化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
【課題】本発明は、アルカリ不溶性又は難溶性の高分子化合物及び熱架橋剤を含有する高感度、高解像度な厚膜用の化学増幅ポジ型レジスト材料に関する。
【解決手段】（Ａ）ベース樹脂、（Ｂ）光酸発生剤、（Ｃ）熱架橋剤、（Ｄ）有機溶剤を含有し、（Ａ）成分が１００質量部、（Ｂ）成分が０．０５〜２０質量部、（Ｃ）成分が０．１〜５０質量部、（Ｄ）成分が５０〜５，０００質量部からなり、（Ａ）ベース樹脂が、重量平均分子量１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含有することを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【解決手段】（Ａ）ベース樹脂、（Ｂ）光酸発生剤、（Ｃ）熱架橋剤、（Ｄ）有機溶剤を含有し、（Ａ）成分が１００質量部、（Ｂ）成分が０．０５〜２０質量部、（Ｃ）成分が０．１〜５０質量部、（Ｄ）成分が５０〜５，０００質量部からなり、（Ａ）ベース樹脂が、重量平均分子量１，０００〜５００，０００である高分子化合物を含有することを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高感度、高解像度な厚膜レジストパターンを得ることができる化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化、大型化が進み、封止樹脂パッケージの薄型化、小型化の要求がある。これに伴い、半導体素子の表面保護層及び層間絶縁膜や、半導体パッケージの再配線層を、より優れた電気特性、耐熱性、機械特性等を併せ持つ材料により形成することが求められている。ポリイミド樹脂はそのような要求特性を満足し得る材料の一つであり、例えば、ポリイミド樹脂に感光特性を付与した感光性ポリイミドの使用が検討されている。感光性ポリイミドを用いると、パターン形成工程が簡略化され、煩雑な製造工程が短縮できるという利点がある（特許文献１，２：特開昭４９−１１５５４１号公報、特開昭５９−１０８０３１号公報参照）。
【０００３】
ポリイミド樹脂の膜は、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリイミド前駆体（ポリアミド酸）の溶液（ワニス）をスピンコート等の方法で薄膜化し、熱的に脱水閉環して形成される（非特許文献１：日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」（２００２年）参照）。この脱水閉環の過程を経てポリイミド樹脂が硬化する。しかし、ポリイミド前駆体を用いたポリイミド樹脂の場合、硬化の際に脱水（イミド化）に起因する体積収縮が起き、膜厚の損失及び寸法精度の低下が起きるという問題がある。また、最近、低温での膜形成プロセスが望まれており、低温で脱水閉環が可能でありながら、脱水閉環後の膜の物性が高温で脱水閉環したものと遜色ない性能を有するようなポリイミド樹脂が求められている。ところが、ポリイミド前駆体を低温で硬化すると、イミド化が不完全であるために、形成される硬化膜は脆くなる等、その物性が低下する。
【０００４】
一方、ポリイミド前駆体のように脱水閉環を必要とせず、高い耐熱性を有する他のポリマーを用いた感光性樹脂について検討されている（例えば、特許文献３〜６：特開２００６−１０６２１４号公報、特開２００４−２７５３号公報、特開２００４−１９０００８号公報、特開２００２−１４３０７号公報）。特に近年、半導体パッケージの再配線層等の用途において、環境負荷低減の観点から、アルカリ水溶液により現像可能でありながら、高い耐熱性を有するパターンを形成可能なポジ型感光性樹脂組成物が求められている。
【０００５】
しかし、アルカリ水溶液で現像可能な従来のポジ型感光性樹脂組成物は、耐熱性等の点ではある程度良好な特性を有するものの、感度及び解像度の点で更なる改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭４９−１１５５４１号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０８０３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６２１４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７５３号公報
【特許文献５】特開２００４−１９０００８号公報
【特許文献６】特開２００２−１４３０７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」（２００２年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、感度及び解像度が高く、アルカリ水溶液現像で厚膜を形成することができ、更に現像後の熱処理で良好な耐熱性を有する硬化皮膜を形成することが可能な化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法、更にこのパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、ベース樹脂として下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を使用すると共に、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、多官能型等のエポキシ樹脂、オキセタン樹脂等の熱架橋剤を配合した化学増幅ポジ型レジスト材料を用いてパターン形成することが有効であることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
従って、本発明は、下記化学増幅ポジ型レジスト材料、パターン形成方法及び硬化レジストパターン膜を提供する。
〔１〕
（Ａ）ベース樹脂１００質量部、
（Ｂ）光酸発生剤０．０５〜２０質量部、
（Ｃ）熱架橋剤０．１〜５０質量部、
（Ｄ）有機溶剤５０〜５，０００質量部
を含有し、（Ａ）ベース樹脂が、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物であることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【化１】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の正の整数であり、ｍは０又は１〜５の正の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
〔２〕
（Ｃ）熱架橋剤が、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、又はフェニル基に一価炭化水素基を有する多官能型のエポキシ樹脂又はオキセタン樹脂である〔１〕に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
〔３〕
更に、（Ｅ）塩基性化合物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜２質量部含有してなる〔１〕又は〔２〕に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
〔４〕
基板に〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を塗布してレジスト層を形成し、その所要部分を露光した後、現像することを特徴とするパターン形成方法。
〔５〕
上記現像後、得られたレジストパターン層を１００〜２５０℃に加熱して硬化レジストパターン層を得る〔４〕に記載のパターン形成方法。
〔６〕
〔５〕に記載のパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、良好な感度、解像度、現像性、パターン形状を与え、現像後の熱処理で良好な硬化レジストパターン膜を与える。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の第１成分であるベース樹脂は、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物である。
【化２】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の正の整数であり、ｍは０又は１〜５の正の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
【００１３】
Ｒ1の直鎖状、分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等を例示できる。
また、Ｒ3の３級アルキル基としては、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数４〜２０、好ましくは４〜１２のものである。具体的には、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、１，１−ジエチルプロピル基、２−シクロペンチルプロパン−２−イル基、２−シクロヘキシルプロパン−２−イル基、２−（ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２−イル）プロパン−２−イル基、２−（アダマンタン−１−イル）プロパン−２−イル基、１−エチルシクロペンチル基、１−ブチルシクロペンチル基、１−エチルシクロヘキシル基、１−ブチルシクロヘキシル基、１−エチル−２−シクロペンテニル基、１−エチル−２−シクロヘキセニル基、２−メチル−２−アダマンチル基、２−エチル−２−アダマンチル基等が例示できる。
【００１４】
上記Ｒ4は酸不安定基である。この場合、ＯＲ4は特に下記一般式（２）、（３）で示される基、各アルキル基がそれぞれ炭素数１〜６のトリアルキルシロキシ基、炭素数４〜２０のオキソアルコキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基又はトリアルキルシロキシ基であることが好ましい。
【００１５】
【化３】
（式中、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9は各々独立して水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Ｒ10は炭素数１〜１８の酸素原子を介在してもよい一価炭化水素基、Ｒ5とＲ6、Ｒ5とＲ7、Ｒ6とＲ7とは環を形成してもよく、環を形成する場合は環の形成に関与するＲ5、Ｒ6、Ｒ7はそれぞれ炭素数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ10は炭素数４〜４０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。また、ａは０又は１〜４の整数である。）
【００１６】
ここで、上記式（２）で示される基として具体的には、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、ｎ−プロポキシエトキシ基、ｉｓｏ−プロポキシエトキシ基、ｎ−ブトキシエトキシ基、ｉｓｏ−ブトキシエトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシエトキシ基、シクロヘキシロキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基、エトキシプロポキシ基、１−メトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−エトキシ−１−メチル−エトキシ基等が挙げられる。一方、上記式（３）の基として、例えばｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基、エチルシクロペンチルカルボニルオキシ基、エチルシクロヘキシルカルボニルオキシ基、メチルシクロペンチルカルボニルオキシ基等が挙げられる。また、上記トリアルキルシロキシ基としては、トリメチルシロキシ基等の各アルキル基の炭素数が１〜６のものが挙げられる。
【００１７】
また、更にレジスト材料の特性を考慮すると、上記式（１）において、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数で、下記式を満足する数である。
０≦ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．８、更に好ましくは０．２≦ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．８である。０≦ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．５、更に好ましくは０≦ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．３である。０≦ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．５、更に好ましくは０≦ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．３５である。ｐの割合が多すぎると、未露光部のアルカリ溶解速度が大きくなりすぎる。また、ｐ、ｑ、ｒはその値を上記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うことができるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１、特にはｐ＋ｑ＋ｒ＝１である。即ち、上記高分子化合物は、ｐの単位、ｑの単位、ｒの単位から選ばれる１種以上、より好ましくはｐの単位とｑの単位及び／又はｒの単位とからなるものが好ましい。
【００１８】
本発明の高分子化合物は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量が１，０００〜５００，０００、好ましくは２，０００〜３０，０００である必要がある。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。
【００１９】
これら、高分子化合物を合成するには、１つの方法としてはアセトキシスチレンモノマーとアミロキシスチレンモノマーを、有機溶剤中ラジカル開始剤を加えて加熱重合を行い、得られた高分子化合物に対して有機溶剤中アルカリ加水分解を行い、アセトキシ基を脱保護し、ヒドロキシスチレンとアミロキシスチレンの共重合体の高分子化合物を得ることができる。重合時に使用する有機溶剤としてはトルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは５０〜８０℃に加熱して重合できる。反応時間としては２〜１００時間、好ましくは５〜２０時間である。アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また反応温度としては−２０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは０．５〜２０時間である。
【００２０】
更に、このようにして得られた高分子化合物を単離後、フェノール性水酸基部分に対して、一般式（２）、一般式（３）で示される酸不安定基を導入することも可能である。例えば、高分子化合物のフェノール性水酸基に対してハロゲン化アルキルエーテル化合物を用いて、塩基の存在下、高分子化合物と反応させることにより、部分的にフェノール性水酸基がアルコキシアルキル基で保護された高分子化合物を得ることも可能である。
【００２１】
この時、反応溶剤としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は反応する高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。反応温度としては−５０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．５〜１００時間、好ましくは１〜２０時間である。
【００２２】
更に、上記式（３）の酸不安定基の導入は、二炭酸ジアルキル化合物又はアルコキシカルボニルアルキルハライドと高分子化合物を溶剤中において塩基の存在下反応を行うことで可能である。反応溶剤としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。
【００２３】
塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は元の高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。また、反応温度としては０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃である。反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００２４】
二炭酸ジアルキル化合物としては二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−アミル等が挙げられ、アルコキシカルボニルアルキルハライドとしてはｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルブロマイド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルエチルクロライド等が挙げられる。
但し、これら合成手法に限定されるものではない。
【００２５】
次に、（Ｂ）成分の光酸発生剤について説明する。（Ｂ）成分の光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでもかまわない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミド型酸発生剤等がある。以下に詳述するが、これらは単独或いは２種以上混合して用いることができる。
【００２６】
スルホニウム塩はスルホニウムカチオンとスルホネートの塩であり、スルホニウムカチオンとしてトリフェニルスルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ジフェニル（４−チオフェノキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、トリス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、２−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル２−ナフチルスルホニウム、４−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム、４−メトキシフェニルジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、２−オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニウム等が挙げられ、スルホネートとしては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのスルホニウム塩が挙げられる。
【００２７】
ヨードニウム塩はヨードニウムカチオンとスルホネートの塩であり、ヨードニウムカチオンとしてジフェニルヨードニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウム等のアリールヨードニウムカチオンと、スルホネートとしてトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのヨードニウム塩が挙げられる。
【００２８】
スルホニルジアゾメタンとしては、ビス（エチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（パーフルオロイソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）ジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブチルカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン、２−ナフチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニル−２−ナフトイルジアゾメタン、メチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタンとスルホニルカルボニルジアゾメタンが挙げられる。
【００２９】
Ｎ−スルホニルオキシイミド型光酸発生剤としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボン酸イミド、フタル酸イミド、シクロヘキシルジカルボン酸イミド、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸イミド、７−オキサビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸イミド等のイミド骨格とトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等の組み合わせの化合物が挙げられる。
【００３０】
ベンゾインスルホネート型光酸発生剤としては、ベンゾイントシレート、ベンゾインメシレート、ベンゾインブタンスルホネート等が挙げられる。
【００３１】
ピロガロールトリスルホネート型光酸発生剤としては、ピロガロール、フロログリシン、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノンのヒドロキシ基の全てをトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等で置換した化合物が挙げられる。
【００３２】
ニトロベンジルスルホネート型光酸発生剤としては２，４−ジニトロベンジルスルホネート、２−ニトロベンジルスルホネート、２，６−ジニトロベンジルスルホネートが挙げられ、スルホネートとしては、具体的にトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられる。またベンジル側のニトロ基をトリフルオロメチル基で置き換えた化合物も同様に用いることができる。
【００３３】
スルホン型光酸発生剤の例としては、ビス（フェニルスルホニル）メタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）メタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）メタン、２，２−ビス（フェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（４−メチルフェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（２−ナフチルスルホニル）プロパン、２−メチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロピオフェノン、２−（シクロヘキシルカルボニル）−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン、２，４−ジメチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）ペンタン−３−オン等が挙げられる。
【００３４】
グリオキシム誘導体型の光酸発生剤の例としては、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（メタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（トリフルオロメタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（１，１，１−トリフルオロエタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｔｅｒｔ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（パーフルオロオクタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（シクロヘキシルスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−フルオロベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（キシレンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（カンファースルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【００３５】
中でも好ましく用いられる光酸発生剤としては、ビススルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミドである。
【００３６】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料における光酸発生剤の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０５〜２０質量部、特に１〜１０質量部が好ましい。配合量が０．０５質量部に満たないと十分なコントラスト（露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度差）が得られない場合があり、２０質量部を超えると酸発生剤自身の光吸収により解像性が悪化する場合がある。
【００３７】
次に、（Ｃ）成分の熱架橋剤について説明する。熱架橋剤は、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中のフェノール性水酸基、又は熱架橋剤同士で縮合又は付加反応による架橋によって硬化するものであり、特に硬化膜の密着性、耐熱性、電気絶縁性、機械特性において１分子中に少なくとも２個のエポキシ基又はオキセタン基を有する樹脂が最適である。エポキシ系化合物としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＡ等のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＦ等のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリフェニロールプロパントリグリシジルエーテル等のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の環状脂肪族エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート等のグリシジルエステル系樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン系樹脂等が挙げられ、オキセタン樹脂では上記エポキシ樹脂と同様なフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジグリシジルビスフェノール型などが挙げられる。
【００３８】
上記熱架橋剤は、１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。熱架橋剤の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部、特に２〜３０質量部が好ましい。配合量が０．１質量部に満たないと十分な架橋密度が得られない場合があり、５０質量部を超えると熱架橋剤自身の光吸収により透明性が悪化したり貯蔵安定性が低下する場合がある。
【００３９】
本発明のレジスト材料の使用にあたっては、該材料を（Ｄ）有機溶剤に溶かして使用するが、かかる有機溶剤としては、該材料に対して十分な溶解度をもち、良好な塗膜性を与える溶剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、３−メトキシプロピオン酸、３−エトキシプロピオン酸エチル等のエステル系溶剤、ヘキサノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶剤、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン系溶剤、メチルフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の高極性溶剤あるいはこれらの混合溶剤等が挙げられる。
【００４０】
溶剤の使用量は、（Ａ）成分のベース樹脂に対して５０〜５，０００質量部、特に好ましくは１００〜２，０００質量部である。５０質量部より少ないとウエハーへの塗布が困難となり、また５，０００質量部より多いと十分な膜厚が得られないおそれがある。
【００４１】
（Ｅ）成分の塩基性化合物は、光酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適しており、このような塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
【００４２】
このような（Ｅ）成分の塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【００４３】
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
【００４４】
また、混成アミン類としては、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体（例えば、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えば、ピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えば、オキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えば、チアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えば、イミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えば、ピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えば、ピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えば、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリジン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えば、キノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【００４５】
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えば、ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン等）などが例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として、３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノール、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
【００４６】
なお、塩基性化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、（Ａ）成分のベース樹脂１００質量部に対して０〜２質量部、配合する場合０．０１〜２０質量部、特に０．０１〜１質量部を混合したものが好適である。配合量が２質量部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
【００４７】
更に、本発明のレジスト材料には、必要に応じて添加物としてレベリング剤、染料、顔料、各種界面活性剤等を添加してもよい。界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、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ンエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１，ＥＦ３０３，ＥＦ３５２（トーケムプロダクツ）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７２，Ｆ１７３（大日本インキ化学工業）、フロラードＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム）、アサヒガードＡＧ７１０，サーフロンＳ−３８１，Ｓ−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６、サーフィノールＥ１００４，ＫＨ−１０，ＫＨ−２０，ＫＨ−３０，ＫＨ−４０（旭硝子）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１，Ｘ−７０−０９２，Ｘ−７０−０９３（信越化学工業）、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業）が挙げられる。これらは単独あるいは２種以上の組み合わせで用いることができる。
【００４８】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中の界面活性剤の添加量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して２質量部以下、好ましくは１質量部以下である。
【００４９】
次に、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料を用いたパターン形成方法について説明する。本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料をディップ法、スピンコート法、ロールコート法等の公知の手法により基板に塗布し、レジスト層を形成し、必要によりホットプレート、オーブン等の加熱装置でレジスト層をプリベーク処理する。上記基板としては、例えばシリコンウエハー、プラスチックやセラミック製回路基板等が挙げられる。また、上記レジスト層の厚さは０．１〜５０μｍ、特に１〜３０μｍとすることができ、本発明によれば、特に１〜１０μｍの厚膜に形成し得る。
【００５０】
次いで、ステッパー、マスクアライナー等の露光装置を用い、種々の波長の光、例えば、ｇ線、ｉ線等の紫外線光等の光でフォトマスクを介して所要部分を露光する。また本発明のレジスト材料は露光後加熱処理を行うと最終的に所望するパターンが得られないため、この工程を省くことが望ましい。
【００５１】
上記露光後、現像液にて現像する。現像液としては、水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液等に代表される公知のアルカリ現像液溶剤を使用する。現像は、通常の方法、例えばパターン形成物を浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じ洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンが得られる。
【００５２】
ここで、本発明に係る化学増幅ポジ型レジスト材料は、フェノール性水酸基の一部が酸不安定性基で保護されていることにより、アルカリ現像液に難溶もしくは不溶であるが、上記露光により光酸発生剤から発生した酸の作用で上記露光部分の酸不安定性基がフェノール性水酸基から脱保護され、これによって露光部分がアルカリ現像液により溶解されて、所要のポジ型パターンが形成されるものである。
その後、得られたパターンを更にオーブンやホットプレートを用いて１００〜２５０℃において１０分〜１０時間程度加熱することにより、架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去して、耐熱性、透明性、低誘電率特性及び耐溶剤性に優れた硬化膜を形成することができる。
【００５３】
このようにして、上記化学増幅ポジ型レジスト材料から得られる硬化皮膜は、基材との密着性、耐熱性、電気絶縁性、機械特性に優れ、電気・電子部品、半導体素子等の保護膜として好適に用いられる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００５５】
［実施例１〜８］
下記に示す繰り返し単位を有するベース樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｒ−１，２）、下記式（ＰＡＧ−１，２）で示される光酸発生剤、熱架橋剤として下記式（Ｌｉｎｋｅｒ−１，２）、塩基性化合物として下記式（Ａｍｉｎｅ−１）、界面活性剤としてＸ−７０−０９３（信越化学工業（株）製）を下記表１に示した配合量で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に溶解し、レジスト溶液を調製した後、１．０μｍのメンブランフィルターで濾過した。得られたレジスト溶液を６インチシリコンウエハー上にスパッタにて銅を蒸着した基板上にスピンコートし、ホットプレート上において、表２に示した条件でソフトベークを行い、厚さ５．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５６】
［比較例１，２］
比較例１，２について、下記に示す繰り返し単位を有するベース樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｒ−３）を上記実施例のベース樹脂と代えて、上記実施例と同様に下記表１に示す配合量でレジスト溶液を調製した。その後、同じように得られたレジスト溶液を６インチシリコンウエハー上にスパッタにて銅を蒸着した基板上にスピンコートし、ホットプレート上において、表２に示した条件でソフトベークを行い、厚さ５．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５７】
レジスト材料のパターニング及び評価
次に、形成されたレジスト膜へレチクルを介してｉ線用ステッパー（ニコン社、ＮＳＲ−１７５５ｉ７Ａ、ＮＡ＝０．５０）を用いて露光し、２．３８質量％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を行った。現像時間の条件として、現像液を１０秒間、基板を回転しながら吐出した後、４０秒間現像液をレジスト膜上へ盛った状態で基板を静置した。この現像液の塗出、静置を１回とし、後述する１：１の５μｍラインアンドスペースにおけるスペース部にスカム、異物、残渣が観察されない最適な現像回数を評価した。その最適な現像回数を表２に記載した。次いで純水リンス、乾燥を行い、得られたパターンを更にオーブンを用いて２００℃において１時間加熱し、所望のパターンを得た。
ハードベーク後、得られたパターンに関して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行った。レジストパターンにおいて、１：１の５μｍラインアンドスペースのスペース部が５μｍに解像する露光量をそのレジスト材料の感度として求めた。その結果を表２に示す。また、そのときの１：１の５μｍラインアンドスペースの形状も表２に示した。
【００５８】
【化４】
【００５９】
【化５】
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
［実施例９］
実施例１で用いたサンプルを使用して、耐溶剤性の評価を行った。実施例１と同様な手法を用いて６インチシリコンウエハー上にスピンナーでレジスト膜を形成し、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で１００秒間パドル現像し、純水リンスした後、２００℃のオーブンで１時間加熱して、膜厚５μｍの皮膜を得た。この硬化皮膜が形成されたウエハーを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に室温で３０分間浸漬し、純水リンスを行った後膜厚を測定し、浸漬前の膜厚と比較し残膜率を測定し、耐溶剤性を評価した。結果を表３に示す。
【００６３】
［実施例１０］
実施例６で用いたサンプルを使用して実施例９と同様の試験を行った。結果を表３に示す。
【００６４】
【表３】
【００６５】
上記表２に示されるように、実施例１〜８は良好な感度、解像性、現像性、パターン形状を示し、感光性材料として十分な特性を示した。また比較例１，２では現像回数を増やしても樹脂の分子量が高いため解像しなかった。また、上記表３の実施例９，１０の結果から良好な耐溶剤性を示すことが明らかとなった。よって、上記の成分を含む化学増幅ポジ型レジスト材料であれば、要求特性が満たせることが示された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高感度、高解像度な厚膜レジストパターンを得ることができる化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化、大型化が進み、封止樹脂パッケージの薄型化、小型化の要求がある。これに伴い、半導体素子の表面保護層及び層間絶縁膜や、半導体パッケージの再配線層を、より優れた電気特性、耐熱性、機械特性等を併せ持つ材料により形成することが求められている。ポリイミド樹脂はそのような要求特性を満足し得る材料の一つであり、例えば、ポリイミド樹脂に感光特性を付与した感光性ポリイミドの使用が検討されている。感光性ポリイミドを用いると、パターン形成工程が簡略化され、煩雑な製造工程が短縮できるという利点がある（特許文献１，２：特開昭４９−１１５５４１号公報、特開昭５９−１０８０３１号公報参照）。
【０００３】
ポリイミド樹脂の膜は、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリイミド前駆体（ポリアミド酸）の溶液（ワニス）をスピンコート等の方法で薄膜化し、熱的に脱水閉環して形成される（非特許文献１：日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」（２００２年）参照）。この脱水閉環の過程を経てポリイミド樹脂が硬化する。しかし、ポリイミド前駆体を用いたポリイミド樹脂の場合、硬化の際に脱水（イミド化）に起因する体積収縮が起き、膜厚の損失及び寸法精度の低下が起きるという問題がある。また、最近、低温での膜形成プロセスが望まれており、低温で脱水閉環が可能でありながら、脱水閉環後の膜の物性が高温で脱水閉環したものと遜色ない性能を有するようなポリイミド樹脂が求められている。ところが、ポリイミド前駆体を低温で硬化すると、イミド化が不完全であるために、形成される硬化膜は脆くなる等、その物性が低下する。
【０００４】
一方、ポリイミド前駆体のように脱水閉環を必要とせず、高い耐熱性を有する他のポリマーを用いた感光性樹脂について検討されている（例えば、特許文献３〜６：特開２００６−１０６２１４号公報、特開２００４−２７５３号公報、特開２００４−１９０００８号公報、特開２００２−１４３０７号公報）。特に近年、半導体パッケージの再配線層等の用途において、環境負荷低減の観点から、アルカリ水溶液により現像可能でありながら、高い耐熱性を有するパターンを形成可能なポジ型感光性樹脂組成物が求められている。
【０００５】
しかし、アルカリ水溶液で現像可能な従来のポジ型感光性樹脂組成物は、耐熱性等の点ではある程度良好な特性を有するものの、感度及び解像度の点で更なる改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭４９−１１５５４１号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０８０３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６２１４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７５３号公報
【特許文献５】特開２００４−１９０００８号公報
【特許文献６】特開２００２−１４３０７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」（２００２年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、感度及び解像度が高く、アルカリ水溶液現像で厚膜を形成することができ、更に現像後の熱処理で良好な耐熱性を有する硬化皮膜を形成することが可能な化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法、更にこのパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、ベース樹脂として下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を使用すると共に、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、多官能型等のエポキシ樹脂、オキセタン樹脂等の熱架橋剤を配合した化学増幅ポジ型レジスト材料を用いてパターン形成することが有効であることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
従って、本発明は、下記化学増幅ポジ型レジスト材料、パターン形成方法及び硬化レジストパターン膜を提供する。
〔１〕
（Ａ）ベース樹脂１００質量部、
（Ｂ）光酸発生剤０．０５〜２０質量部、
（Ｃ）熱架橋剤０．１〜５０質量部、
（Ｄ）有機溶剤５０〜５，０００質量部
を含有し、（Ａ）ベース樹脂が、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物であることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【化１】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の正の整数であり、ｍは０又は１〜５の正の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
〔２〕
（Ｃ）熱架橋剤が、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、又はフェニル基に一価炭化水素基を有する多官能型のエポキシ樹脂又はオキセタン樹脂である〔１〕に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
〔３〕
更に、（Ｅ）塩基性化合物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜２質量部含有してなる〔１〕又は〔２〕に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
〔４〕
基板に〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を塗布してレジスト層を形成し、その所要部分を露光した後、現像することを特徴とするパターン形成方法。
〔５〕
上記現像後、得られたレジストパターン層を１００〜２５０℃に加熱して硬化レジストパターン層を得る〔４〕に記載のパターン形成方法。
〔６〕
〔５〕に記載のパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、良好な感度、解像度、現像性、パターン形状を与え、現像後の熱処理で良好な硬化レジストパターン膜を与える。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の第１成分であるベース樹脂は、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物である。
【化２】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の正の整数であり、ｍは０又は１〜５の正の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
【００１３】
Ｒ1の直鎖状、分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等を例示できる。
また、Ｒ3の３級アルキル基としては、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数４〜２０、好ましくは４〜１２のものである。具体的には、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、１，１−ジエチルプロピル基、２−シクロペンチルプロパン−２−イル基、２−シクロヘキシルプロパン−２−イル基、２−（ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２−イル）プロパン−２−イル基、２−（アダマンタン−１−イル）プロパン−２−イル基、１−エチルシクロペンチル基、１−ブチルシクロペンチル基、１−エチルシクロヘキシル基、１−ブチルシクロヘキシル基、１−エチル−２−シクロペンテニル基、１−エチル−２−シクロヘキセニル基、２−メチル−２−アダマンチル基、２−エチル−２−アダマンチル基等が例示できる。
【００１４】
上記Ｒ4は酸不安定基である。この場合、ＯＲ4は特に下記一般式（２）、（３）で示される基、各アルキル基がそれぞれ炭素数１〜６のトリアルキルシロキシ基、炭素数４〜２０のオキソアルコキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基又はトリアルキルシロキシ基であることが好ましい。
【００１５】
【化３】
（式中、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9は各々独立して水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Ｒ10は炭素数１〜１８の酸素原子を介在してもよい一価炭化水素基、Ｒ5とＲ6、Ｒ5とＲ7、Ｒ6とＲ7とは環を形成してもよく、環を形成する場合は環の形成に関与するＲ5、Ｒ6、Ｒ7はそれぞれ炭素数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ10は炭素数４〜４０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。また、ａは０又は１〜４の整数である。）
【００１６】
ここで、上記式（２）で示される基として具体的には、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、ｎ−プロポキシエトキシ基、ｉｓｏ−プロポキシエトキシ基、ｎ−ブトキシエトキシ基、ｉｓｏ−ブトキシエトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシエトキシ基、シクロヘキシロキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基、エトキシプロポキシ基、１−メトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−エトキシ−１−メチル−エトキシ基等が挙げられる。一方、上記式（３）の基として、例えばｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基、エチルシクロペンチルカルボニルオキシ基、エチルシクロヘキシルカルボニルオキシ基、メチルシクロペンチルカルボニルオキシ基等が挙げられる。また、上記トリアルキルシロキシ基としては、トリメチルシロキシ基等の各アルキル基の炭素数が１〜６のものが挙げられる。
【００１７】
また、更にレジスト材料の特性を考慮すると、上記式（１）において、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数で、下記式を満足する数である。
０≦ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．８、更に好ましくは０．２≦ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．８である。０≦ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．５、更に好ましくは０≦ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．３である。０≦ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．５、更に好ましくは０≦ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）≦０．３５である。ｐの割合が多すぎると、未露光部のアルカリ溶解速度が大きくなりすぎる。また、ｐ、ｑ、ｒはその値を上記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うことができるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１、特にはｐ＋ｑ＋ｒ＝１である。即ち、上記高分子化合物は、ｐの単位、ｑの単位、ｒの単位から選ばれる１種以上、より好ましくはｐの単位とｑの単位及び／又はｒの単位とからなるものが好ましい。
【００１８】
本発明の高分子化合物は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量が１，０００〜５００，０００、好ましくは２，０００〜３０，０００である必要がある。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。
【００１９】
これら、高分子化合物を合成するには、１つの方法としてはアセトキシスチレンモノマーとアミロキシスチレンモノマーを、有機溶剤中ラジカル開始剤を加えて加熱重合を行い、得られた高分子化合物に対して有機溶剤中アルカリ加水分解を行い、アセトキシ基を脱保護し、ヒドロキシスチレンとアミロキシスチレンの共重合体の高分子化合物を得ることができる。重合時に使用する有機溶剤としてはトルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは５０〜８０℃に加熱して重合できる。反応時間としては２〜１００時間、好ましくは５〜２０時間である。アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また反応温度としては−２０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは０．５〜２０時間である。
【００２０】
更に、このようにして得られた高分子化合物を単離後、フェノール性水酸基部分に対して、一般式（２）、一般式（３）で示される酸不安定基を導入することも可能である。例えば、高分子化合物のフェノール性水酸基に対してハロゲン化アルキルエーテル化合物を用いて、塩基の存在下、高分子化合物と反応させることにより、部分的にフェノール性水酸基がアルコキシアルキル基で保護された高分子化合物を得ることも可能である。
【００２１】
この時、反応溶剤としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は反応する高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。反応温度としては−５０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃であり、反応時間としては０．５〜１００時間、好ましくは１〜２０時間である。
【００２２】
更に、上記式（３）の酸不安定基の導入は、二炭酸ジアルキル化合物又はアルコキシカルボニルアルキルハライドと高分子化合物を溶剤中において塩基の存在下反応を行うことで可能である。反応溶剤としては、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、単独でも２種以上混合して使用してもかまわない。
【００２３】
塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好ましく、その使用量は元の高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸基の１モルに対して１０モル％以上であることが好ましい。また、反応温度としては０〜１００℃、好ましくは０〜６０℃である。反応時間としては０．２〜１００時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００２４】
二炭酸ジアルキル化合物としては二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、二炭酸ジ−ｔｅｒｔ−アミル等が挙げられ、アルコキシカルボニルアルキルハライドとしてはｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニルメチルクロライド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルブロマイド、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルエチルクロライド等が挙げられる。
但し、これら合成手法に限定されるものではない。
【００２５】
次に、（Ｂ）成分の光酸発生剤について説明する。（Ｂ）成分の光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでもかまわない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミド型酸発生剤等がある。以下に詳述するが、これらは単独或いは２種以上混合して用いることができる。
【００２６】
スルホニウム塩はスルホニウムカチオンとスルホネートの塩であり、スルホニウムカチオンとしてトリフェニルスルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ビス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリス（３，４−ジｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ジフェニル（４−チオフェノキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、トリス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、２−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル２−ナフチルスルホニウム、４−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム、４−メトキシフェニルジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、２−オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニウム等が挙げられ、スルホネートとしては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのスルホニウム塩が挙げられる。
【００２７】
ヨードニウム塩はヨードニウムカチオンとスルホネートの塩であり、ヨードニウムカチオンとしてジフェニルヨードニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウム等のアリールヨードニウムカチオンと、スルホネートとしてトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、４−（４−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられ、これらの組み合わせのヨードニウム塩が挙げられる。
【００２８】
スルホニルジアゾメタンとしては、ビス（エチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−メチルプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（パーフルオロイソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）ジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブチルカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン、２−ナフチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、４−メチルフェニルスルホニル−２−ナフトイルジアゾメタン、メチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル−４−メチルフェニルスルホニルジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタンとスルホニルカルボニルジアゾメタンが挙げられる。
【００２９】
Ｎ−スルホニルオキシイミド型光酸発生剤としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボン酸イミド、フタル酸イミド、シクロヘキシルジカルボン酸イミド、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸イミド、７−オキサビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸イミド等のイミド骨格とトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等の組み合わせの化合物が挙げられる。
【００３０】
ベンゾインスルホネート型光酸発生剤としては、ベンゾイントシレート、ベンゾインメシレート、ベンゾインブタンスルホネート等が挙げられる。
【００３１】
ピロガロールトリスルホネート型光酸発生剤としては、ピロガロール、フロログリシン、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノンのヒドロキシ基の全てをトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等で置換した化合物が挙げられる。
【００３２】
ニトロベンジルスルホネート型光酸発生剤としては２，４−ジニトロベンジルスルホネート、２−ニトロベンジルスルホネート、２，６−ジニトロベンジルスルホネートが挙げられ、スルホネートとしては、具体的にトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２，２，２−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、４−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート等が挙げられる。またベンジル側のニトロ基をトリフルオロメチル基で置き換えた化合物も同様に用いることができる。
【００３３】
スルホン型光酸発生剤の例としては、ビス（フェニルスルホニル）メタン、ビス（４−メチルフェニルスルホニル）メタン、ビス（２−ナフチルスルホニル）メタン、２，２−ビス（フェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（４−メチルフェニルスルホニル）プロパン、２，２−ビス（２−ナフチルスルホニル）プロパン、２−メチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロピオフェノン、２−（シクロヘキシルカルボニル）−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン、２，４−ジメチル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）ペンタン−３−オン等が挙げられる。
【００３４】
グリオキシム誘導体型の光酸発生剤の例としては、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−ｏ−（メタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（トリフルオロメタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（１，１，１−トリフルオロエタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｔｅｒｔ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（パーフルオロオクタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（シクロヘキシルスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−フルオロベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（キシレンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−ｏ−（カンファースルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【００３５】
中でも好ましく用いられる光酸発生剤としては、ビススルホニルジアゾメタン、Ｎ−スルホニルオキシイミドである。
【００３６】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料における光酸発生剤の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０５〜２０質量部、特に１〜１０質量部が好ましい。配合量が０．０５質量部に満たないと十分なコントラスト（露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度差）が得られない場合があり、２０質量部を超えると酸発生剤自身の光吸収により解像性が悪化する場合がある。
【００３７】
次に、（Ｃ）成分の熱架橋剤について説明する。熱架橋剤は、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中のフェノール性水酸基、又は熱架橋剤同士で縮合又は付加反応による架橋によって硬化するものであり、特に硬化膜の密着性、耐熱性、電気絶縁性、機械特性において１分子中に少なくとも２個のエポキシ基又はオキセタン基を有する樹脂が最適である。エポキシ系化合物としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＡ等のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＦ等のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリフェニロールプロパントリグリシジルエーテル等のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の環状脂肪族エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート等のグリシジルエステル系樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン系樹脂等が挙げられ、オキセタン樹脂では上記エポキシ樹脂と同様なフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジグリシジルビスフェノール型などが挙げられる。
【００３８】
上記熱架橋剤は、１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。熱架橋剤の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部、特に２〜３０質量部が好ましい。配合量が０．１質量部に満たないと十分な架橋密度が得られない場合があり、５０質量部を超えると熱架橋剤自身の光吸収により透明性が悪化したり貯蔵安定性が低下する場合がある。
【００３９】
本発明のレジスト材料の使用にあたっては、該材料を（Ｄ）有機溶剤に溶かして使用するが、かかる有機溶剤としては、該材料に対して十分な溶解度をもち、良好な塗膜性を与える溶剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、３−メトキシプロピオン酸、３−エトキシプロピオン酸エチル等のエステル系溶剤、ヘキサノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶剤、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン系溶剤、メチルフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の高極性溶剤あるいはこれらの混合溶剤等が挙げられる。
【００４０】
溶剤の使用量は、（Ａ）成分のベース樹脂に対して５０〜５，０００質量部、特に好ましくは１００〜２，０００質量部である。５０質量部より少ないとウエハーへの塗布が困難となり、また５，０００質量部より多いと十分な膜厚が得られないおそれがある。
【００４１】
（Ｅ）成分の塩基性化合物は、光酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適しており、このような塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
【００４２】
このような（Ｅ）成分の塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【００４３】
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
【００４４】
また、混成アミン類としては、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体（例えば、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えば、ピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えば、オキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えば、チアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えば、イミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えば、ピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えば、ピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えば、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリジン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えば、キノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【００４５】
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えば、ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン等）などが例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として、３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノール、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
【００４６】
なお、塩基性化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、（Ａ）成分のベース樹脂１００質量部に対して０〜２質量部、配合する場合０．０１〜２０質量部、特に０．０１〜１質量部を混合したものが好適である。配合量が２質量部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
【００４７】
更に、本発明のレジスト材料には、必要に応じて添加物としてレベリング剤、染料、顔料、各種界面活性剤等を添加してもよい。界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、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ンエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１，ＥＦ３０３，ＥＦ３５２（トーケムプロダクツ）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７２，Ｆ１７３（大日本インキ化学工業）、フロラードＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム）、アサヒガードＡＧ７１０，サーフロンＳ−３８１，Ｓ−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６、サーフィノールＥ１００４，ＫＨ−１０，ＫＨ−２０，ＫＨ−３０，ＫＨ−４０（旭硝子）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１，Ｘ−７０−０９２，Ｘ−７０−０９３（信越化学工業）、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業）が挙げられる。これらは単独あるいは２種以上の組み合わせで用いることができる。
【００４８】
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料中の界面活性剤の添加量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して２質量部以下、好ましくは１質量部以下である。
【００４９】
次に、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料を用いたパターン形成方法について説明する。本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料をディップ法、スピンコート法、ロールコート法等の公知の手法により基板に塗布し、レジスト層を形成し、必要によりホットプレート、オーブン等の加熱装置でレジスト層をプリベーク処理する。上記基板としては、例えばシリコンウエハー、プラスチックやセラミック製回路基板等が挙げられる。また、上記レジスト層の厚さは０．１〜５０μｍ、特に１〜３０μｍとすることができ、本発明によれば、特に１〜１０μｍの厚膜に形成し得る。
【００５０】
次いで、ステッパー、マスクアライナー等の露光装置を用い、種々の波長の光、例えば、ｇ線、ｉ線等の紫外線光等の光でフォトマスクを介して所要部分を露光する。また本発明のレジスト材料は露光後加熱処理を行うと最終的に所望するパターンが得られないため、この工程を省くことが望ましい。
【００５１】
上記露光後、現像液にて現像する。現像液としては、水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液等に代表される公知のアルカリ現像液溶剤を使用する。現像は、通常の方法、例えばパターン形成物を浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じ洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンが得られる。
【００５２】
ここで、本発明に係る化学増幅ポジ型レジスト材料は、フェノール性水酸基の一部が酸不安定性基で保護されていることにより、アルカリ現像液に難溶もしくは不溶であるが、上記露光により光酸発生剤から発生した酸の作用で上記露光部分の酸不安定性基がフェノール性水酸基から脱保護され、これによって露光部分がアルカリ現像液により溶解されて、所要のポジ型パターンが形成されるものである。
その後、得られたパターンを更にオーブンやホットプレートを用いて１００〜２５０℃において１０分〜１０時間程度加熱することにより、架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去して、耐熱性、透明性、低誘電率特性及び耐溶剤性に優れた硬化膜を形成することができる。
【００５３】
このようにして、上記化学増幅ポジ型レジスト材料から得られる硬化皮膜は、基材との密着性、耐熱性、電気絶縁性、機械特性に優れ、電気・電子部品、半導体素子等の保護膜として好適に用いられる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００５５】
［実施例１〜８］
下記に示す繰り返し単位を有するベース樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｒ−１，２）、下記式（ＰＡＧ−１，２）で示される光酸発生剤、熱架橋剤として下記式（Ｌｉｎｋｅｒ−１，２）、塩基性化合物として下記式（Ａｍｉｎｅ−１）、界面活性剤としてＸ−７０−０９３（信越化学工業（株）製）を下記表１に示した配合量で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に溶解し、レジスト溶液を調製した後、１．０μｍのメンブランフィルターで濾過した。得られたレジスト溶液を６インチシリコンウエハー上にスパッタにて銅を蒸着した基板上にスピンコートし、ホットプレート上において、表２に示した条件でソフトベークを行い、厚さ５．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５６】
［比較例１，２］
比較例１，２について、下記に示す繰り返し単位を有するベース樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｒ−３）を上記実施例のベース樹脂と代えて、上記実施例と同様に下記表１に示す配合量でレジスト溶液を調製した。その後、同じように得られたレジスト溶液を６インチシリコンウエハー上にスパッタにて銅を蒸着した基板上にスピンコートし、ホットプレート上において、表２に示した条件でソフトベークを行い、厚さ５．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５７】
レジスト材料のパターニング及び評価
次に、形成されたレジスト膜へレチクルを介してｉ線用ステッパー（ニコン社、ＮＳＲ−１７５５ｉ７Ａ、ＮＡ＝０．５０）を用いて露光し、２．３８質量％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を行った。現像時間の条件として、現像液を１０秒間、基板を回転しながら吐出した後、４０秒間現像液をレジスト膜上へ盛った状態で基板を静置した。この現像液の塗出、静置を１回とし、後述する１：１の５μｍラインアンドスペースにおけるスペース部にスカム、異物、残渣が観察されない最適な現像回数を評価した。その最適な現像回数を表２に記載した。次いで純水リンス、乾燥を行い、得られたパターンを更にオーブンを用いて２００℃において１時間加熱し、所望のパターンを得た。
ハードベーク後、得られたパターンに関して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行った。レジストパターンにおいて、１：１の５μｍラインアンドスペースのスペース部が５μｍに解像する露光量をそのレジスト材料の感度として求めた。その結果を表２に示す。また、そのときの１：１の５μｍラインアンドスペースの形状も表２に示した。
【００５８】
【化４】
【００５９】
【化５】
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
［実施例９］
実施例１で用いたサンプルを使用して、耐溶剤性の評価を行った。実施例１と同様な手法を用いて６インチシリコンウエハー上にスピンナーでレジスト膜を形成し、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で１００秒間パドル現像し、純水リンスした後、２００℃のオーブンで１時間加熱して、膜厚５μｍの皮膜を得た。この硬化皮膜が形成されたウエハーを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に室温で３０分間浸漬し、純水リンスを行った後膜厚を測定し、浸漬前の膜厚と比較し残膜率を測定し、耐溶剤性を評価した。結果を表３に示す。
【００６３】
［実施例１０］
実施例６で用いたサンプルを使用して実施例９と同様の試験を行った。結果を表３に示す。
【００６４】
【表３】
【００６５】
上記表２に示されるように、実施例１〜８は良好な感度、解像性、現像性、パターン形状を示し、感光性材料として十分な特性を示した。また比較例１，２では現像回数を増やしても樹脂の分子量が高いため解像しなかった。また、上記表３の実施例９，１０の結果から良好な耐溶剤性を示すことが明らかとなった。よって、上記の成分を含む化学増幅ポジ型レジスト材料であれば、要求特性が満たせることが示された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ベース樹脂１００質量部、
（Ｂ）光酸発生剤０．０５〜２０質量部、
（Ｃ）熱架橋剤０．１〜５０質量部、
（Ｄ）有機溶剤５０〜５，０００質量部
を含有し、（Ａ）ベース樹脂が、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物であることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【化１】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の整数であり、ｍは０又は１〜５の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
【請求項２】
（Ｃ）熱架橋剤が、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、又はフェニル基に一価炭化水素基を有する多官能型のエポキシ樹脂又はオキセタン樹脂である請求項１に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【請求項３】
更に、（Ｅ）塩基性化合物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜２質量部含有してなる請求項１又は２に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【請求項４】
基板に請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を塗布してレジスト層を形成し、その所要部分を露光した後、現像することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
上記現像後、得られたレジストパターン層を１００〜２５０℃に加熱して硬化レジストパターン層を得る請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載のパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜。
【請求項１】
（Ａ）ベース樹脂１００質量部、
（Ｂ）光酸発生剤０．０５〜２０質量部、
（Ｃ）熱架橋剤０．１〜５０質量部、
（Ｄ）有機溶剤５０〜５，０００質量部
を含有し、（Ａ）ベース樹脂が、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する、重量平均分子量１，０００〜５００，０００の高分子化合物であることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
【化１】
（式中、Ｒ1は独立に水素原子、ヒドロキシ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ2は水素原子、ヒドロキシ基、又はトリフルオロメチル基を表し、Ｒ3は炭素数４〜２０の３級アルキル基を示し、Ｒ4は酸不安定基(但し、３級アルキル基を除く）を表す。ｎは０又は１〜４の整数であり、ｍは０又は１〜５の整数である。また、ｐ、ｑ、ｒは０又は正数であるが、０＜ｐ＋ｑ＋ｒ≦１である。）
【請求項２】
（Ｃ）熱架橋剤が、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、又はフェニル基に一価炭化水素基を有する多官能型のエポキシ樹脂又はオキセタン樹脂である請求項１に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【請求項３】
更に、（Ｅ）塩基性化合物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜２質量部含有してなる請求項１又は２に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【請求項４】
基板に請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を塗布してレジスト層を形成し、その所要部分を露光した後、現像することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
上記現像後、得られたレジストパターン層を１００〜２５０℃に加熱して硬化レジストパターン層を得る請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載のパターン形成方法によって得られた硬化レジストパターン膜。
【公開番号】特開２０１３−１０９０１２（Ｐ２０１３−１０９０１２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１４９６（Ｐ２０１１−２５１４９６）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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