molecular weight is too small, the resist material is inferior in heat resistance. If the weight average molecular weight is too large, the alkali solubility is lowered, and a trailing phenomenon is likely to occur after pattern formation.
[0066]
Further, in the polymer compound of the present invention, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the multicomponent copolymer of the general formula (1), (2) or (3) is wide, a low molecular weight or high molecular weight polymer is used. Therefore, after exposure, foreign matter is seen on the pattern or the shape of the pattern is deteriorated. Therefore, since the influence of such molecular weight and molecular weight distribution tends to increase as the pattern rule becomes finer, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the multi-component copolymer to be used is obtained. The molecular weight distribution is preferably from 1.0 to 2.0, particularly preferably from 1.0 to 1.5 and narrow dispersion.
[0067]
In the present invention, it is also possible to blend two or more polymers having different composition ratios, molecular weight distributions and molecular weights of p units, q units, r units, and s units. It is also possible to perform polymer blending with a substituted or unsubstituted novolak, polyhydroxystyrene, polyhydroxystyrene- (meth) acrylic acid derivative and the like. In the present invention, in addition to the constituent components shown in the p unit, q unit, r unit, and s unit, other monomer components for further improving adhesion, dry etching resistance, and transparency may be added and copolymerized. When p + q, p + q + r, and p + q + r + s are less than 1.0, the other monomer units can be combined and the sum of these can be 1.0. Examples of this monomer component include (meth) acryl derivatives, norbornene derivatives, maleic anhydride, maleimide derivatives, acenaphthene derivatives, vinyl naphthalene derivatives, vinyl anthracene derivatives, vinyl ether derivatives, allyl ether derivatives, vinyl acetate, (meth) acrylonitrile, Examples include vinyl pyrrolidone and tetrafluoroethylene.
[0068]
In order to synthesize a polymer compound used in the resist material of the present invention, radical polymerization is the most common. Indene is not polymerized by radical polymerization, but can be copolymerized with (meth) acryl derivatives, indole, benzofuran or benzothiophene, and can also be copolymerized with styrene and hydroxystyrene. Furthermore, it is possible to copolymerize with norbornadiene carboxylate as shown in the present invention.
[0069]
To synthesize these polymer compounds, one method is to use indene monomer, norbornadiene carboxylate monomer, (meth) acrylic acid tertiary ester monomer, indole monomer, benzofuran monomer, benzothiophene monomer, styrene monomer, organic solvent Inside, a radical initiator is added to carry out heat polymerization. Monomers containing a hydroxy group can be copolymerized, but the molecular weight is narrowly dispersed by replacing the acetoxy group with an acetoxy group and subjecting the resulting polymer compound to alkali hydrolysis in an organic solvent to deprotect the acetoxy group. There is an advantage that can be realized. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropionate), Examples thereof include benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, and the polymerization is preferably carried out by heating from 50 ° C to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. Ammonia water, triethylamine, etc. can be used as the base during the alkali hydrolysis. The reaction temperature is −20 to 100 ° C., preferably 0 to 60 ° C., and the reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.
[0070]
Furthermore, after isolating the polymer compound thus obtained, acid instability represented by general formulas (A-1), (A-2), and (A-3) with respect to the phenolic hydroxyl group It is also possible to introduce groups. For example, it is possible to obtain a polymer compound in which the phenolic hydroxyl group is partially protected with an alkoxyalkyl group by reacting the phenolic hydroxyl group of the polymer compound with an alkenyl ether compound in the presence of an acid catalyst.
[0071]
At this time, the reaction solvent is preferably an aprotic polar solvent such as dimethylformamide, dimethylacetamide, tetrahydrofuran or ethyl acetate, and may be used alone or in combination. As the acid of the catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid, trifluoromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid pyridinium salt and the like are preferable, and the amount used thereof is the phenolic hydroxyl group of the polymer compound to be reacted. It is preferable that a hydrogen atom is 0.1-10 mol% with respect to 1 mol of the whole hydroxyl group. The reaction temperature is −20 to 100 ° C., preferably 0 to 60 ° C., and the reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.
[0072]
It is also possible to obtain a polymer compound in which a phenolic hydroxyl group is partially protected with an alkoxyalkyl group by reacting with a polymer compound in the presence of a base using a halogenated alkyl ether compound.
[0073]
At this time, the reaction solvent is preferably an aprotic polar solvent such as acetonitrile, acetone, dimethylformamide, dimethylacetamide, tetrahydrofuran, or dimethylsulfoxide, and may be used alone or in combination. As the base, triethylamine, pyridine, diisopropylamine, potassium carbonate and the like are preferable, and the amount used is 10 mol% or more of the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of the polymer compound to be reacted with respect to 1 mol of the total hydroxyl group. Is preferred. The reaction temperature is −50 to 100 ° C., preferably 0 to 60 ° C., and the reaction time is 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 20 hours.
[0074]
Furthermore, introduction of an acid labile group of a = 0 in the above formula (A-1) is possible by reacting a dialkyl dicarbonate compound or alkoxycarbonylalkyl halide with a polymer compound in a solvent in the presence of a base. is there. The reaction solvent is preferably an aprotic polar solvent such as acetonitrile, acetone, dimethylformamide, dimethylacetamide, tetrahydrofuran, or dimethyl sulfoxide, and may be used alone or in admixture of two or more.
[0075]
As the base, triethylamine, pyridine, imidazole, diisopropylamine, potassium carbonate and the like are preferable, and the amount used is 10 mol% or more of the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of the original polymer compound with respect to 1 mol of the total hydroxyl group. Preferably there is.
[0076]
The reaction temperature is 0 to 100 ° C, preferably 0 to 60 ° C. The reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours.
[0077]
Examples of the dialkyl dicarbonate compound include di-tert-butyl dicarbonate and di-tert-amyl dicarbonate. Examples of the alkoxycarbonylalkyl halide include tert-butoxycarbonylmethyl chloride, tert-amyloxycarbonylmethyl chloride, and tert-butoxy. Examples thereof include carbonylmethyl bromide and tert-butoxycarbonylethyl chloride.
However, the present invention is not limited to these synthesis methods.
[0078]
The resist material of the present invention is particularly well used as a positive type and contains the above-described polymer compound. In this case, the resist material of the present invention is
(A) an organic solvent,
(B) the polymer compound as a base resin,
(C) an acid generator,
If necessary
(D) a dissolution inhibitor,
Preferably
(E) Basic compound
It is preferably used as a chemically amplified positive resist material containing.
[0079]
Here, in the chemically amplified positive resist material of the present invention, the organic solvent of component (A) is butyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone. 3-ethoxyethyl propionate, 3-ethoxymethyl propionate, 3-methoxymethyl propionate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diacetone alcohol, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Noethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate , Methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, tetramethylene sulfone and the like, but are not limited thereto. Particularly preferred are propylene glycol alkyl ether acetate and alkyl lactate. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of preferred mixed solvents are propylene glycol alkyl ether acetate and alkyl lactate ester. In addition, although the alkyl group of the propylene glycol alkyl ether acetate in this invention has a C1-C4 thing, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group etc., a methyl group and an ethyl group are suitable especially. In addition, this propylene glycol alkyl ether acetate has a 1,2-substituent and a 1,3-substituent, and there are three types of isomers depending on the combination of substitution positions, but either one or a mixture may be used.
[0080]
In addition, examples of the alkyl group of the lactic acid alkyl ester include those having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Among them, a methyl group and an ethyl group are preferable.
[0081]
When propylene glycol alkyl ether acetate is added as a solvent, it is preferably 10% by weight or more based on the total solvent. Moreover, when using the mixed solvent of propylene glycol alkyl ether acetate and the alkyl lactate ester as a solvent, it is preferable that the total amount is 50 weight% or more with respect to all the solvents. In this case, it is more preferable that propylene glycol alkyl ether acetate is 20 to 100% by weight, and lactate alkyl ester is preferably 0 to 80% by weight. When there are few propylene glycol alkyl ether acetates, there exists a problem of applicability | degradability, etc., when there are too many, there exists a problem of insufficient solubility, generation | occurrence | production of a particle | grain and foreign material. If the amount of lactate alkyl ester is small, especially when an onium salt is added as an acid generator, there are problems such as insufficient solubility and an increase in particles and foreign matters. There are problems such as deterioration of storage stability.
[0082]
The amount of these solvents added is 300 to 2,000 parts by weight, preferably 400 to 1,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin of the chemically amplified positive resist material. The concentration is not limited to this as long as the concentration is high.
[0083]
As the photoacid generator of component (C), any compound can be used as long as it generates an acid upon irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide type acid generators, and the like. Although described in detail below, these can be used alone or in combination of two or more.
[0084]
The sulfonium salt is a salt of a sulfonium cation and a sulfonate. As the sulfonium cation, triphenylsulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (4-tert-butoxyphenyl) are used. ) Sulfonium, (3-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (3-tert-butoxyphenyl) sulfonium, (3,4-ditert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium Bis (3,4-ditert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (3,4-ditert-butoxyphenyl) sulfonium, diphenyl (4-thi Phenoxyphenyl) sulfonium, (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium , Tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, 2-naphthyldiphenylsulfonium, dimethyl 2-naphthylsulfonium, 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium, 4-methoxyphenyldimethylsulfonium, trimethylsulfonium, 2-oxocyclohexylcyclohexylmethylsulfonium, trinaphthyl Examples include sulfonium and tribenzylsulfonium, and examples of sulfonate include trifluoromethane. Sulfonate, nonafluorobutanesulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoroethanesulfonate, pentafluorobenzenesulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, 4-fluorobenzenesulfonate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, 4 -(4-Toluenesulfonyloxy) benzenesulfonate, naphthalenesulfonate, camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, butanesulfonate, methanesulfonate, and the like, and sulfonium salts of these combinations.
[0085]
The iodonium salt is a salt of an iodonium cation and a sulfonate, and an aryliodonium cation such as diphenyliodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, 4-tert-butoxyphenylphenyliodonium, 4-methoxyphenylphenyliodonium, and trifluoronate as a sulfonate. Lomethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoroethanesulfonate, pentafluorobenzenesulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, 4-fluorobenzenesulfonate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, 4- (4-Toluenesulfonyloxy) benzenesulfonate, naphthalenesulfonate Camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, butanesulfonate, methanesulfonate, and the like, iodonium salts and combinations thereof.
[0086]
As the sulfonyldiazomethane, bis (ethylsulfonyl) diazomethane, bis (1-methylpropylsulfonyl) diazomethane, bis (2-methylpropylsulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane Bis (perfluoroisopropylsulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-methylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (2-naphthylsulfonyl) diazomethane, 4- Methylphenylsulfonylbenzoyldiazomethane, tert-butylcarbonyl-4-methylphenylsulfonyldiazomethane, 2-naphthylsulfonylbenzo Diazomethane, 4-methylphenyl sulfonyl-2-naphthoyl diazomethane, methylsulfonyl benzoyl diazomethane, and a bis-sulfonyl diazomethane and sulfonyl carbonyl diazomethane such as tert- butoxycarbonyl-4-methylphenyl sulfonyl diazomethane.
[0087]
Examples of the N-sulfonyloxyimide type photoacid generator include succinimide, naphthalene dicarboxylic imide, phthalic imide, cyclohexyl dicarboxylic imide, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic imide, 7-oxabicyclo [2. 2.1] An imide skeleton such as 5-heptene-2,3-dicarboxylic acid imide and trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoroethanesulfonate, pentafluorobenzene Sulfonate, 4-trifluoromethylbenzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, toluene sulfonate, benzene sulfonate, naphthalene sulfonate, camphor sulfonate, octane sulfonate, dodecylben Nsuruhoneto, butane sulfonate, compounds of the combination, such as methane sulfonates.
[0088]
Examples of the benzoin sulfonate photoacid generator include benzoin tosylate, benzoin mesylate, and benzoin butane sulfonate.
[0089]
Pyrogallol trisulfonate photoacid generators include pyrogallol, phloroglysin, catechol, resorcinol, hydroquinone all hydroxyl groups trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoro Substituted with ethanesulfonate, pentafluorobenzenesulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, 4-fluorobenzenesulfonate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, naphthalenesulfonate, camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, butanesulfonate, methanesulfonate, etc. Compounds.
[0090]
Examples of the nitrobenzyl sulfonate photoacid generator include 2,4-dinitrobenzyl sulfonate, 2-nitrobenzyl sulfonate, and 2,6-dinitrobenzyl sulfonate. Specific examples of the sulfonate include trifluoromethane sulfonate and nonafluorobutane. Sulfonate, heptadecafluorooctane sulfonate, 2,2,2-trifluoroethane sulfonate, pentafluorobenzene sulfonate, 4-trifluoromethylbenzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, toluene sulfonate, benzene sulfonate, naphthalene sulfonate, camphor sulfonate, Examples include octane sulfonate, dodecyl benzene sulfonate, butane sulfonate, methane sulfonate, and the like. A compound in which the nitro group on the benzyl side is replaced with a trifluoromethyl group can also be used.
[0091]
Examples of the sulfone photoacid generator include bis (phenylsulfonyl) methane, bis (4-methylphenylsulfonyl) methane, bis (2-naphthylsulfonyl) methane, 2,2-bis (phenylsulfonyl) propane, 2, 2-bis (4-methylphenylsulfonyl) propane, 2,2-bis (2-naphthylsulfonyl) propane, 2-methyl-2- (p-toluenesulfonyl) propiophenone, 2- (cyclohexylcarbonyl) -2- (P-toluenesulfonyl) propane, 2,4-dimethyl-2- (p-toluenesulfonyl) pentan-3-one and the like can be mentioned.
[0092]
Examples of glyoxime derivative-type photoacid generators include bis-o- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (p-toluenesulfol) -α-diphenylglyoxime, bis- o- (p-toluenesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime, bis-o- (p-toluenesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-o- (p-toluenesulfonyl) -2-methyl- 3,4-pentanedione glyoxime, bis-o- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (n-butanesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-o- (n- Butanesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime, bis-o- (n-butanesulfonyl) -2,3-pentanedioneglyoxy Bis-o- (n-butanesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, bis-o- (methanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (trifluoromethanesulfonyl)- α-dimethylglyoxime, bis-o- (1,1,1-trifluoroethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (tert-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (Perfluorooctanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (cyclohexylsulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (p- Fluorobenzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-o- (p-tert-butylben) Nsuruhoniru)-.alpha.-dimethylglyoxime, bis-o-(xylene sulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, bis-o-(camphorsulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, and the like.
[0093]
Among them, preferred photoacid generators are sulfonium salt, bissulfonyldiazomethane, and N-sulfonyloxyimide.
[0094]
The optimum anion of the generated acid differs depending on the ease of cleavage of the acid labile group used in the polymer, but generally, a non-volatile or extremely non-diffusible one is selected. Suitable anions in this case are benzenesulfonate anion, toluenesulfonate anion, 4- (4-toluenesulfonyloxy) benzenesulfonate anion, pentafluorobenzenesulfonate anion, 2,2,2-trifluoroethanesulfonate anion. , Nonafluorobutanesulfonate anion, heptadecafluorooctanesulfonate anion, camphorsulfonate anion.
[0095]
The addition amount of the photoacid generator (C) in the chemically amplified positive resist material of the present invention is 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin in the resist material. It is. The photoacid generator (C) can be used alone or in combination of two or more. Further, a photoacid generator having a low transmittance at the exposure wavelength can be used, and the transmittance in the resist film can be controlled by the addition amount.
[0096]
(D) As a dissolution inhibitor of component, the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of the compound having a weight average molecular weight of 100 to 1,000 and having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule is formed entirely by an acid labile group. Are preferably substituted at an average ratio of 10 to 100 mol%. In addition, the weight average molecular weight of the said compound is 100-1,000, Preferably it is 150-800. The blending amount of the dissolution inhibitor is 0 to 50 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin. Can be used. If the blending amount is small, the resolution may not be improved. If the blending amount is too large, the pattern film is reduced and the resolution tends to decrease.
[0097]
Examples of such a suitably used dissolution inhibitor of component (D) include bis (4- (2′-tetrahydropyranyloxy) phenyl) methane and bis (4- (2′-tetrahydrofuranyloxy) phenyl. ) Methane, bis (4-tert-butoxyphenyl) methane, bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) methane, bis (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) methane, bis (4- (1′-ethoxy) Ethoxy) phenyl) methane, bis (4- (1′-ethoxypropyloxy) phenyl) methane, 2,2-bis (4 ′-(2 ″ -tetrahydropyranyloxy)) propane, 2,2-bis ( 4 ′-(2 ″ -tetrahydrofuranyloxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4′-tert-butoxy) Enyl) propane, 2,2-bis (4′-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) propane, 2,2-bis (4 ′-( 1 ″ -ethoxyethoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4 ′-(1 ″ -ethoxypropyloxy) phenyl) propane, 4,4-bis (4 ′-(2 ″ -tetrahydropyranyl) Oxy) phenyl) tert-butyl valerate, 4,4-bis (4 ′-(2 ″ -tetrahydrofuranyloxy) phenyl) tert-butyl valerate, 4,4-bis (4′-tert-butoxyphenyl) valeric acid tertbutyl, 4,4-bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) valerate tertbutyl, 4,4-bis (4 ′ tert-Butoxycarbonylmethyloxyphenyl) tert-butyl valerate, 4,4-bis (4 ′-(1 ″ -ethoxyethoxy) phenyl) tert-butyl valerate, 4,4-bis (4 ′-(1 ″) -Ethoxypropyloxy) phenyl) tert-butylvalerate, tris (4- (2'-tetrahydropyranyloxy) phenyl) methane, tris (4- (2'-tetrahydrofuranyloxy) phenyl) methane, tris (4-tert -Butoxyphenyl) methane, tris (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) methane, tris (4-tert-butoxycarbonyloxymethylphenyl) methane, tris (4- (1′-ethoxyethoxy) phenyl) methane, tris ( 4- (1′-ethoxypropyloxy) phenyl) meta 1,1,2-tris (4 ′-(2 ″ -tetrahydropyranyloxy) phenyl) ethane, 1,1,2-tris (4 ′-(2 ″ -tetrahydrofuranyloxy) phenyl) ethane 1,1,2-tris (4′-tert-butoxyphenyl) ethane, 1,1,2-tris (4′-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) ethane, 1,1,2-tris (4′- tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) ethane, 1,1,2-tris (4 ′-(1′-ethoxyethoxy) phenyl) ethane, 1,1,2-tris (4 ′-(1′-ethoxypropyloxy) ) Phenyl) ethane and the like.
[0098]
As the basic compound of component (E), a compound capable of suppressing the diffusion rate when the acid generated from the photoacid generator diffuses in the resist film is suitable. , The acid diffusion rate in the resist film is suppressed, resolution is improved, sensitivity change after exposure is suppressed, substrate and environment dependency is reduced, exposure margin, pattern profile, etc. can be improved it can.
[0099]
Such basic compounds of component (E) include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, and those having a carboxy group. Examples thereof include nitrogen compounds, nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxy group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compounds, amide derivatives, and imide derivatives.
[0100]
Specifically, primary aliphatic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert- Amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, etc. are exemplified as secondary aliphatic amines. Dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, disi Lopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepenta Examples of tertiary aliphatic amines include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, and tripentylamine. , Tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, Examples include cetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine and the like. Is done.
[0101]
Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine. Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline derivatives (for example, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3 -Melaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5 -Dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methyl) Pyrrole, 2,4-di Tilpyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg, oxazole, isoxazole, etc.), thiazole derivatives (eg, thiazole, isothiazole, etc.), imidazole derivatives (eg, imidazole, 4-methyl) Imidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyri , Dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2 -Pyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine Derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg, quinoline, 3 -Quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine Examples include derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives and the like.
[0102]
Further, examples of the nitrogen-containing compound having a carboxyl group include aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine. , Methionine, phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine and the like), and nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, etc. Examples of the nitrogen-containing compound having a hydroxy group, the nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, and the alcoholic nitrogen-containing compound include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, 3-i Dolemethanol hydrate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2'-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1 -Propanol, 4-amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxy) Ethoxy) ethyl] piperazine, piperidine ethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2 -Propanediol, 8 Hydroxyurolidine, 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidineethanol, 1-aziridineethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotinamide Etc. are exemplified. Examples of amide derivatives include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide and the like. Examples of imide derivatives include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.
[0103]
Furthermore, 1 type, or 2 or more types chosen from the basic compound shown by the following general formula (B) -1 can also be added.
N (X)_n(Y)_3-n      (B) -1
In the formula, n = 1, 2 or 3. The side chains X may be the same or different and can be represented by the following general formulas (X) -1 to (X) -3.
[0104]
Embedded image

[0105]
The side chain Y represents the same or different hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether group or a hydroxyl group. Xs may be bonded to form a ring.
[0106]
Where R³⁰⁰, R³⁰², R³⁰⁵Is a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, R³⁰¹, R³⁰⁴Is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and may contain one or more hydroxy groups, ether groups, ester groups and lactone rings.
[0107]
R³⁰³Is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R³⁰⁶Is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and may contain one or more hydroxy groups, ether groups, ester groups and lactone rings.
[0108]
Specific examples of the compound represented by formula (B) -1 are given below.
Tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-methoxyethoxy) ethyl } Amine, Tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, Tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, Tris [2- {2- (2-hydroxyethoxy) ethoxy} ethyl] amine, 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosane, 4,7,13,18-tetraoxa-1,10-diazabicyclo [8.5.5] Eicosane, 1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazabicyclooctadecane, 1-aza-12-crown-4 1-aza-15-crown-5, 1-aza-18-crown-6, tris (2-formyloxyethyl) amine, tris (2-formyloxyethyl) amine, tris (2-acetoxyethyl) amine, Tris (2-propionyloxyethyl) amine, tris (2-butyryloxyethyl) amine, tris (2-isobutyryloxyethyl) amine, tris (2-valeryloxyethyl) amine, tris (2-pivalloy) Ruoxyxyethyl) amine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (acetoxyacetoxy) ethylamine, tris (2-methoxycarbonyloxyethyl) amine, tris (2-tert-butoxycarbonyloxyethyl) amine, tris [2- (2-oxopropoxy) ethyl] amine, tris [2- Methoxycarbonylmethyl) oxyethyl] amine, tris [2- (tert-butoxycarbonylmethyloxy) ethyl] amine, tris [2- (cyclohexyloxycarbonylmethyloxy) ethyl] amine, tris (2-methoxycarbonylethyl) amine, tris (2-ethoxycarbonylethyl) amine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N, N -Bis (2-hydroxyethyl) 2- (ethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (ethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (2 -Methoxyethoxycarbonyl) Tylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (2-methoxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (2-hydroxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N- Bis (2-acetoxyethyl) 2- (2-acetoxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2-[(methoxycarbonyl) methoxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-acetoxy) Ethyl) 2-[(methoxycarbonyl) methoxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (2-oxopropoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- ( 2-oxopropoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis ( -Hydroxyethyl) 2- (tetrahydrofurfuryloxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (tetrahydrofurfuryloxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- [(2-oxotetrahydrofuran-3-yl) oxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2-[(2-oxotetrahydrofuran-3-yl) oxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (4-hydroxybutoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-formyloxyethyl) 2- (4-formyloxybutoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-formyl) Oxyethyl) 2- (2-formyloxyate) Sicarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-methoxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N- (2-hydroxyethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-acetoxy) Ethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-hydroxyethyl) bis [2- (ethoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-acetoxyethyl) bis [2- (ethoxycarbonyl) Ethyl] amine, N- (3-hydroxy-1-propyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (3-acetoxy-1-propyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-methoxyethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N-butylbis [2 -(Methoxycarbonyl) ethyl] amine, N-butylbis [2- (2-methoxyethoxycarbonyl) ethyl] amine, N-methylbis (2-acetoxyethyl) amine, N-ethylbis (2-acetoxyethyl) amine, N- Methylbis (2-pivaloyloxyxyethyl) amine, N-ethylbis [2- (methoxycarbonyloxy) ethyl] amine, N-ethylbis [2- (tert-butoxycarbonyloxy) ethyl] amine, tris (methoxycarbonylmethyl) Examples include, but are not limited to, amine, tris (ethoxycarbonylmethyl) amine, N-butylbis (methoxycarbonylmethyl) amine, N-hexylbis (methoxycarbonylmethyl) amine, and β- (diethylamino) -δ-valerolactone.
[0109]
Furthermore, 1 type, or 2 or more types of the basic compound which has the cyclic structure shown by the following general formula (B) -2 can also be added.
Embedded image

(In the formula, X is R as described above.³⁰⁷Is a linear or branched alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, and may contain one or a plurality of carbonyl groups, ether groups, ester groups and sulfides. )
[0110]
Specifically as formula (B) -2, 1- [2- (methoxymethoxy) ethyl] pyrrolidine, 1- [2- (methoxymethoxy) ethyl] piperidine, 4- [2- (methoxymethoxy) ethyl] morpholine , 1- [2-[(2-methoxyethoxy) methoxy] ethyl] pyrrolidine, 1- [2-[(2-methoxyethoxy) methoxy] ethyl] piperidine, 4- [2-[(2-methoxyethoxy) methoxy ] Ethyl] morpholine, 2- (1-pyrrolidinyl) ethyl acetate, 2-piperidinoethyl acetate, 2-morpholinoethyl acetate, 2- (1-pyrrolidinyl) ethyl formate, 2-piperidinoethyl propionate, 2-morpholinoethyl acetoxyacetate, methoxy 2- (1-Pyrrolidinyl) ethyl acetate, 4- [2- (methoxycarbonyloxy) ethyl] mol Phosphorus, 1- [2- (t-butoxycarbonyloxy) ethyl] piperidine, 4- [2- (2-methoxyethoxycarbonyloxy) ethyl] morpholine, methyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 3-piperidi Methyl nopropionate, methyl 3-morpholinopropionate, methyl 3- (thiomorpholino) propionate, methyl 2-methyl-3- (1-pyrrolidinyl) propionate, ethyl 3-morpholinopropionate, 3-piperidinopropion Methoxycarbonylmethyl acid, 2-hydroxyethyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 2-acetoxyethyl 3-morpholinopropionate, 2-oxotetrahydrofuran-3-yl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 3-morpholino Tetrahydrofurfuryl propionate Glycidyl 3-piperidinopropionate, 2-methoxyethyl 3-morpholinopropionate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, butyl 3-morpholinopropionate, 3-piperidino Cyclohexyl propionate, α- (1-pyrrolidinyl) methyl-γ-butyrolactone, β-piperidino-γ-butyrolactone, β-morpholino-δ-valerolactone, methyl 1-pyrrolidinyl acetate, methyl piperidinoacetate, methyl morpholinoacetate, thiomorpholino Examples thereof include methyl acetate, ethyl 1-pyrrolidinyl acetate and 2-methoxyethyl morpholinoacetate.
[0111]
Furthermore, a basic compound containing a cyano group represented by the following general formulas (B) -3 to (B) -6 can be added.
[0112]
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(Where X, R³⁰⁷, N is R as described above.³⁰⁸, R³⁰⁹Are the same or different linear or branched alkylene groups having 1 to 4 carbon atoms. )
[0113]
Specific examples of the base containing a cyano group include 3- (diethylamino) propiononitrile, N, N-bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropiononitrile, and N, N-bis (2-acetoxyethyl). -3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-methoxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N, N -Bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropiononitrile, methyl N- (2-cyanoethyl) -N- (2-methoxyethyl) -3-aminopropionate, N- (2-cyanoethyl) -N- (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionic acid methyl, N- (2-acetoxyethyl) -N- (2-cyanoethyl) -3-aminopro Methyl onate, N- (2-cyanoethyl) -N-ethyl-3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (2-hydroxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N- ( 2-acetoxyethyl) -N- (2-cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (2-formyloxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2 -Cyanoethyl) -N- (2-methoxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropiononitrile, N- ( 2-cyanoethyl) -N- (3-hydroxy-1-propyl) -3-aminopropiononitrile, N- (3-acetoxy-1-propyl) -N- (2 Cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (3-formyloxy-1-propyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N-tetrahydrofur Furyl-3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, diethylaminoacetonitrile, N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis ( 2-acetoxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (2-formyloxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (2-methoxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl Aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (2-methoxyethyl) ) Methyl 3-aminopropionate, methyl N-cyanomethyl-N- (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionate, methyl N- (2-acetoxyethyl) -N-cyanomethyl-3-aminopropionate, N -Cyanomethyl-N- (2-hydroxyethyl) aminoacetonitrile, N- (2-acetoxyethyl) -N- (cyanomethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (2-formyloxyethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl -N- (2-methoxyethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- [2- (methoxymethoxy) ethyl] aminoacetonitrile, N- (cyanomethyl) -N- (3-hydroxy-1-propyl) aminoacetonitrile, N- (3-acetoxy-1-propyl) -N (Cyanomethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (3-formyloxy-1-propyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (cyanomethyl) aminoacetonitrile, 1-pyrrolidinepropiononitrile, 1-piperidinepropiononitrile, 4-morpholinepropiononitrile, 1-pyrrolidineacetonitrile, 1-piperidineacetonitrile, 4-morpholineacetonitrile, cyanomethyl 3-diethylaminopropionate, cyanomethyl N, N-bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionate, N, Cyanomethyl N-bis (2-acetoxyethyl) -3-aminopropionate, cyanomethyl N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3-aminopropionate, N, N-bis (2-methoxyethyl) Cyanomethyl 3-aminopropionate, N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropionate cyanomethyl, 3-diethylaminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-hydroxyethyl) ) -3-Aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-acetoxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3 Aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-methoxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3- Aminopropionic acid (2-cyanoethyl), 1-pyrrolidinepropionate cyanomethyl, 1-piperidinepropionate cyano Examples include methyl, cyanomethyl 4-morpholine propionate, 1-pyrrolidinepropionic acid (2-cyanoethyl), 1-piperidinepropionic acid (2-cyanoethyl), 4-morpholine propionic acid (2-cyanoethyl).
[0114]
In addition, the compounding quantity of a basic compound is 0.001-2 weight part with respect to 100 weight part of all base resins, Especially 0.01-1 weight part is suitable. When the blending amount is less than 0.001 part by weight, there is no blending effect, and when it exceeds 2 parts by weight, the sensitivity may be excessively lowered.
[0115]
A surfactant for improving the coating property can be further added to the chemically amplified positive resist material of the present invention.
[0116]
Examples of surfactants include, but are not limited to, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene olein ether, Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate and sorbitan monostearate Polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan mono Nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as stearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Tochem Products), MegaFuck F171, F172 , F173 (Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-381, S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106, Surfinol E1004, KH- Fluorosurfactants such as 10, KH-20, KH-30, KH-40 (Asahi Glass), organosiloxane polymers KP341, X-70-092, X-70-09 (Shin-Etsu Chemical), acrylic acid or methacrylic acid Poriburo No. 75, no. 95 (Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), among which FC430, Surflon S-381, Surfynol E1004, KH-20, KH-30 are preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
[0117]
The addition amount of the surfactant in the chemically amplified positive resist material of the present invention is 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less with respect to 100 parts by weight of the base resin in the resist material composition.
[0118]
A chemically amplified positive resist material comprising (A) an organic solvent of the present invention, (B) a polymer compound represented by the general formula (1), (2) or (3), and (C) an acid generator. When used for manufacturing various integrated circuits, although not particularly limited, a known lithography technique can be used.
[0119]
Substrates for manufacturing integrated circuits (Si, SiO₂, SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film, various LowK materials, etc.), such as spin coating, roll coating, blow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, nozzle scanning, etc. The coating is applied by a method so that the coating film thickness is 0.1 to 2.0 μm, and prebaked on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 1 to 10 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 5 minutes. Next, the target pattern is exposed through a predetermined mask at a light source selected from ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, synchrotron radiation, etc., preferably at an exposure wavelength of 300 nm or less. Do. Exposure amount is 1 ~ 200mJ / cm²Degree, preferably 1-100 mJ / cm²It is preferable that the exposure is performed to a degree. Post exposure baking (PEB) is performed on a hot plate at 60 to 180 ° C. for 10 seconds to 5 minutes, preferably 80 to 150 ° C. for 30 seconds to 3 minutes.
[0120]
Further, a developer of an alkaline aqueous solution such as 0.1 to 5%, preferably 1 to 3% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used for 10 seconds to 3 minutes, preferably 20 seconds to 2 minutes. ) Method, paddle method, spray method, etc., to develop a desired pattern on the substrate. The resist material of the present invention is a fine patterning by far ultraviolet rays of 254 to 193 nm, vacuum ultraviolet rays of 157 nm, electron beams, soft X-rays, X-rays, excimer lasers, γ rays, synchrotron radiation among high energy rays. Ideal for. In addition, when the above range deviates from the upper limit and the lower limit, the target pattern may not be obtained.
[0121]
【The invention's effect】
In the present invention, a high molecular compound obtained by copolymerizing a norbornadiene carboxylate-substituted product having an acid labile group and an indene-substituted product is blended into a resist material as a base resin, so that the alkali dissolution rate contrast before and after exposure is high. Resist materials such as chemically increased width type resist materials that have high sensitivity, high resolution, and extremely excellent etching resistance, and are particularly suitable as fine pattern forming materials for VLSI manufacturing or mask manufacturing It is possible to give
[0122]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, a comparative synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
[0123]
[Synthesis Example 1] Synthesis of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (monomer1)
To 63.0 g of tert-butyl propiolate, 80.0 g of cyclopentadiene prepared in advance by cracking of dicyclopentadiene was added dropwise at 30 ° C. over 1.5 hours. After completion of dropping, the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 15 hours. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain 84.6 g of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (boiling point: 86-88 ° C./666 Pa, yield 88%).
[0124]
[Synthesis Example 2] Synthesis of ethyl cyclopentyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (monomer2)
To 85.0 g of ethyl cyclopentyl propiolate, 80.0 g of cyclopentadiene prepared in advance by cracking of dicyclopentadiene was added dropwise at 30 ° C. over 1.5 hours. After completion of dropping, the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 15 hours. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain 130.5 g of ethyl cyclopentyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (boiling point: 114-117 ° C./266 Pa, yield 79%).
[0125]
[Synthesis Example 3] Synthesis of ethyl norbornyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (monomer3)
To 130.0 g of ethyl 2-norbornyl propiolate, 80.0 g of cyclopentadiene prepared in advance by cracking of dicyclopentadiene was added dropwise at 30 ° C. over 1.5 hours. After completion of dropping, the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 15 hours. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain 136.1 g of ethyl 2-norbornyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate (boiling point: 134-137 ° C./13 Pa, yield 65%).
[0126]
[Synthesis Example 4]
To a 2 L flask, 38.5 g of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 34.9 g of 6-acetoxyindene, and 80 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 52 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 42 g of a white polymer.
[0127]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Tert-Butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: 6-hydroxyindene = 55: 45
Weight average molecular weight (Mw) = 5,200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.88
This is designated as (Polymer 1).
[0128]
[Synthesis Example 5]
To a 2 L flask was added 38.5 g of ethyl cyclopentyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 46.4 g of 6-acetoxyindene, and 80 g of toluene as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 62 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 50 g of a white polymer.
[0129]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Ethylcyclopentyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: 6-hydroxyindene = 57: 43
Weight average molecular weight (Mw) = 4,800
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.75
This is designated as (Polymer 2).
[0130]
[Synthesis Example 6]
To a 2 L flask was added 60.2 g of ethyl norbornyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 46.4 g of 6-acetoxyindene, and 100 g of toluene as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 75 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 68 g of a white polymer.
[0131]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Ethyl norbornyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: 6-hydroxyindene = 52: 48
Weight average molecular weight (Mw) = 4,100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.71
This is designated as (Polymer 3).
[0132]
[Synthesis Example 7]
To a 2 L flask, 38.5 g of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 34.9 g of 6-acetoxyindene, 97.2 g of 4-acetoxystyrene, and 150 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2, precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 122 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 105 g of a white polymer.
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Tert-Butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: 6-hydroxyindene: 4-hydroxystyrene = 25: 16: 59
Weight average molecular weight (Mw) = 12,050
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.66
This is designated as (Polymer 4).
[0133]
[Synthesis Example 8]
To a 2 L flask, 38.5 g of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 23.5 g of indene, 97.2 g of 4-acetoxystyrene, and 150 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 111 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 97 g of a white polymer.
[0134]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Tert-Butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: indene: 4-hydroxystyrene = 23: 15: 62
Weight average molecular weight (Mw) = 10,680
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.75
This is designated as (Polymer 5).
[0135]
[Synthesis Example 9]
To a 2 L flask, 38.5 g of tert-butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate, 23.5 g of indene, 22.5 g of benzofuran, 64.8 g of 4-acetoxystyrene, and 150 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 105 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 91 g of a white polymer.
[0136]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Tert-Butyl 2,5-norbornadiene-2-carboxylate: indene: benzofuran: 4-hydroxystyrene = 24: 22: 24: 30
Weight average molecular weight (Mw) = 13,500
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.95
This is designated as (Polymer 6).
[0137]
[Comparative Synthesis Example 1]
Using a 2 L flask, 40 g of polyhydroxystyrene (Mw = 11,000, Mw / Mn = 1.08) was dissolved in 400 mL of tetrahydrofuran, and 1.4 g of methanesulfonic acid and 12.3 g of ethyl vinyl ether were added. The mixture was reacted for 1 hour, 2.5 g of aqueous ammonia (30%) was added to stop the reaction, and the reaction solution was crystallized and precipitated using 5 L of acetic acid water, and further washed twice with water. Was filtered and dried under reduced pressure at 40 ° C. to obtain 47 g of a white polymer. The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
Hydroxystyrene: p-ethoxyethoxystyrene = 63.5: 36.5
Weight average molecular weight (Mw) = 13,000
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.10
This is designated as (Comparative Polymer 1).
[0138]
[Comparative Synthesis Example 2]
To a 2 L flask, 43.0 g of tert-butyl methacrylate, 113.8 g of 4-acetoxystyrene, and 130 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 4.5 L of methanol and 0.5 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 125 g of a white polymer. It was. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added to perform a deprotection reaction, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain 112 g of a white polymer.
[0139]
The polymer obtained¹³C,¹When H-NMR and GPC measurement was performed, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
T-Butyl methacrylate: 4-hydroxystyrene = 32: 68
Weight average molecular weight (Mw) = 12,400
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.75
This is designated as (Comparative Polymer 2).
[0140]
[Examples and Comparative Examples]
Exposure patterning evaluation
Using the polymers obtained in the above synthesis examples and comparative synthesis examples, resist materials were prepared with the compositions shown in Table 1, and exposure patterning was evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
[0141]
A solution dissolved with the composition shown in Table 1 was filtered through a 0.2 μm size filter to prepare a resist solution. A resist solution was spin-coated on a substrate on which a DUV-30 (Nissan Chemical Co., Ltd.) film was formed to a thickness of 55 nm on a silicon wafer, and baked at 120 ° C. for 90 seconds using a hot plate to make the resist thickness 300 nm. .
[0142]
This was exposed using an excimer laser stepper (Nikon Corporation, NSR-S202A, NA-0.6, σ0.75, 2/3 annular illumination), and immediately after exposure, baked at 130 ° C. for 90 seconds, and 2.38. Development was performed for 60 seconds with an aqueous solution of 1% tetramethylammonium hydroxide to obtain a positive pattern.
[0143]
The obtained resist pattern was evaluated as follows.
Evaluation methods:
The exposure amount for resolving 0.20 μm line and space at 1: 1 was defined as the resist sensitivity, and the minimum line width of the line and space separated at this exposure amount was defined as the resolution of the evaluation resist.
[0144]
[Table 1]

PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate
[0145]
Embedded image

[0146]
Dry etching resistance evaluation
In the dry etching resistance test, a polymer solution obtained by dissolving 2 g of polymer in 10 g of PGMEA and filtered through a 0.2 μm size filter was formed on a Si substrate by spin coating to form a film having a thickness of 300 nm. It was evaluated with. The results are shown in Table 2.
(1) CHF_Three/ CF_FourEtching test with system gas
Using a dry etching apparatus TE-8500P manufactured by Tokyo Electron Ltd., the film thickness difference between the polymer films before and after etching was determined.
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 1,300W
Gap 9mm
CHF_ThreeGas flow rate 30ml / min
CF_FourGas flow rate 30ml / min
Ar gas flow rate 100ml / min
60 sec
(2) Cl₂/ BCl_ThreeEtching test with system gas
Using a dry etching apparatus L-507D-L manufactured by Nidec Anelva Co., Ltd., the film thickness difference between the polymer films before and after etching was determined.
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 300W
Gap 9mm
Cl₂Gas flow rate 30ml / min
BCl_ThreeGas flow rate 30ml / min
CHF_ThreeGas flow rate 100ml / min
O₂Gas flow rate 2ml / min
60 sec
[0147]
[Table 2]

[0148]
From the results shown in Tables 1 and 2, the resist material using the polymer compound of the present invention has an excellent dry etching resistance because it satisfies a sufficient resolution and sensitivity and has a small difference in film thickness after etching. I found out.

Claims (7)

下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子、Ｒ³は酸不安定基を表す。また、ｍは０又は１〜４の正の整数であり、ｐ、ｑは正数である。）A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (1) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.

(In the formula, R ¹ and R ² represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, R ³ represents an acid labile group. Or it is a positive integer of 1-4, and p and q are positive numbers.) 下記一般式（２）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。

（式中、Ｒ¹、Ｒ² は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子、Ｒ ³ は酸不安定基を表すが、ｐ単位とｒ単位のＲ¹は同一であっても異なってもよく、Ｒ⁴は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。また、ｍは０又は１〜４の正の整数、ｎは０又は１〜４の正の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは正数である。）A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (2) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.

Wherein R ¹ and R ² are a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, R ³ represents an acid labile group, The units R ¹ may be the same or different, and R ⁴ represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, and m is 0. Or a positive integer of 1 to 4, n is 0 or a positive integer of 1 to 4. In addition, p, q and r are positive numbers .) 下記一般式（３）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。

（式中、Ｒ¹、Ｒ² は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子、Ｒ ³ は酸不安定基を表す。Ｒ⁴は水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換可アルコキシ基、又はハロゲン原子を表すが、ｐ単位とｒ単位とｓ単位のＲ¹は同一であっても異なってもよい。ｍは０又は１〜４の正の整数、ｎは０又は１〜４の正の整数、ｏは０又は１〜４の正の整数である。Ｘは酸素原子、硫黄原子、又は−ＮＲ−基であり、Ｒは水素原子、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はヒドロキシ基である。ｐ、ｑ、ｒ、ｓは正数である。）A resist material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (3) and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.

(Wherein R ¹ and R ² are a hydrogen atom, a hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, R ³ is an acid labile group. R ⁴ is a hydrogen atom. , hydroxy group, a linear or branched alkyl group, a substitutable alkoxy group, or a halogen atom, R ¹ of the p unit and r units and s units have good be the same or different. m 0 or 1 to 4 of a positive integer, n represents 0 or 1 to 4 of a positive integer, o is 0 or 1 to 4 of a positive integer der Ru .X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or -NR- R is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a hydroxy group, and p, q, r, and s are positive numbers . （Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）ベース樹脂として請求項１、２又は３記載の高分子化合物、
（Ｃ）酸発生剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。(A) an organic solvent,
(B) The polymer compound according to claim 1, 2 or 3, as a base resin,
(C) A chemically amplified positive resist material comprising an acid generator. （Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）ベース樹脂として請求項１、２又は３記載の高分子化合物、
（Ｃ）酸発生剤、
（Ｄ）溶解阻止剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。(A) an organic solvent,
(B) The polymer compound according to claim 1, 2 or 3, as a base resin,
(C) an acid generator,
(D) A chemically amplified positive resist material comprising a dissolution inhibitor. 更に、（Ｅ）添加剤として塩基性化合物を配合したことを特徴とする請求項４又は５記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。  6. The chemically amplified positive resist composition according to claim 4, further comprising (E) a basic compound as an additive. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。  A step of applying the resist material according to any one of claims 1 to 6 on a substrate, a step of exposing to a high energy beam or an electron beam through a photomask after the heat treatment, and heating if necessary And a step of developing using a developer after the treatment.