JP3912761B2 - Positive photoresist composition for deep ultraviolet exposure - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超ＬＳＩや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケ−ションプロセスに使用するポジ型フォトレジスト組成物に関するものである。更に詳しくは、エキシマレ−ザ−光を含む遠紫外線領域、特に２５０ｎｍ以下の波長の光を使用して高精細化したパターンを形成しうるポジ型フォトレジスト組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路はその集積度を益々高めており、超ＬＳＩなどの半導体基板の製造に於いてはハーフミクロン以下の線幅から成る超微細パターンの加工が必要とされるようになってきた。その必要性を満たすためにフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使用波長は益々短波化し、今では、遠紫外線の中でも短波長のエキシマレーザー光（ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦなど）を用いることが検討されるまでになってきている。
この波長領域におけるリソグラフィーのパターン形成に用いられるものとして、化学増幅系レジストがある。
【０００３】
一般に化学増幅系レジストは、通称２成分系、２．５成分系、３成分系の３種類に大別することができる。２成分系は、光分解により酸を発生する化合物（以後、光酸発生剤という）とバインダー樹脂とを組み合わせている。該バインダー樹脂は、酸の作用により分解して、樹脂のアルカリ現像液中での溶解性を増加させる基（酸分解性基ともいう）を分子内に有する樹脂である。２．５成分系はこうした２成分系に更に酸分解性基を有する低分子化合物を含有する。３成分系は光酸発生剤とアルカリ可溶性樹脂と上記低分子化合物を含有するものである。
【０００４】
上記化学増幅系レジストは紫外線や遠紫外線照射用のフォトレジストに適しているが、その中でさらに使用上の要求特性に対応する必要がある。例えば、ＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍの光を用いる場合に特に光吸収の少ないヒドロキシスチレン系のポリマ−に保護基としてアセタ−ル基やケタ−ル基を導入したポリマ−を用いたレジスト組成物が提案されている。特開平２−１４１６３６、特開平２−１９８４７、特開平４−２１９７５７、特開平５−２８１７４５号公報などがその例である。そのほかｔ−ブトキシカルボニルオキシ基やｐ−テトラヒドロピラニルオキシ基を酸分解基とする同様の組成物が特開平２−２０９９７７、特開平３−２０６４５８、特開平２−１９８４７号公報などに提案されている。
これらは、ＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍの光を用いる場合には適していても、ＡｒＦエキシマレーザーを光源に用いるときは、本質的になお吸光度が大き過ぎるために感度が低い。さらにそれに付随するその他の欠点、例えば解像性の劣化、フォ−カス許容度の劣化、パターンプロファイルの劣化などの問題があり、なお改善を要する点が多い。
【０００５】
したがってＡｒＦ光源用のフォトレジスト組成物としては、ドライエッチング耐性付与の目的で脂環式炭化水素部位が導入された樹脂が提案されているが、脂環式炭化水素部位導入の弊害として系が極めて疎水的になるがために、従来レジスト現像液として幅広く用いられてきたテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以下ＴＭＡＨ）水溶液での現像が困難となったり、現像中に基板からレジストが剥がれてしまうなどの現象が見られる。
このようなレジストの疎水化に対応して、現像液にイソプロピルアルコールなどの有機溶媒を混ぜるなどの対応が検討され、一応の成果が見られるものの、レジスト膜の膨潤の懸念やプロセスが煩雑になるなど必ずしも問題が解決されたとは言えない。
レジストの改良というアプローチでは親水基の導入により疎水的な種々の脂環式炭化水素部位を補うという施策も数多くなされている。
【０００６】
特開平９−７３１７３号、特開平９−９０６３７号、特開平１０−１６１３１３号公報には、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、その保護基が酸により脱離して、アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性化合物を用いたレジスト材料が記載されている。
【０００７】
以上のように、遠紫外線露光用フォトレジストに用いられる、酸分解性基を含有する樹脂は、分子内に同時に脂肪族の環状炭化水素基を含有することが一般的である。このため樹脂が疎水性になり、それに起因する問題点が存在した。それを改良する上記のような種々の手段が種々検討されたが、上記の技術では未だ不十分な点が多く（特に現像性について）、改善が望まれている。
【０００８】
一方、特開平８−２４８５６１号公報には光酸発生剤と、該光酸発生剤から発生した酸により新たに酸を発生する酸増殖剤とからなる光反応性組成物が開示されている。ＳＰＩＥ.,ｖｏｌ．３０４９.,７６〜８２ｐ．には、１９３ｎｍリソグラフィー用化学増幅系レジストにおいて、酸発生剤、部分保護脂環式ポリマーと酸増殖剤を含有するものを開示している。
【０００９】
しかしながら、上記の遠紫外光線、短波長の光源、例えばＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を露光光源とする技術においても、いまだ現像性において改良の余地があった。具体的には、現像欠陥の発生や、スカム（現像残さ）の発生という問題があった。更に、パターン形成ごとに線幅が変動してしまうという線幅再現性の問題においても改善の余地があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、遠紫外光、とくにＡｒＦエキシマレーザー光を使用する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の性能向上技術の課題を解決することであり、具体的には、現像の際の現像欠陥発生及びスカムの発生の問題を解消したポジ型フォトレジスト組成物を提供することにある。
本発明の更なる目的は、線幅再現性に優れた遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、ポジ型化学増幅系におけるレジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結果、特定の酸分解性樹脂と特定の添加剤を用いることにより、本発明の目的が達成されることを知り、本発明に至った。
即ち、上記目的は下記構成によって達成される。
【００１２】
（１）活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
下記一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で表される脂環式炭化水素を含む部分構造のうち少なくとも１つで保護されたアルカリ可溶性基を含み、酸の作用により分解しアルカリに対する溶解性が増加する樹脂、及び
酸の作用により分解し、スルホン酸を発生する化合物
を含有することを特徴とする遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物。
【００１３】
【化２】

【００１４】
式中、Ｒ₁₁は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基又はｓｅｃ−ブチル基を表し、Ｚは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
Ｒ₁₂〜Ｒ₁₆は、各々独立に、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₁₂〜Ｒ₁₄のうち少なくとも１つ、もしくはＲ₁₅、Ｒ₁₆のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
Ｒ₁₇〜Ｒ₂₁は、各々独立に、水素原子、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₁₇〜Ｒ₂₁のうち少なくとも１つは脂環式炭化水素基を表す。また、Ｒ₁₉、Ｒ₂₁のいずれかは炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
Ｒ₂₂〜Ｒ₂₅は、各々独立に、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₂₂〜Ｒ₂₅のうち少なくとも１つは脂環式炭化水素基を表す。
【００１５】
（２） フッ素系及び／又はシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とする前記（１）に記載の遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に使用する化合物について詳細に説明する。
〔１〕酸の作用により分解し、スルホン酸を発生する化合物(以下、スルホン酸発生化合物ともいう)
本発明において、スルホン酸発生化合物は、酸が存在しない場合には安定であるが、露光により光酸発生剤から発生した酸の作用により分解して、スルホン酸を生成するものである。ここで、スルホン酸発生化合物から生成する酸は、その酸の強度が大きいものが好ましく、具体的にはその酸の解離定数(ｐＫａ)として３以下が好ましく、より好ましくは２以下である。
スルホン酸発生化合物から発生する酸としては、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を有するスルホン酸が好ましい。スルホン酸発生化合物としては、下記一般式（１）〜（５）で表される化合物が好ましい。
【００１７】
【化３】

【００１８】
上記一般式（１）〜（５）において、
Ｒは、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
Ｒ₀は、−ＣＯＯＲ₀で酸の作用により分解する基を構成する基を表す。
Ｒ₁は、アルキル基、環状アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、又はアリーロキシ基を表す。
Ｒ₂は、アルキル基又はアラルキル基を表す。
Ｒ₃は、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
Ｒ₄、Ｒ₅は、各々独立にアルキル基を表し、Ｒ₄とＲ₅が互いに結合して環を形成しても良い。
Ｒ₆は、水素原子又はアルキル基を表す。
Ｒ₇は、水素原子、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
Ｒ₈は、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
Ｒ₉は、水素原子、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。但し、Ｒ₉は、Ｒ₇と結合して環を形成しても良い。
Ｒ₁₀は、アルキル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アリーロキシ基又はアルケニルオキシ基を表す。
Ｒ₁₁は、アルキル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アリーロキシ基又はアルケニル基を表す。Ｒ₁₀とＲ₁₁は、互いに結合して環を形成してもよい。
【００１９】
上記式（１）から（５）において、アルキル基としては、炭素数１〜８個のアルキル基が挙げられ、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、ブチル基、オクチル基等が挙げられる
環状アルキル基としては、炭素数４〜１０個の環状アルキル基が挙げられ、具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、ボロニル基、イソボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基等基等が挙げられる。
【００２０】
アリール基としては、炭素数６〜１４個のアリール基が挙げられ、具体的には、フェニル基、ナフチル基、トリル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、炭素数７〜２０個のアラルキル基が挙げられ、具体的にはベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、炭素数１〜８個のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
アルケニル基としては、炭素２〜６個のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
【００２１】
アリーロキシ基としては、炭素数６〜１４個のアリーロキシ基が挙げられ、具体的にはフェノキシ基、ナフトキシ基等が挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、炭素数２〜８個のアルケニルオキシ基が挙げられ、具体的にはビニルオキシ基、アリルオキシ基等が挙げられる。
【００２２】
上記各置換基にはさらに置換基を有してもよく、置換基としてはたとえば次のようなものを例示できる。すなわち、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆなどのハロゲン原子、−ＣＮ基、−ＯＨ基、炭素数１〜４個のアルキル基、炭素数３〜８個のシクロアルキル基、炭素数１〜４個のアルコキシ基、アセチルアミノ基などのアシルアミノ基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、フェノキシエチル基などのアリロキシアルキル基、炭素数２〜５個のアルコキシカルボニル基、炭素数２〜５個のアシルオキシ基等を挙げることができる。しかも、置換基の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
Ｒ₄とＲ₅が互いに結合して形成する環としては、１，３−ジオキソラン環、１，３−ジオキサン環等が挙げられる。
Ｒ₇とＲ₉が互いに結合して形成する環としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環等が挙げられる。
Ｒ₁₀とＲ₁₁が互いに結合して形成する環としては、環内に酸素原子を含んでいてもよい、３−オキソシクロヘキセニル環、３−オキソインデニル環等が挙げられる。
酸分解性基としては、Ｒoとしてｔ−ブチル基、ｔ−アミル基等の３級アルキル基、イソボロニル基、１−エトキシエチル基、１−ブトキシエチル基、１−イソブトキシエチル基、１−シクロヘキシロキシエチル基等の１−アルコキシエチル基、１−メトキシメチル基、１−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリル基、３−オキソシクロヘキシル基等を表すものを挙げることができる。
【００２４】
上記Ｒ、Ｒ₀、Ｒ₁〜Ｒ₁₁の各々の好ましいものとして以下のものが挙げられる。
Ｒ；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル基、ヘプタデカフルオロオクチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、メトキシフェニル基、トルイル基、メシチル基、フルオロフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、樟脳基
Ｒ₀；ｔ−ブチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、１−エトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基
Ｒ₁；メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基
Ｒ₂；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ベンジル基
Ｒ₃；メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基
Ｒ₄、Ｒ₅；メチル基、エチル基、プロピル基、互いに結合してエチレン基、プロピレン基を形成したもの
Ｒ₆；水素原子、メチル基、エチル基
【００２５】
Ｒ₇、Ｒ₉；水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、互いに結合してシクロペンチル環、シクロヘキシル環を形成したもの
Ｒ₈；メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基
Ｒ₁₀；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ビニロキシ基、メチルビニロキシ基、互いに結合して酸素原子をふくんでよい、３−オキソシクロヘキセニル環、３−オキソインデニル環を形成したものＲ₁₁；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ビニル基、アリル基、互いに結合して酸素原子をふくんでよい、３−オキソシクロヘキセニル環、３−オキソインデニル環を形成したもの
以下、一般式（１）〜（５）で表される化合物の具体例を例示するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。
【００２６】
【化４】

【００２７】
【化５】

【００２８】
【化６】

【００２９】
【化７】

【００３０】
【化８】

【００３１】
本発明においては、スルホン酸発生化合物として上記一般式（４）で示される化合物が特に好ましい。
本発明において、上記スルホン酸発生化合物の組成物中の添加量としては、組成物の全固形分に対して、０．０１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．０５〜５重量％である。
【００３２】
〔２〕活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物（光酸発生剤）
本発明で用いられる光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物である。
本発明で使用される活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている公知の光（４００〜２００ｎｍの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、ｇ線、ｈ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー光）、ＡｒＦエキシマレーザー光、電子線、Ｘ線、分子線又はイオンビームにより酸を発生する化合物およびそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
【００３３】
また、その他の本発明に用いられる活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物としては、たとえば S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal etal,Polymer,21,423(1980)等に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,069,056号、同 Re 27,992号、特開平3-140140号等に記載のアンモニウム塩、D.C.Necker etal,Macromolecules,17,2468(1984)、C.S.Wen etal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)、米国特許第4,069,055 号、同4,069,056号等に記載のホスホニウム塩、J.V.Crivello etal,Macromorecules,10(6),1307(1977) 、Chem.&Eng.News,Nov.28,p31(1988)、欧州特許第104,143 号、米国特許第339,049号、同第410,201号、特開平2-150,848号、特開平2-296,514 号等に記載のヨードニウム塩、J.V.Crivello etal,Polymer J.17,73 (1985)、J.V.Crivello etal.J.Org.Chem.,43,3055(1978)、W.R.Watt etal,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,22,1789(1984)、J.V.Crivello etal,Polymer Bull.,14,279(1985)、J.V.Crivello etal,Macromorecules,14(5),1141(1981)、J.V.Crivello etal,J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed.,17,2877(1979)、欧州特許第370,693 号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第3,902,114号同4,933,377号、同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、獨国特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号、特開平７−２８２３７号、同８−２７１０２号等に記載のスルホニウム塩、J.V.Crivello etal,Macromorecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello etal,J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed., 17,1047(1979)等に記載のセレノニウム塩、C.S.Wen etal,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)等に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩、米国特許第3,905,815号、特公昭46-4605号、特開昭48-36281号、特開昭55-32070号、特開昭60-239736号、特開昭61-169835号、特開昭61-169837号、特開昭62-58241号、特開昭62-212401号、特開昭63-70243号、特開昭63-298339号等に記載の有機ハロゲン化合物、K.Meier et al,J.Rad.Curing,13(4),26(1986) 、T.P.Gill et al,Inorg.Chem.,19,3007(1980)、D.Astruc,Acc.Chem.Res.,19(12),377(1896)、特開平2-161445号等に記載の有機金属／有機ハロゲン化物、S.Hayase etal,J.Polymer Sci.,25,753(1987)、E.Reichmanis etal,J.Pholymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,23,1(1985)、Q.Q.Zhu etal,J.Photochem.,36,85,39,317(1987)、 B.Amit etal,Tetrahedron Lett.,(24)2205(1973)、D.H.R.Barton etal,J.Chem Soc.,3571(1965)、P.M.Collins etal, J.Chem.SoC.,Perkin I,1695(1975)、M.Rudinstein etal,Tetrahedron Lett.,(17),1445(1975)、J.W.Walker etalJ.Am.Chem.Soc.,110,7170(1988)、S.C.Busman etal,J.Imaging Technol.,11(4),191(1985)、H.M.Houlihan etal,Macormolecules,21,2001(1988)、 P.M.Collins etal,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,532(1972)、S.Hayase etal,Macromolecules,18,1799(1985)、E.Reichman etal,J.Electrochem.Soc.,Solid State Sci.Technol.,130(6)、F.M.Houlihan etal,Macromolcules,21,2001(1988)、 欧州特許第0290,750号、同046,083号、同156,535号、同271,851号、同0,388,343号、 米国特許第3,901,710号、同4,181,531号、特開昭60-198538号、特開昭53-133022号等に記載の０−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、M.TUNOOKA etal,Polymer Preprints Japan,35(8)、G.Berner etal,J.Rad.Curing,13(4)、 W.J.Mijs etal,Coating Technol.,55(697),45(1983),Akzo、H.Adachi etal,Polymer Preprints,Japan,37(3)、欧州特許第0199,672号、同84515号、同044,115号、同618,564号、同0101,122号、米国特許第4,371,605号、同4,431,774 号、特開昭64-18143号、特開平2-245756号、特開平3-140109号等に記載のイミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、特開昭61-166544 号、特開平２−７１２７０号等に記載のジスルホン化合物、特開平３−１０３８５４号、同３−１０３８５６号、同４−２１０９６０号等に記載のジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物を挙げることができる。
【００３４】
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物、たとえば、M.E.Woodhouse etal,J.Am.Chem.Soc.,104,5586(1982)、S.P.Pappas etal,J.Imaging Sci.,30(5),218(1986)、S.Kondo etal,Makromol.Chem.,Rapid Commun.,9,625(1988)、Y.Yamadaetal,Makromol.Chem.,152,153,163(1972)、J.V.Crivello etal,J.PolymerSci.,Polymer Chem.Ed.,17,3845(1979)、米国特許第3,849,137号、獨国特許第3914407、特開昭63-26653号、特開昭55-164824号、特開昭62-69263号、特開昭63-146038 、特開昭63-163452号、特開昭62-153853号、特開昭63-146029号等に記載の化合物を用いることができる。
【００３５】
さらにV.N.R.Pillai, Synthesis,(1),1(1980)、A.Abad et al, Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、D.H.R.Barton et al, J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。
【００３６】
上記活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられるものについて以下に説明する。
（１）トリハロメチル基が置換した下記一般式（ＰＡＧ１）で表されるオキサゾール誘導体または一般式（ＰＡＧ２）で表されるＳ−トリアジン誘導体。
【００３７】
【化９】

【００３８】
式中、Ｒ²⁰¹は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、Ｒ²⁰²は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、アルキル基、−Ｃ（Ｙ）₃をしめす。Ｙは塩素原子または臭素原子を示す。
具体的には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
【００３９】
【化１０】

【００４０】
【化１１】

【００４１】
【化１２】

【００４２】
（２）下記の一般式（ＰＡＧ３）で表されるヨードニウム塩、または一般式（ＰＡＧ４）で表されるスルホニウム塩。
【００４３】
【化１３】

【００４４】
ここで式Ａｒ¹、Ａｒ²は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基としては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカプト基およびハロゲン原子が挙げられる。
【００４５】
Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵は各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好ましくは、炭素数６〜１４のアリール基、炭素数１〜８のアルキル基およびそれらの置換誘導体である。好ましい置換基としては、アリール基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、炭素数１〜８のアルキル基、ニトロ基、カルボキシル基、ヒロドキシ基およびハロゲン原子であり、アルキル基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基である。
【００４６】
Ｚ^-は対アニオンを示し、例えばＢＦ₄ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-、ＳｉＦ₆ ^2-、ＣｌＯ^4-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-等のパーフルオロアルカンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナフタレン−１−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニオン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
【００４７】
またＲ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵のうちの２つおよびＡｒ¹、Ａｒ²はそれぞれの単結合または置換基を介して結合してもよい。
【００４８】
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
【化１４】

【００５０】
【化１５】

【００５１】
【化１６】

【００５２】
【化１７】

【００５３】
【化１８】

【００５４】
【化１９】

【００５５】
【化２０】

【００５６】
【化２１】

【００５７】
【化２２】

【００５８】
【化２３】

【００５９】
【化２４】

【００６０】
【化２５】

【００６１】
【化２６】

【００６２】
一般式（ＰＡＧ３）、（ＰＡＧ４）で示される上記オニウム塩は公知であり、例えばJ.W.Knapczyk etal,J.Am.Chem.Soc.,91,145(1969)、A.L.Maycok etal, J.Org.Chem.,35,2532,(1970)、E.Goethas etal ,Bull.Soc.Chem.Belg.,73,546,(1964) 、H.M.Leicester、J.Ame.Chem.Soc.,51,3587(1929)、J.V.Crivello etal,J.Polym.Chem.Ed.,18,2677(1980)、米国特許第2,807,648 号および同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載の方法により合成することができる。
【００６３】
（３）下記一般式（ＰＡＧ５）で表されるジスルホン誘導体または一般式（ＰＡＧ６）で表されるイミノスルホネート誘導体。
【００６４】
【化２７】

【００６５】
式中、Ａｒ³、Ａｒ⁴は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。Ｒ²⁰⁶は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Ａは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６６】
【化２８】

【００６７】
【化２９】

【００６８】
【化３０】

【００６９】
【化３１】

【００７０】
【化３２】

【００７１】
【化３３】

【００７２】
これらの活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の添加量は、レジスト組成物の全重量（塗布溶媒を除く）を基準として通常０．００１〜４０重量％の範囲で用いられ、好ましくは０．０１〜２０重量％、更に好ましくは０．１〜５重量％の範囲で使用される。活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の添加量が、０．００１重量％より少ないと感度が低くなり、また添加量が４０重量％より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪化や、プロセス（特にベーク）マージンが狭くなり好ましくない。
【００７３】
〔２〕酸の作用により分解しアルカリに対する溶解性が増加する樹脂
一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）において、Ｒ₁₂〜Ｒ₂₅におけるアルキル基としては、置換もしくは非置換のいずれであってもよい、１〜４個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。そのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基等が挙げられる。
また、上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数１〜４個のアルコキシ基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、アシル基、アシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。
【００７４】
Ｒ₁₁〜Ｒ₂₅における脂環式炭化水素基あるいはＺと炭素原子が形成する脂環式炭化水素基としては、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数５以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は６〜３０個が好ましく、特に炭素数７〜２５個が好ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。
以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環式部分の構造例を示す。
【００７５】
【化３４】

【００７６】
【化３５】

【００７７】
本発明においては、上記脂環式部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン残基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基である。
【００７８】
これらの脂環式炭化水素基の置換基としては、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基よりなる群から選択された置換基を表す。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。上記アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものを挙げることができる。
【００７９】
上記樹脂における一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で示される構造で保護されるアルカリ可溶性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、フェノール基、チオール基などが挙げられ、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基である。
上記樹脂における一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基としては、好ましくは下記一般式（ｐＶＩＩ）〜（ｐＸＩ）で表される基が挙げられる。
【００８０】
【化３６】

【００８１】
ここで、Ｒ₁₁〜Ｒ₂₅ならびにＺは、それぞれ前記定義に同じである。
上記樹脂において、一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式（ｐＡ）で示される繰り返し単位が好ましい。
【００８２】
【化３７】

【００８３】
ここで、Ｒは、水素原子、ハロゲン原子又は１〜４個の炭素原子を有する置換もしくは非置換の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。複数のＲは、各々同じでも異なっていてもよい。Ａは、単結合、アルキレン基、置換アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは２つ以上の基の組み合わせを表す。
Ｒａは、上記式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）のいずれかの基を表す。
以下、一般式（ｐＡ）で示される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を示す。
【００８４】
【化３８】

【００８５】
【化３９】

【００８６】
【化４０】

【００８７】
【化４１】

【００８８】
【化４２】

【００８９】
【化４３】

【００９０】
上記樹脂において、上記一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位以外に、他の繰り返し単位を含んでもよい。
このような他の繰り返し単位としては、好ましくは下記一般式（ＡＩ）で表される繰り返し単位である。
【００９１】
【化４４】

【００９２】
Ｒは、前記と同義である。Ｂは、ハロゲン原子、シアノ基、酸の作用により分解する基、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｙ−Ａ−Ｒｃ９又は−ＣＯＯＲｃ１１を表す。
Ｙ：酸素原子、硫黄原子、−ＮＨ−、−ＮＨＳＯ₂−、−ＮＨＳＯ₂ＮＨ−から選ばれる２価の結合基、
Ｒｃ９：−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲｃ１０（Ｒｃ１０はＲｃ１１と同義のもの、および下記ラクトン構造を表す。）、−ＣＮ、水酸基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、−ＣＯ−ＮＨ−Ｒｃ１１、−ＣＯ−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒｃ１１又は下記ラクトン構造を表す。
【００９３】
Ｒｃ１１：置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい環状炭化水素基、
Ａ：単結合、アルキレン基、置換アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは２つ以上の基の組み合わせ、を表す。
【００９４】
【化４５】

【００９５】
式中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、炭化水素基を表す。ｓは、２以上の整数を表す。
上記酸の作用により分解する基としては、好ましくは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｘ₁−Ｒ₀で表される基である。ここで、Ｒ₀としては、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基等の３級アルキル基、イソボロニル基、１−エトキシエチル基、１−ブトキシエチル基、１−イソブトキシエチル基、１−シクロヘキシロキシエチル基等の１−アルコキシエチル基、１−メトキシメチル基、１−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリル基、３−オキソシクロヘキシル基等を挙げることができる。Ｘ₁は、酸素原子、硫黄原子、−ＮＨ−、−ＨＮＳＯ₂−、−ＮＨＳＯ₂ＨＮ−を表すが、好ましくは酸素原子である。
【００９６】
上記アルキル基としては、炭素数１〜１０個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜６個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基である。
【００９７】
上記環状炭化水素基としては、例えば環状アルキル基、有橋式炭化水素であり、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ボロニル基、イソボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基等を挙げることができる。
【００９８】
上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものが挙げることができる。
【００９９】
上記アルキル基、環状アルキル基、アルコキシ基における更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、アシルオキシ基等を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものが挙げることができ、アシル基としてはホルミル基、アセチル基等を挙げることができ、アシルオキシ基としてはアセトキシ基等を挙げることができる。
【０１００】
上記式（ＡＩ）、（ｐＡ）におけるＡのアルキレン基、置換アルキレン基としては、下記で示される基を挙げることができる。
−〔Ｃ（Ｒ_a1）（Ｒ_b1）〕ｒ−
式中、
Ｒ_a1、Ｒ_b1：水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよく、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基よりなる群から選択された置換基を表す。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４個のものを挙げることができる。ｒは１〜１０の整数を表す。
上記において、ハロゲン原子としては塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
上記Ｂとしては、酸分解性基、または−ＣＯＯＬｃで示される基が好ましい。ここで、Ｌｃは前述の一般式（ＩＩＩ）〜（Ｖ）で示されるラクトン基を表わす。
【０１０１】
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃはそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基を表わすが、炭化水素基としては、炭素数１〜８個のアルキル基、炭素数４〜１０個のシクロアルキル基、炭素数７〜１２個のアラルキル基が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、オクチル基等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
上記Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃがアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基である場合、これらの基はさらに置換基を有してもよく、置換基としてはたとえば次のようなものを例示できる。すなわち、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆなどのハロゲン原子、−ＣＮ基、−ＯＨ基、炭素数１〜４個のアルキル基、炭素数３〜８個のシクロアルキル基、炭素数１〜４個のアルコキシ基、アセチルアミノ基などのアシルアミノ基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、フェノキシエチル基などのアリロキシアルキル基、トリメチルシリル基、トリメトキシシリル基などのシリル基を挙げることができる。しかも、置換基の範囲はこれらに限定されるものではない。
【０１０２】
現像液適性や本発明の目的を高度に達成させる観点等から、一般式〔III〕〜〔Ｖ〕のＲａ、Ｒｂ、Ｒｃとして好ましくはそれぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜８のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数７〜１２のアラルキル基であり、より好ましくはそれぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜４のアルキル基であり、特に好ましくは、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基である。
ｓは２〜６の整数が好ましく、より好ましくは２〜４であり、特に好ましくは２である。
【０１０３】
本発明における酸分解性樹脂は、上記のような一般式（ＡＩ）で表される繰り返し単位等の共重合成分に、上記一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で表される構造で保護されたアルカリ可溶性基以外の酸分解性基を含有することが好ましい。このような併用可能な酸分解性基としては、上記−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ₀で表される基が好ましい。
【０１０４】
酸分解性樹脂は、上記以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要要件である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な単量体繰り返し単位との共重合体として使用することができる。
【０１０５】
このような繰り返し単位としては、以下のような単量体に相当する繰り返し単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、前記樹脂に要求される性能、特に（１）塗布溶剤に対する溶解性、（２）製膜性（ガラス転移点）、（３）アルカリ現像性、（４）膜べり（親疎水性、アルカリ可溶性基選択）、（５）未露光部の基板への密着性、（６）ドライエッチング耐性、の微調整が可能となる。
このような共重合単量体としては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を１個有する化合物などを挙げることができる。
【０１０６】
具体的には、例えばアクリル酸エステル類、例えばアルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい）アクリレート（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−ｔ−オクチル、クロルエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート２，２−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、５−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートなど）；
【０１０７】
メタクリル酸エステル類、例えばアルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい。）メタクリレート（例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、５−ヒドロキシペンチルメタクリレート、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど）；
【０１０８】
アクリルアミド類、例えばアクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、 （アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミド（アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−２−アセトアミドエチル−Ｎ−アセチルアクリルアミドなど；
【０１０９】
メタクリルアミド類、例えばメタクリルアミド、Ｎ−アルキルメタクリルアミド（アルキル基としては炭素原子数１〜１０のもの、例えばメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルメタクリルアミド（アルキル基としてはエチル基、プロピル基、ブチル基などがある。）、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルメタクリルアミドなど；
【０１１０】
アリル化合物、例えばアリルエステル類（例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルなど）、アリルオキシエタノールなど；
【０１１１】
ビニルエーテル類、例えばアルキルビニルエーテル（例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、１−メチル−２，２−ジメチルプロピルビニルエーテル、２−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテルなど）；
【０１１２】
ビニルエステル類、例えばビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレートなど；
【０１１３】
イタコン酸ジアルキル類（例えばイタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど）；フマール酸のジアルキルエステル類（例えばジブチルフマレートなど）又はモノアルキルエステル類；
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル等がある。その他にも、上記種々の繰り返し単位と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であればよい。
【０１１４】
酸分解性樹脂において、各繰り返し単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要要件である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
【０１１５】
酸分解性樹脂中、一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で表される部分構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、全単量体繰り返し単位中３０〜７０モル％であり、好ましくは３５〜６５モル％、更に好ましくは４０〜６０モル％である。
また、酸分解性樹脂中、一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で表される部分構造で保護されたアルカリ可溶性基以外の酸分解性基を含有する繰り返し単位の含有量は、全単量体繰り返し単位中７０モル％以下であり、好ましくは５〜６５モル％、更に好ましくは１０〜６０モル％である。
密着性を付与するカルボキシル基の含有量は、樹脂中２．０ミリ当量／ｇ以下であり、好ましくは１．８ミリ当量／ｇ以下、更に好ましくは１．５ミリ当量／ｇ以下である。
【０１１６】
また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、必須繰り返し単位を合計した総モル数に対して９９モル％以下が好ましく、より好ましくは９０モル％以下、さらに好ましくは８０モル％以下である。
【０１１７】
上記のような酸分解性樹脂の分子量は、重量平均（Ｍｗ：ポリスチレン標準）で好ましくは１，０００〜１，０００，０００、より好ましくは１，５００〜５００，０００、更に好ましくは２，０００〜２００，０００、より更に好ましくは２，５００〜１００，０００の範囲であり、大きい程、耐熱性等が向上する一方で、現像性等が低下し、これらのバランスにより好ましい範囲に調整される。本発明に用いる酸分解性樹脂は、常法に従って（例えばラジカル重合）合成することができる。
【０１１８】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物において、酸分解性樹脂の組成物全体中の添加量は、全レジスト固形分中４０〜９９．９９重量％が好ましく、より好ましくは５０〜９９．９７重量％である。
【０１１９】
次に本発明のポジ型フォトレジスト組成物に含有されるフッ素系及び／又はシリコン系界面活性剤について説明する。
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有することができる。
本発明のポジ型感光性組成物が上記酸分解性樹脂と上記界面活性剤とを含有することにより、２５０ｎｍ以下、特に２２０ｎｍ以下の露光光源の使用時に、現像欠陥とスカムの少ないレジストパターンが得られるばかりでなく、線幅再現性にも優れるようになる。
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08（大日本インキ（株）製）、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106（旭硝子（株）製）等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341（信越化学工業（株）製）もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
【０１２０】
界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分を基準として、通常０．００１重量％〜２重量％、好ましくは０．０１重量％〜１重量％である。
これらの界面活性剤は１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１２１】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、上記以外の界面活性剤、光増感剤、有機塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
【０１２２】
本発明の感光性組成物は、上記各成分を溶解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶媒としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、２−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
【０１２３】
上記の中でも、好ましい溶媒としては２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフランを挙げることができる。
【０１２４】
上記他の界面活性剤としては、具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分１００重量部当たり、通常、２重量部以下、好ましくは１重量部以下である。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
【０１２５】
本発明のこのようなポジ型フォトレジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚は０．４〜１．５μｍが好ましい。
上記感光性組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板（例：シリコン／二酸化シリコン被覆）上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは２５０ｎｍ以下、より好ましくは２２０ｎｍ以下の波長の遠紫外線である。具体的には、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）、Ｘ線、電子ビーム等が挙げられ、特にＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）が好ましい。
【０１２６】
本発明の感光性組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
【０１２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
合成例１（光酸発生剤（ＰＡＧ４−３５）の合成）
ジフェニルスルフォキシド５０ｇをメシチレン８００ｍＬに溶解させ、ここに塩化アルミニウム２００ｇを添加し、これを２４時間８０℃で攪拌した。反応終了後、反応液を氷２Ｌにゆっくりとそそぎ込んだ。ここに濃塩酸４００ｍＬを加え７０℃で１０分加熱した。反応液を室温まで冷却後、酢酸エチルで洗浄し、濾過した。濾液に、ヨウ化アンモニウム２００ｇを蒸留水４００ｍＬに溶かしたものを加えた。析出した粉体を濾取、水洗、酢酸エチルで洗浄、乾燥し、スルフォニウムヨージド７２ｇを得た。
得られたスルフォニウムヨージド５０ｇをメタノール３００ｍＬに溶解し、これに酸化銀３１ｇを加えて、４時間攪拌した。反応液を濾過した後、ヘプタデカフルオロオクタンスルフォン酸カリウム塩と塩交換し、目的物である（ＰＡＧ４−３５）４０ｇを回収した。
【０１２８】
合成例２
樹脂（１）の合成
２−ブチル−２−アダマンチルメタクリレートとメバロニックラクトンメタクリレートを４５／５５の割合で仕込みテトラヒドロフランに溶解し、固形分濃度２０％の溶液１００ｍＬを調製した。この溶液に和光純薬製Ｖ−６５を２ｍｏｌ％、メルカプトエタノール４ｍｏｌ％加え、これを窒素雰囲気下、２時間かけて６０℃に加熱したテトラヒドロフラン１０ｍＬに滴下した。滴下終了後、反応液を６時間加熱、攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、メタノール３Ｌに晶析、析出した白色粉体を回収した。
Ｃ¹³ＮＭＲから求めたポリマー組成比は４６／５４であった。また、ＧＰＣ測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は９８００であった。
以下同様に合成した。
【０１２９】
樹脂（２）〜（７）の合成
上記樹脂（１）の合成と同様に、下記構造を有し、下記表１に記載のモル比率及び重量平均分子量の樹脂（２）から（７）を合成した。
【０１３０】
【表１】

【０１３１】
【化４６】

【０１３２】
【化４７】

【０１３３】
（スルホン酸発生化合物の合成）
化合物（１−１）
アセト酢酸ｔ−ブチルエステル３２ｇをテトラヒドロフランに溶解し、窒素気流下０℃に冷却した。次にナトリウムヒドリドを１．２当量加え、さらにヨウ化メチル４０ｇを滴下しながら加えた。滴下終了後、反応液を室温まで昇温し３時間攪拌した。反応終了後、反応液を蒸留水に投入し、酢酸エチルで目的物を抽出し、濃縮した。
得られた化合物１７ｇと３７％ホルマリン水溶液１３ｇ、ジオキサン６ｍＬを混合攪拌し、反応温度を１０℃〜２０℃にコントロールしながらゆっくりと炭酸カリウム７ｇを加えた。炭酸カリウム添加終了後、そのまま反応温度を保ちながら８時間攪拌した。反応終了後反応液に重曹水を滴下し、酢酸エチルで目的物を含む混合物を抽出した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、目的物（メチロール体）２０ｇを回収した。
最後に２−ナフタレンスルフォニルクロリド８ｇと上で得たメチロール体６ｇをＴＨＦに溶解し、窒素気流下０℃に冷却、ピリジン５ｇを滴下。滴下終了後、反応液を室温まで昇温し１０時間攪拌した。反応終了後、反応液を中和し、酢酸エチル／水抽出後、有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し目的物である化合物（１−１）８ｇを得た。
【０１３４】
化合物（１−６）
ナフタレンスルフォニルクロリドの代わりにペンタフルオロベンゼンスルフォニルクロリドを使用した他は上記と同様にして化合物（１−６）を合成した。
【０１３５】
化合物（２−３）
アセト酢酸エチルエステルをエチレングリコールを使用し、常法に従って環状ケタール化した後、水素化リチウムハイドライドで還元、アセトエタノールのケタール体を得た。これとカンファースルフォニルクロリドをＴＨＦに溶解し、窒素気流下０℃に冷却、過剰のピリジンを滴下、滴下終了後、反応液を室温まで昇温し１０時間攪拌した。反応終了後、反応液を中和し、酢酸エチル／水抽出後、有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し目的物である化合物（２−３）を得た。
【０１３６】
化合物（３−２）
フェニルシクロヘキセンを酸化オスミウム存在下で酸化し、シスジオールを合成した後、２−ナフタレンスルフォニルクロリドとＴＨＦに溶解し、窒素気流下０℃に冷却、過剰のピリジンを滴下。滴下終了後、反応液を室温まで昇温し１０時間攪拌した。反応終了後、反応液を中和し、酢酸エチル／水抽出後、有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し目的物である化合物（３−２）を得た。
【０１３７】
化合物（４−１）
ジメドンと１．２当量のナフタレンスルフォニルクロリドピリジンをアセトニトリルに溶解し、窒素気流下０℃に冷却、２当量のピリジンを滴下した。滴下終了後、反応液を室温まで昇温し８時間攪拌した。反終了後、反応液を中和し、酢酸エチル／水抽出後、有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し目的物である化合物（４−１）を得た。
【０１３８】
化合物（４−３）
ジメドンの代わりにメルドラム酸を使用した他は、化合物（４−１）の合成と同様にして化合物（４−３）を合成した。
【０１３９】
化合物（５−２）
Journal of Photopolymer Science and Technologies Vol. 11 No3 (1998)p505-6記載の方法に準じて化合物（５−２）を合成した。
【０１４０】
〔実施例〕
上記合成例で合成した表２に示す樹脂をそれぞれ１．４ｇと、光酸発生剤０．１８ｇ、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕−５−ノネン（ＤＢＮ）１０ｍｇ、界面活性剤（添加量は、組成物の全固形分に対して１重量％）およびスルホン酸発生化合物(添加量は、組成物の全固形分に対して２重量％）として、表２に示す各化合物を配合し、それぞれ固形分１４重量％の割合でプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートに溶解した後、０．１μｍのミクロフィルターで濾過し、参考例１〜５、実施例６〜１０及び比較例１のポジ型フォトレジスト組成物溶液を調製した。
【０１４１】
表２において、ＰＡＧ−１はトリフェニルスルホニウムトリフレートを表し、ＰＡＧ−２は、上記合成した（ＰＡＧ４−３５）を表す。表２中の樹脂Ｒ１としては、下記構造のものが挙げられる。
【０１４２】
【化４８】

【０１４３】
また、界面活性剤としては、
Ｗ−１：メガファックＦ１７６（大日本インキ（株）製）（フッ素系）
Ｗ−２：メガファックＲ０８（大日本インキ（株）製）（フッ素及びシリコーン系）
Ｗ−３：ポリシロキサンポリマーＫＰ−３４１（信越化学工業（株）製）
Ｗ−４：ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
を表す。
【０１４４】
（評価試験）
得られたポジ型フォトレジスト組成物溶液をスピンコータを利用してシリコンウエハー上に塗布し、１２０℃で９０秒間乾燥、約０．５μｍのポジ型フォトレジスト膜を作成し、それにＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）で露光した。露光後の加熱処理を１２０℃で９０秒間行い、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像、蒸留水でリンスし、レジストパターンプロファイルを得た。
【０１４５】
〔現像欠陥数〕：６インチのＢａｒｅ Ｓｉ基板上に各レジスト膜を０．５μｍに塗布し、真空吸着式ホットプレートで１２０℃、６０秒間乾燥した。次に、０．３５μｍコンタクトホールパターン（Ｈｏｌｅ Ｄｕｔｙ比＝１：３）のテストマスクを介してＮｉｋｏｎ ステッパーＮＳＲ−１５０５ＥＸにより露光した後、露光後加熱を１２０℃で９０秒間行った。引き続き２．３８％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液）で６０秒間のパドル現像後、純水で３０秒間水洗しスピン乾燥した。こうして得られたサンプルをケーエルエー・テンコール（株）製ＫＬＡ−２１１２機により現像欠陥数を測定し、得られた１次データ値を現像欠陥数とした。
【０１４６】
〔現像残さ（スカム）の発生〕
線幅０．２２μｍのレジストパターンにおける現像残さの残り具合で評価し、残さが観察されなかったものを○とし、かなりの量観察されたものを×とした。
【０１４７】
〔線幅再現性〕
線幅再現性（線幅変動率）は、目標の線幅に対する変動率で表わす。即ち、上記のように、目標の線幅０．２０μｍのレジストパターンプロファイルを５回繰り返し作成し、走査型電子顕微鏡でそれらの実測線幅を測定し、それを基に下記式で各回の線幅変動率を計算し、その線幅変動率の５回の総和を線幅再現性として評価した。
線幅変動率＝｜実測線幅−目標の線幅｜×１００／目標の線幅
上記評価結果を表２に示す。
【０１４８】
【表２】

【０１４９】
表２の結果から明らかなように、比較例は、現像欠陥数、スカムの発生の点で問題を含む。一方、本発明のポジ型フォトレジスト組成物は現像欠陥発生、スカム発生の防止について満足がいくレベルにある。すなわち、ＡｒＦエキシマレーザー露光を始めとする遠紫外線を用いたリソグラフィーに好適である。また、特定の界面活性剤を含む本発明のレジスト組成物は、現像欠陥ばかりでなく、線幅再現性にも優れる。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明は、特に１７０nm〜２２０nmという波長領域の光に対して十分好適であり、現像欠陥やスカムの発生の防止が実現し、良好なレジストパターンプロファイルが得られ、更に線幅再現性にも優れるポジ型フォトレジスト組成物を提供できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a positive photoresist composition used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photofabrication processes. More particularly, the present invention relates to a positive photoresist composition that can form a highly refined pattern using light in the far ultraviolet region including excimer laser light, particularly light having a wavelength of 250 nm or less.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the degree of integration of integrated circuits has been increasing, and in the manufacture of semiconductor substrates such as VLSI, processing of ultrafine patterns having a line width of less than half a micron has been required. In order to satisfy this need, the operating wavelength of an exposure apparatus used for photolithography has been increasingly shortened, and now it is considered to use excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) having a short wavelength among far ultraviolet rays. It is becoming.
A chemical amplification type resist is used for lithography pattern formation in this wavelength region.
[0003]
In general, chemically amplified resists can be broadly classified into three types, commonly called two-component systems, 2.5-component systems, and three-component systems. The two-component system combines a compound that generates an acid by photolysis (hereinafter referred to as a photoacid generator) and a binder resin. The binder resin is a resin having a group (also referred to as an acid-decomposable group) in the molecule that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility of the resin in an alkaline developer. The 2.5 component system further contains a low molecular weight compound having an acid-decomposable group in the two component system. A three-component system contains a photoacid generator, an alkali-soluble resin, and the low molecular weight compound.
[0004]
The chemical amplification resist is suitable as a photoresist for irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays, but among them, it is necessary to cope with the required characteristics in use. For example, when using 248 nm light of a KrF excimer laser, a resist composition using a polymer in which an acetal group or a ketal group is introduced as a protective group to a hydroxystyrene-based polymer that has little light absorption is proposed. Has been. Examples thereof are JP-A-2-141636, JP-A-2-19847, JP-A-4-219757, JP-A-5-281745, and the like. In addition, similar compositions having t-butoxycarbonyloxy groups or p-tetrahydropyranyloxy groups as acid-decomposable groups have been proposed in JP-A-2-209777, JP-A-3-206458, JP-A-2-19847 and the like. Yes.
These are suitable when using 248 nm light of a KrF excimer laser, but when using an ArF excimer laser as a light source, the intrinsic sensitivity is still too high and the sensitivity is low. In addition, there are other drawbacks associated therewith, such as degradation of resolution, degradation of focus tolerance, degradation of pattern profile, and the like, and many improvements are still required.
[0005]
Therefore, as a photoresist composition for an ArF light source, a resin in which an alicyclic hydrocarbon moiety is introduced has been proposed for the purpose of imparting dry etching resistance. Phenomenon such that development with a tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) aqueous solution, which has been widely used as a resist developer, becomes difficult due to being hydrophobic, and the resist is peeled off from the substrate during development. Is seen.
In response to the hydrophobization of the resist, measures such as mixing an organic solvent such as isopropyl alcohol with the developer have been studied, and although some results are seen, the concern about the swelling of the resist film and the process become complicated. The problem is not necessarily solved.
In the approach of improving the resist, many measures have been taken to supplement various hydrophobic alicyclic hydrocarbon sites by introducing hydrophilic groups.
[0006]
In JP-A-9-73173, JP-A-9-90637, and JP-A-10-161313, an alkali-soluble group protected with a structure containing an alicyclic group and the protecting group are eliminated by an acid, A resist material using an acid-sensitive compound containing a structural unit that is rendered alkali-soluble is described.
[0007]
As described above, a resin containing an acid-decomposable group used for a photoresist for exposure to deep ultraviolet rays generally contains an aliphatic cyclic hydrocarbon group in the molecule at the same time. For this reason, the resin became hydrophobic, and there were problems due to it. Various means as described above for improving it have been studied. However, the above technique still has many insufficient points (especially in terms of developability), and improvement is desired.
[0008]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-248561 discloses a photoreactive composition comprising a photoacid generator and an acid multiplication agent that newly generates an acid by the acid generated from the photoacid generator. SPIE., Vol. 3049., 76-82 p. Discloses a chemical amplification resist for 193 nm lithography containing an acid generator, a partially protected alicyclic polymer, and an acid growth agent.
[0009]
However, there is still room for improvement in developability even in the technology using the above-mentioned far ultraviolet light, a short wavelength light source, for example, ArF excimer laser (193 nm) as an exposure light source. Specifically, there have been problems such as development defects and scum (development residue). Furthermore, there is room for improvement in the problem of line width reproducibility that the line width varies with each pattern formation.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned performance improvement technology inherent in microphotofabrication using far ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light. It is an object of the present invention to provide a positive photoresist composition that solves the problems of development defects and scum.
It is a further object of the present invention to provide a positive photoresist composition for deep ultraviolet exposure that has excellent line width reproducibility.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the constituent materials of the resist composition in the positive chemical amplification system, the present inventors have found that the object of the present invention can be achieved by using a specific acid-decomposable resin and a specific additive. As a result, the present invention has been achieved.
That is, the above object is achieved by the following configuration.
[0012]
(1) a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation,
Contains an alkali-soluble group protected by at least one of the partial structures containing alicyclic hydrocarbons represented by the following general formulas (pI) to (pVI), and is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in alkali. Resin, and
Compounds that decompose by the action of acid to generate sulfonic acid
A positive photoresist composition for deep ultraviolet exposure, comprising:
[0013]
[Chemical 2]

[0014]
Where R₁₁Represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a sec-butyl group, and Z is necessary to form an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom. Represents an atomic group.
R₁₂~ R₁₆Each independently represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, provided that R represents₁₂~ R₁₄At least one of R or R₁₅, R₁₆Any of represents an alicyclic hydrocarbon group.
R₁₇~ R_{twenty one}Each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that R represents₁₇~ R_{twenty one}At least one of these represents an alicyclic hydrocarbon group. R₁₉, R_{twenty one}Any of these represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R_{twenty two}~ R_{twenty five}Each independently represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, provided that R represents_{twenty two}~ R_{twenty five}At least one of these represents an alicyclic hydrocarbon group.
[0015]
(2) The positive photoresist composition for far ultraviolet exposure according to (1) above, which contains a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the compounds used in the present invention will be described in detail.
[1] A compound capable of decomposing by the action of an acid to generate a sulfonic acid (hereinafter also referred to as a sulfonic acid generating compound)
In the present invention, the sulfonic acid generating compound is stable in the absence of an acid, but decomposes by the action of an acid generated from a photoacid generator upon exposure to generate a sulfonic acid. Here, the acid generated from the sulfonic acid generating compound is preferably one having a high acid strength. Specifically, the acid dissociation constant (pKa) is preferably 3 or less, more preferably 2 or less.
The acid generated from the sulfonic acid generating compound is preferably a sulfonic acid having an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. As the sulfonic acid generating compound, compounds represented by the following general formulas (1) to (5) are preferable.
[0017]
[Chemical Formula 3]

[0018]
In the general formulas (1) to (5),
R represents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
R₀Is -COOR₀Represents a group constituting a group that decomposes by the action of an acid.
R₁Represents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, or an aryloxy group.
R₂Represents an alkyl group or an aralkyl group.
R_ThreeRepresents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
R_Four, R_FiveEach independently represents an alkyl group, R_FourAnd R_FiveMay combine with each other to form a ring.
R₆Represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R₇Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
R₈Represents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
R₉Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. However, R₉Is R₇To form a ring.
R_TenRepresents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, an aryloxy group or an alkenyloxy group.
R₁₁Represents an alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, an aryloxy group or an alkenyl group. R_TenAnd R₁₁May combine with each other to form a ring.
[0019]
In the above formulas (1) to (5), examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an octyl group. Etc.
Examples of the cyclic alkyl group include cyclic alkyl groups having 4 to 10 carbon atoms, and specifically include cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, adamantyl group, boronyl group, isobornyl group, tricyclo group. Examples include decanyl group, dicyclopentenyl group, nobornane epoxy group, menthyl group, isomenthyl group, neomenthyl group, tetracyclododecanyl group and the like.
[0020]
Examples of the aryl group include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group, a naphthyl group, and a tolyl group.
Examples of the aralkyl group include aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, and specific examples include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylethyl group.
As an alkoxy group, a C1-C8 alkoxy group is mentioned, Specifically, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group etc. are mentioned.
Examples of the alkenyl group include alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, and specific examples include a vinyl group, a propenyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group.
[0021]
Examples of the aryloxy group include an aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms, and specific examples include a phenoxy group and a naphthoxy group.
Examples of the alkenyloxy group include alkenyloxy groups having 2 to 8 carbon atoms, and specific examples include a vinyloxy group and an allyloxy group.
[0022]
Each of the above substituents may further have a substituent, and examples of the substituent include the following. That is, halogen atoms such as Cl, Br, and F, -CN group, -OH group, alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms , Acylamino groups such as acetylamino group, aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group, allyloxyalkyl groups such as phenoxyethyl group, alkoxycarbonyl groups having 2 to 5 carbon atoms, acyloxy groups having 2 to 5 carbon atoms, etc. Can be mentioned. And the range of a substituent is not limited to these.
[0023]
R_FourAnd R_FiveExamples of the ring formed by bonding to each other include a 1,3-dioxolane ring and a 1,3-dioxane ring.
R₇And R₉Examples of the ring formed by bonding to each other include a cyclopentyl ring and a cyclohexyl ring.
R_TenAnd R₁₁Examples of the ring formed by bonding to each other include a 3-oxocyclohexenyl ring and a 3-oxoindenyl ring which may contain an oxygen atom in the ring.
Examples of the acid-decomposable group include a tertiary alkyl group such as t-butyl group and t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexene. 1-alkoxyethyl group such as siloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, alkoxymethyl group such as 1-ethoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl group, 3-oxocyclohexyl group, etc. Things can be mentioned.
[0024]
R, R above₀, R₁~ R₁₁Preferred examples of each include the following.
R: methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, octyl group, trifluoromethyl group, nonafluorobutyl group, heptadecafluorooctyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, phenyl group, pentafluorophenyl Group, methoxyphenyl group, toluyl group, mesityl group, fluorophenyl group, naphthyl group, cyclohexyl group, camphor group
R₀; T-butyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, tetrahydropyranyl group;
R₁Methyl group, ethyl group, propyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, phenethyl group, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, phenoxy group, naphthoxy group
R₂; Methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, benzyl group
R_Three; Methyl group, ethyl group, propyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group;
R_Four, R_Five; Methyl group, ethyl group, propyl group, those bonded to each other to form ethylene group and propylene group
R₆; Hydrogen atom, methyl group, ethyl group
[0025]
R₇, R₉A hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a cyclopentyl ring and a cyclohexyl ring bonded to each other; Formed
R₈; Methyl group, ethyl group, isopropyl group, t-butyl group, neopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, benzyl group;
R_TenMethyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, methoxy group, ethoxy group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, phenoxy group, naphthoxy group, A vinyloxy group, a methylvinyloxy group, a 3-oxocyclohexenyl ring or a 3-oxoindenyl ring which may be bonded to each other to contain an oxygen atom R₁₁Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, methoxy group, ethoxy group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, phenoxy group, naphthoxy group, A vinyl group, an allyl group, or a 3-oxocyclohexenyl ring or 3-oxoindenyl ring that may be bonded to each other to contain an oxygen atom
Hereinafter, although the specific example of a compound represented by General formula (1)-(5) is illustrated, the content of this invention is not limited to these.
[0026]
[Formula 4]

[0027]
[Chemical formula 5]

[0028]
[Chemical 6]

[0029]
[Chemical 7]

[0030]
[Chemical 8]

[0031]
In the present invention, the compound represented by the general formula (4) is particularly preferable as the sulfonic acid generating compound.
In the present invention, the amount of the sulfonic acid generating compound added to the composition is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 5% by weight, based on the total solid content of the composition. is there.
[0032]
[2] Compounds that generate acid upon irradiation with actinic rays or radiation (photoacid generator)
The photoacid generator used in the present invention is a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
Examples of the compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, and a photochromic color Known light (400-200 nm ultraviolet light, deep ultraviolet light, particularly preferably g-line, h-line, i-line, KrF excimer laser beam), ArF excimer laser beam, electron beam A compound capable of generating an acid by X-ray, molecular beam or ion beam and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
[0033]
Other compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation used in the present invention include, for example, SI Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387 (1974), TSBal etal, Polymer, 21, 423 (1980). Diazonium salts described in U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056, Re 27,992, Ammonium salts described in JP-A-3-140140, DCNecker etal, Macromolecules, 17, 2468 (1984), CSWen etal, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988), U.S. Pat.Nos. 4,069,055, 4,069,056 and the like, JVCrivello etal, Macromorecules, 10 (6), 1307 ( 1977), Chem. & Eng. News, Nov. 28, p31 (1988), European Patent No. 104,143, U.S. Pat.Nos. 339,049, 410,201, JP-A-2-150,848, JP-A-2-296,514, etc. Iodonium salts described, JVCrivello etal, Polymer J. 17, 73 (1985), JVCrivello etal. J. Org. Chem., 43, 3055 (1978), WRWatt etal, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 22, 1789 (1984), JVCriv ello etal, Polymer Bull., 14, 279 (1985), JVCrivello etal, Macromorecules, 14 (5), 1141 (1981), JVCrivello etal, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 2877 (1979), European Patent Nos. 370,693, 161,811, 410,201, 339,049, 233,567, 297,443, 297,442, U.S. Patents 3,902,114, 4,933,377, 4,760,013, 4,734,444, 2,833,827 Sulphonium salts described in Yasukuni Patent Nos. 2,904,626, 3,604,580, 3,604,581, JP-A-7-28237, and 8-27102, JVCrivello etal, Macromorecules, 10 (6), 1307 (1977) Selenonium salts described in JVCrivello etal, J. PolymerSci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047 (1979), CSWen etal, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988) Onium salts such as arsonium salts described in U.S. Pat.No. 3,905,815, JP-B 46-4605, JP-A 48-36281, JP-A 55-32070, JP-A 60-239736, JP Kaisho 61-169835, JP-A 61-169837, Special Organic halogen compounds described in JP-A-62-58241, JP-A-62-212401, JP-A-63-70243, JP-A-63-298339, etc., K. Meier et al, J. Rad. Curing, 13 (4), 26 (1986), TPGill et al, Inorg.Chem., 19,3007 (1980), D.Astruc, Acc.Chem.Res., 19 (12), 377 (1896), JP-A-2 -161445 and the like, S. Hayase etal, J. Polymer Sci., 25, 753 (1987), E. Reichmanis etal, J. Pholymer Sci., Polymer Chem. Ed., 23, 1 (1985), QQZhu etal, J. Photochem., 36, 85, 39, 317 (1987), B. Amit etal, Tetrahedron Lett., (24) 2205 (1973), DHR Barton etal, J. Chem Soc., 3571 (1965), PMCollins etal, J. Chem. SoC., Perkin I, 1695 (1975), M. Rudinstein etal, Tetrahedron Lett., (17), 1445 (1975), JWWalker etal J. Am. Chem. Soc. , 110, 7170 (1988), SCBusman etal, J. Imaging Technol., 11 (4), 191 (1985), HMHoulihan etal, Macormolecules, 21, 2001 (1988), PMCollins etal, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532 (1972), S. Hayase etal, Macromolecules, 18, 1799 (1985), E. Reichman etal, J. Electrochem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130 (6), FM Houlihan etal, Macromolcules, 21, 2001 (1988), European Patent Nos. 0290,750, 046,083, 156,535, 271,851, 0,388,343, U.S. Patents 3,901,710, 4,181,531 No., JP-A-60-198538, JP-A-53-133022, etc., a photoacid generator having a 0-nitrobenzyl type protecting group, M.TUNOOKA etal, Polymer Preprints Japan, 35 (8), G Berner etal, J. Rad. Curing, 13 (4), WJMijs etal, Coating Technol., 55 (697), 45 (1983), Akzo, H. Adachi etal, Polymer Preprints, Japan, 37 (3), European Patent Nos. 0199,672, 84515, 044,115, 618,564, 0101,122, U.S. Pat.Nos. 4,371,605, 4,431,774, JP 64-18143, JP 2-245756 A compound capable of generating a sulfonic acid by photolysis represented by iminosulfonates described in JP-A-3-140109, etc., and a disulfone compound described in JP-A-61-166544, JP-A-2-71270, etc. JP-A-3-103854, 3-1 No. 3856, diazo keto sulfone described in the same 4-210960 Patent etc., can be given diazodisulfone compound.
[0034]
Further, these light-generating groups, or compounds in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, MEWoodhouse etal, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586 (1982), SP Pappas etal, J. Imaging Sci., 30 (5), 218 (1986), S. Kondo etal, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9,625 (1988), Y. Yamadaetal, Makromol. Chem., 152, 153, 163 (1972 ), JVCrivello etal, J. PolymerSci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845 (1979), U.S. Pat.No. 3,849,137, Korean Patent No. 3914407, JP-A 63-26653, JP-A 55-164824 , JP-A 62-69263, JP-A 63-146038, JP-A 63-163452, JP-A 62-153853, JP-A 63-146029, etc. can be used. .
[0035]
Furthermore, VNRPillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abad et al, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), DHR Barton et al, J. Chem. Soc., (C), 329 (1970), US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like, compounds that generate an acid by light can also be used.
[0036]
Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, those that are particularly effective are described below.
(1) An oxazole derivative represented by the following general formula (PAG1) substituted with a trihalomethyl group or an S-triazine derivative represented by the general formula (PAG2).
[0037]
[Chemical 9]

[0038]
Where R²⁰¹Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, R²⁰²Is a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, -C (Y)_ThreeShow. Y represents a chlorine atom or a bromine atom.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0039]
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[0040]
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[0041]
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[0042]
(2) An iodonium salt represented by the following general formula (PAG3) or a sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).
[0043]
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[0044]
Where the formula Ar¹, Ar²Each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. Preferred substituents include alkyl groups, haloalkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, nitro groups, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, hydroxy groups, mercapto groups, and halogen atoms.
[0045]
R²⁰³, R²⁰⁴, R²⁰⁵Each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. Preferred are aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and substituted derivatives thereof. Preferred substituents are an aryl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxy group, and a halogen atom. An alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group;
[0046]
Z^-Represents a counter anion, for example BF_Four ^-, AsF₆ ^-, PF₆ ^-, SbF₆ ^-, SiF₆ ^2-, ClO^Four-, CF_ThreeSO_Three ^-Examples thereof include perfluoroalkane sulfonate anions such as pentafluorobenzene sulfonate anion, condensed polynuclear aromatic sulfonate anions such as naphthalene-1-sulfonate anion, anthraquinone sulfonate anion, and sulfonate group-containing dyes. It is not limited to these.
[0047]
R²⁰³, R²⁰⁴, R²⁰⁵Two of them and Ar¹, Ar²May be bonded via a single bond or a substituent.
[0048]
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0049]
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[0050]
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[0051]
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[0052]
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[0053]
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[0054]
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[0058]
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[0059]
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[0060]
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[0061]
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[0062]
The above onium salts represented by the general formulas (PAG3) and (PAG4) are known, for example, JWKnapczyk etal, J. Am. Chem. Soc., 91, 145 (1969), ALMaycok etal, J. Org. Chem., 35,2532, (1970), E. Goethas etal, Bull.Soc.Chem.Belg., 73,546, (1964), HMLeicester, J.Ame.Chem.Soc., 51,3587 (1929), JVCrivello etal J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677 (1980), US Pat. Nos. 2,807,648 and 4,247,473, and JP-A-53-101,331.
[0063]
(3) A disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or an iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).
[0064]
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[0065]
Where Ar^Three, Ar^FourEach independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. R²⁰⁶Represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
[0066]
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[0067]
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[0068]
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[0069]
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[0070]
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[0071]
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[0072]
The amount of these compounds that generate acid upon decomposition by irradiation with actinic rays or radiation is usually used in the range of 0.001 to 40% by weight based on the total weight of the resist composition (excluding the coating solvent). , Preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight. If the amount of the compound that generates acid upon decomposition by irradiation with actinic rays or radiation is less than 0.001% by weight, the sensitivity is low, and if the amount is more than 40% by weight, the light absorption of the resist increases. This is not preferable because the profile deteriorates and the process (especially baking) margin becomes narrow.
[0073]
[2] Resin that decomposes by the action of acid and increases its solubility in alkali
In the general formulas (pI) to (pVI), R₁₂~ R_{twenty five}The alkyl group in represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be substituted or unsubstituted. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group.
Further, the further substituent of the alkyl group includes an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), an acyl group, an acyloxy group, a cyano group, a hydroxyl group, A carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, etc. can be mentioned.
[0074]
R₁₁~ R_{twenty five}The alicyclic hydrocarbon group or the alicyclic hydrocarbon group formed by Z and a carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
Below, the structural example of an alicyclic part is shown among alicyclic hydrocarbon groups.
[0075]
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[0076]
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[0077]
In the present invention, preferred examples of the alicyclic moiety include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclohexyl group, cycloheptyl. Group, cyclooctyl group, cyclodecanyl group and cyclododecanyl group. More preferred are an adamantyl group, a decalin residue, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, and a cyclododecanyl group.
[0078]
Examples of the substituent for these alicyclic hydrocarbon groups include an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably a substituent selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. To express. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
[0079]
Examples of the alkali-soluble group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pVI) in the resin include various groups known in this technical field. Specific examples include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phenol group, and a thiol group, and a carboxylic acid group and a sulfonic acid group are preferable.
Preferred examples of the alkali-soluble group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pVI) in the resin include groups represented by the following general formulas (pVII) to (pXI).
[0080]
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[0081]
Where R₁₁~ R_{twenty five}And Z are the same as defined above.
In the above resin, the repeating unit having an alkali-soluble group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pVI) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (pA).
[0082]
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[0083]
Here, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A plurality of R may be the same or different. A is a single bond, an alkylene group, a substituted alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group. Represents a combination of groups.
Ra represents any group of the above formulas (pI) to (pVI).
Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (pA) are shown below.
[0084]
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[0085]
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[0086]
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[0087]
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[0088]
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[0089]
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[0090]
The resin may contain other repeating units in addition to the repeating unit having an alkali-soluble group protected with the structure represented by the general formulas (pI) to (pVI).
Such another repeating unit is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).
[0091]
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[0092]
R is as defined above. B represents a halogen atom, a cyano group, a group capable of decomposing by the action of an acid, -C (= O) -Y-A-Rc9 or -COORc11.
Y: oxygen atom, sulfur atom, -NH-, -NHSO₂-, -NHSO₂A divalent linking group selected from NH-,
Rc9: -COOH, -COORc10 (Rc10 represents the same as Rc11, and represents the following lactone structure), -CN, a hydroxyl group, an optionally substituted alkoxy group, -CO-NH-Rc11,- CO-NH-SO2-Rc11 or the following lactone structure is represented.
[0093]
Rc11: an alkyl group which may have a substituent, a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent,
A: A single bond, an alkylene group, a substituted alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group. Represents a combination of groups.
[0094]
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[0095]
In the formula, Ra, Rb, and Rc each independently represent a hydrocarbon group that may have a substituent. s represents an integer of 2 or more.
The group capable of decomposing by the action of the acid is preferably -C (= O) -X.₁-R₀It is group represented by these. Where R₀As a tertiary alkyl group such as t-butyl group and t-amyl group, 1 such as isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, etc. -Alkoxymethyl groups such as an alkoxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 1-ethoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl group, 3-oxocyclohexyl group and the like can be mentioned. X₁Is an oxygen atom, a sulfur atom, -NH-, -HNSO₂-, -NHSO₂HN- is represented, preferably an oxygen atom.
[0096]
The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably a methyl group. Ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and t-butyl group.
[0097]
Examples of the cyclic hydrocarbon group include a cyclic alkyl group and a bridged hydrocarbon group, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a boronyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, and a dicyclopentenyl group. , Nobornane epoxy group, menthyl group, isomenthyl group, neomenthyl group, tetracyclododecanyl group and the like.
[0098]
As said alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, can be mentioned.
[0099]
Examples of further substituents in the alkyl group, cyclic alkyl group, and alkoxy group include a hydroxyl group, a halogen atom, a carboxyl group, an alkoxy group, an acyl group, a cyano group, and an acyloxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group. Examples of the acyl group include a formyl group and an acetyl group. Examples thereof include an acetoxy group.
[0100]
Examples of the alkylene group and substituted alkylene group of A in the above formulas (AI) and (pA) include the groups shown below.
-[C (R_a1) (R_b1)] R-
Where
R_a1, R_b1: Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group or an alkoxy group, both of which may be the same or different. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group. The lower alkyl group is preferably a substituent selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. r represents an integer of 1 to 10.
In the above, examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
As B, an acid-decomposable group or a group represented by -COOLc is preferable. Here, Lc represents a lactone group represented by the aforementioned general formulas (III) to (V).
[0101]
Ra, Rb, and Rc each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and examples of the hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and a carbon number having 7 to 7 carbon atoms. There are 12 aralkyl groups. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an octyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylethyl group.
When Ra, Rb, and Rc are an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aralkyl group, these groups may further have a substituent, and examples of the substituent include the following. That is, halogen atoms such as Cl, Br, and F, -CN group, -OH group, alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms And acylamino groups such as acetylamino group, aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group, allyloxyalkyl groups such as phenoxyethyl group, silyl groups such as trimethylsilyl group and trimethoxysilyl group. And the range of a substituent is not limited to these.
[0102]
From the viewpoint of achieving the developer suitability and the objectives of the present invention, Ra, Rb and Rc in the general formulas [III] to [V] are preferably each independently a hydrogen atom or a carbon which may have a substituent. An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and more preferably each independently a hydrogen atom and 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent. An alkyl group, particularly preferably each independently a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
s is preferably an integer of 2 to 6, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 2.
[0103]
The acid-decomposable resin in the present invention is protected by a copolymer component such as a repeating unit represented by the above general formula (AI) with a structure represented by the above general formulas (pI) to (pVI). It preferably contains an acid-decomposable group other than the alkali-soluble group. Examples of the acid-decomposable group that can be used in combination include the above-mentioned —C (═O) —O—R.₀The group represented by these is preferable.
[0104]
In addition to the above, the acid-decomposable resin can be used for various purposes for adjusting dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist requirements such as resolution, heat resistance, and sensitivity. It can be used as a copolymer with a monomer repeating unit.
[0105]
Examples of such repeating units include, but are not limited to, repeating units corresponding to the following monomers.
As a result, the performance required for the resin, in particular (1) solubility in coating solvents, (2) film-formability (glass transition point), (3) alkali developability, (4) film slippage (hydrophobic and alkaline) (Soluble group selection), (5) Adhesion of unexposed part to substrate, (6) Dry etching resistance can be finely adjusted.
Examples of such a comonomer include an addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, and the like. A compound having one compound can be given.
[0106]
Specifically, for example, acrylic esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) acrylate (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, acrylic Cyclohexyl acid, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate 2,2-dimethylhydroxypropyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol Monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc.);
[0107]
Methacrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) methacrylate (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate) , Chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, full Furyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate Rate, etc.);
[0108]
Acrylamides such as acrylamide, N-alkyl acrylamides (As alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, t-butyl, heptyl, octyl, cyclohexyl Group, hydroxyethyl group, etc.), N, N-dialkylacrylamide (alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, butyl group, isobutyl group, ethylhexyl group, cyclohexyl group, etc. N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide, etc .;
[0109]
Methacrylamide, for example, methacrylamide, N-alkyl methacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, t-butyl, ethylhexyl, hydroxyethyl, cyclohexyl, etc. N, N-dialkylmethacrylamide (there are alkyl groups such as ethyl, propyl and butyl), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like;
[0110]
Allyl compounds such as allyl esters (eg, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), allyloxyethanol, etc .;
[0111]
Vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, Hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether, etc.);
[0112]
Vinyl esters such as vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl acetoacetate , Vinyl lactate, vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate, etc .;
[0113]
Dialkyl itaconates (eg dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, etc.); dialkyl esters of fumaric acid (eg dibutyl fumarate) or monoalkyl esters;
Examples include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, and maleilonitrile. In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with the above various repeating units may be used.
[0114]
In acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist requirements such as resolution, heat resistance, and sensitivity. It is set appropriately to adjust.
[0115]
In the acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having an alkali-soluble group protected by the partial structure represented by the general formulas (pI) to (pVI) is 30 to 70 mol% in all monomer repeating units. Yes, preferably 35 to 65 mol%, more preferably 40 to 60 mol%.
In the acid-decomposable resin, the content of the repeating unit containing an acid-decomposable group other than the alkali-soluble group protected by the partial structure represented by the general formulas (pI) to (pVI) It is 70 mol% or less in a repeating unit, Preferably it is 5-65 mol%, More preferably, it is 10-60 mol%.
Content of the carboxyl group which provides adhesiveness is 2.0 meq / g or less in the resin, preferably 1.8 meq / g or less, more preferably 1.5 meq / g or less.
[0116]
Further, the content of the repeating unit based on the monomer of the further copolymerization component in the resin can be appropriately set according to the performance of the desired resist, but in general, the essential repeating units are totaled. 99 mol% or less is preferable with respect to the total number of moles, More preferably, it is 90 mol% or less, More preferably, it is 80 mol% or less.
[0117]
The molecular weight of the acid-decomposable resin as described above is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,500 to 500,000, still more preferably 2,000 in terms of weight average (Mw: polystyrene standard). ~ 200,000, more preferably in the range of 2,500-100,000, and the larger the value, the better the heat resistance and the like, while the developability and the like are lowered, and the balance is adjusted to the preferred range. . The acid-decomposable resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
[0118]
In the positive photoresist composition of the present invention, the addition amount of the acid-decomposable resin in the whole composition is preferably 40 to 99.99% by weight, more preferably 50 to 99.97% by weight in the total resist solid content. It is.
[0119]
Next, the fluorine-based and / or silicon-based surfactant contained in the positive photoresist composition of the present invention will be described.
The positive photoresist composition of the present invention may contain any one or two or more of fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, and surfactants containing both fluorine and silicon atoms. it can.
When the positive photosensitive composition of the present invention contains the acid-decomposable resin and the surfactant, a resist pattern with less development defects and scum is obtained when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. In addition to being reproducible, it also has excellent line width reproducibility.
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-63-34540 Surfactants described in JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432 and JP-A-9-5988 can be mentioned, and the following commercially available surfactants can also be used as they are.
Commercially available surfactants that can be used include, for example, F-top EF301, EF303 (made by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (made by Sumitomo 3M Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.) etc. it can. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon surfactant.
[0120]
The compounding amount of the surfactant is usually 0.001% to 2% by weight, preferably 0.01% to 1% by weight, based on the solid content in the composition of the present invention.
These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
[0121]
The positive photoresist composition of the present invention further contains an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a surfactant other than the above, a photosensitizer, an organic basic compound, and a developer as necessary. A compound or the like that promotes solubility can be contained.
[0122]
The photosensitive composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. Solvents used here include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable. Or mixed to use.
[0123]
Among these, preferable solvents include 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate , Methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran.
[0124]
Specific examples of the other surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octylphenol. Ether, polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate Sorbitan fatty acid esters such as sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxy Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as ethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, etc. Can do. The compounding amount of these surfactants is usually 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less per 100 parts by weight of the solid content in the composition of the present invention.
These surfactants may be added alone or in some combination.
[0125]
Such a positive photoresist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The film thickness of this coating film is preferably 0.4 to 1.5 μm.
The photosensitive composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater, and then exposed through a predetermined mask. A good resist pattern can be obtained by baking and developing. Here, the exposure light is preferably far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specific examples include a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), an F2 excimer laser (157 nm), an X-ray, and an electron beam, and an ArF excimer laser (193 nm) is particularly preferable.
[0126]
Examples of the developer of the photosensitive composition of the present invention include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine and the like. Secondary amines such as amines, diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxy Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as pyrrole and cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
[0127]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
Synthesis Example 1 (Synthesis of photoacid generator (PAG4-35))
50 g of diphenyl sulfoxide was dissolved in 800 mL of mesitylene, 200 g of aluminum chloride was added thereto, and this was stirred at 80 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was slowly poured into 2 L of ice. 400 mL of concentrated hydrochloric acid was added thereto and heated at 70 ° C. for 10 minutes. The reaction mixture was cooled to room temperature, washed with ethyl acetate, and filtered. A solution obtained by dissolving 200 g of ammonium iodide in 400 mL of distilled water was added to the filtrate. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, washed with ethyl acetate and dried to obtain 72 g of sulfonium iodide.
50 g of the obtained sulfonium iodide was dissolved in 300 mL of methanol, and 31 g of silver oxide was added thereto, followed by stirring for 4 hours. After filtering the reaction solution, the salt was exchanged with heptadecafluorooctane sulfonic acid potassium salt to recover 40 g of the desired product (PAG4-35).
[0128]
Synthesis example 2
Synthesis of resin (1)
2-Butyl-2-adamantyl methacrylate and mevalonic lactone methacrylate were charged at a ratio of 45/55 and dissolved in tetrahydrofuran to prepare 100 mL of a 20% solid content solution. To this solution, 2 mol% of Wako Pure Chemicals V-65 and 4 mol% of mercaptoethanol were added dropwise to 10 mL of tetrahydrofuran heated to 60 ° C. over 2 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of dropping, the reaction solution was heated and stirred for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, and crystallized and precipitated white powder was recovered in 3 L of methanol.
C¹³The polymer composition ratio determined from NMR was 46/54. Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 9800.
The following synthesis was performed in the same manner.
[0129]
Synthesis of resins (2) to (7)
Similarly to the synthesis of the resin (1), (7) was synthesized from the resins (2) having the following structure and having the molar ratio and weight average molecular weight described in Table 1 below.
[0130]
[Table 1]

[0131]
Embedded image

[0132]
Embedded image

[0133]
(Synthesis of sulfonic acid generating compound)
Compound (1-1)
32 g of acetoacetic acid t-butyl ester was dissolved in tetrahydrofuran and cooled to 0 ° C. under a nitrogen stream. Next, 1.2 equivalents of sodium hydride was added, and 40 g of methyl iodide was added dropwise. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into distilled water, and the target product was extracted with ethyl acetate and concentrated.
17 g of the obtained compound, 13 g of 37% formalin aqueous solution and 6 mL of dioxane were mixed and stirred, and 7 g of potassium carbonate was slowly added while controlling the reaction temperature at 10 ° C. to 20 ° C. After the addition of potassium carbonate, the mixture was stirred for 8 hours while maintaining the reaction temperature. After completion of the reaction, sodium bicarbonate water was added dropwise to the reaction solution, and a mixture containing the desired product was extracted with ethyl acetate. The obtained mixture was purified by silica gel column chromatography, and 20 g of the desired product (methylol form) was recovered.
Finally, 8 g of 2-naphthalenesulfonyl chloride and 6 g of the methylol obtained above were dissolved in THF, cooled to 0 ° C. under a nitrogen stream, and 5 g of pyridine was added dropwise. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was neutralized, extracted with ethyl acetate / water, and the organic layer was purified by silica gel column chromatography to obtain 8 g of the desired compound (1-1).
[0134]
Compound (1-6)
Compound (1-6) was synthesized in the same manner as described above except that pentafluorobenzenesulfonyl chloride was used instead of naphthalenesulfonyl chloride.
[0135]
Compound (2-3)
The ethyl acetoacetate was cyclic ketalized using ethylene glycol according to a conventional method and then reduced with lithium hydride to obtain an acetoethanol ketal. This and camphorsulfonyl chloride were dissolved in THF, cooled to 0 ° C. under a nitrogen stream, and excess pyridine was added dropwise. After completion of the addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was neutralized, extracted with ethyl acetate / water, and the organic layer was purified by silica gel column chromatography to obtain the desired compound (2-3).
[0136]
Compound (3-2)
Phenylcyclohexene was oxidized in the presence of osmium oxide to synthesize cisdiol, and then dissolved in 2-naphthalenesulfonyl chloride and THF, cooled to 0 ° C. in a nitrogen stream, and excess pyridine was added dropwise. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was neutralized, extracted with ethyl acetate / water, and the organic layer was purified by silica gel column chromatography to obtain the desired compound (3-2).
[0137]
Compound (4-1)
Dimedone and 1.2 equivalents of naphthalenesulfonyl chloride pyridine were dissolved in acetonitrile, cooled to 0 ° C. under a nitrogen stream, and 2 equivalents of pyridine were added dropwise. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 8 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was neutralized, extracted with ethyl acetate / water, and the organic layer was purified by silica gel column chromatography to obtain the desired compound (4-1).
[0138]
Compound (4-3)
Compound (4-3) was synthesized in the same manner as Compound (4-1) except that Meldrum acid was used instead of dimedone.
[0139]
Compound (5-2)
The compound (5-2) was synthesized according to the method described in Journal of Photopolymer Science and Technologies Vol. 11 No3 (1998) p505-6.
[0140]
  〔Example〕
  1.4 g of each of the resins shown in Table 2 synthesized in the above synthesis example, 0.18 g of a photoacid generator, 10 mg of 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (DBN), a surfactant (The addition amount is 1% by weight with respect to the total solid content of the composition) and the sulfonic acid generating compound (the addition amount is 2% by weight with respect to the total solid content of the composition). After mixing and dissolving in propylene glycol monoethyl ether acetate at a solid content ratio of 14% by weight, it was filtered through a 0.1 μm microfilter,Reference Examples 1-5, Examples 6-10 and Comparative Example 1A positive photoresist composition solution was prepared.
[0141]
In Table 2, PAG-1 represents triphenylsulfonium triflate, and PAG-2 represents the above synthesized (PAG4-35). Examples of the resin R1 in Table 2 include the following structures.
[0142]
Embedded image

[0143]
In addition, as a surfactant,
W-1: Megafuck F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (fluorine and silicone)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-4: Polyoxyethylene nonylphenyl ether
Represents.
[0144]
(Evaluation test)
The obtained positive photoresist composition solution was applied onto a silicon wafer using a spin coater, dried at 120 ° C. for 90 seconds to produce a positive photoresist film of about 0.5 μm, and an ArF excimer laser (193 nm) ). The heat treatment after the exposure was performed at 120 ° C. for 90 seconds, developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and rinsed with distilled water to obtain a resist pattern profile.
[0145]
[Number of Development Defects]: Each resist film was applied to a thickness of 0.5 μm on a 6-inch Bare Si substrate, and dried on a vacuum adsorption hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Next, after exposure with a Nikon stepper NSR-1505EX through a test mask having a 0.35 μm contact hole pattern (Hole Duty ratio = 1: 3), post-exposure heating was performed at 120 ° C. for 90 seconds. Subsequently, the paddle development was performed with 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds, followed by washing with pure water for 30 seconds and spin drying. The number of development defects was measured using a KLA-2112 machine manufactured by KLA-Tencor Co., Ltd., and the obtained primary data value was defined as the number of development defects.
[0146]
[Development residue (scum)]
Evaluation was made based on the degree of development residue remaining in a resist pattern having a line width of 0.22 μm. A case where the residue was not observed was evaluated as ◯, and a case where a considerable amount was observed was evaluated as ×.
[0147]
(Line width reproducibility)
Line width reproducibility (line width variation rate) is expressed as a variation rate with respect to a target line width. That is, as described above, a resist pattern profile having a target line width of 0.20 μm is repeatedly created five times, and the measured line widths are measured with a scanning electron microscope. The fluctuation rate was calculated, and the total of five times of the line width fluctuation rate was evaluated as the line width reproducibility.
Line width variation rate = | Measured line width−Target line width | × 100 / Target line width
The evaluation results are shown in Table 2.
[0148]
[Table 2]

[0149]
As is clear from the results in Table 2, the comparative example has problems in terms of the number of development defects and the occurrence of scum. On the other hand, the positive photoresist composition of the present invention is at a satisfactory level for preventing development defects and scum. That is, it is suitable for lithography using far ultraviolet rays such as ArF excimer laser exposure. In addition, the resist composition of the present invention containing a specific surfactant is excellent not only in development defects but also in line width reproducibility.
[0150]
【The invention's effect】
The present invention is particularly suitable for light in the wavelength range of 170 nm to 220 nm, can prevent development defects and scum, can provide a good resist pattern profile, and has excellent line width reproducibility. A positive photoresist composition can be provided.

Claims (2)

活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
下記一般式（ｐＩ）〜（ｐＶＩ）で表される脂環式炭化水素を含む部分構造のうち少なくとも１つで保護されたアルカリ可溶性基を含み、酸の作用により分解しアルカリに対する溶解性が増加する樹脂、
酸の作用により分解し、スルホン酸を発生する化合物及び
フッ素系及び／又はシリコン系界面活性剤
を含有することを特徴とする遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物。

式中、Ｒ₁₁は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基又はｓｅｃ−ブチル基を表し、Ｚは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
Ｒ₁₂〜Ｒ₁₆は、各々独立に、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₁₂〜Ｒ₁₄のうち少なくとも１つ、もしくはＲ₁₅、Ｒ₁₆のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
Ｒ₁₇〜Ｒ₂₁は、各々独立に、水素原子、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₁₇〜Ｒ₂₁のうち少なくとも１つは脂環式炭化水素基を表す。また、Ｒ₁₉、Ｒ₂₁のいずれかは炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
Ｒ₂₂〜Ｒ₂₅は、各々独立に、炭素数１〜４個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、Ｒ₂₂〜Ｒ₂₅のうち少なくとも１つは脂環式炭化水素基を表す。A compound that generates acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
Contains an alkali-soluble group protected by at least one of the partial structures containing alicyclic hydrocarbons represented by the following general formulas (pI) to (pVI), and is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in alkali. Resin,
A compound that decomposes by the action of an acid to generate a sulfonic acid; and
A positive photoresist composition for far ultraviolet exposure, comprising a fluorine-based and / or silicon-based surfactant .

In the formula, R ₁₁ represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a sec-butyl group, and Z forms an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom. Represents the atomic group necessary to do.
R _{12 to} R ₁₆ each independently represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, provided that at least one of R _{12 to} R ₁₄ , or Either R ₁₅ or R ₁₆ represents an alicyclic hydrocarbon group.
R _{17 to} R ₂₁ each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R _{17 to} R ₂₁ Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R ₁₉ or R ₂₁ represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R _{22 to} R ₂₅ each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R _{22 to} R ₂₅ is a fat Represents a cyclic hydrocarbon group. 請求項１に記載の遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物によりポジ型フォトレジスト膜を形成し、当該ポジ型フォトレジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。A pattern forming method comprising: forming a positive photoresist film from the positive photoresist composition for deep ultraviolet exposure according to claim 1; and exposing and developing the positive photoresist film.