JP3972568B2

JP3972568B2 - 化学増幅型ポジ型レジスト組成物及びスルホニウム塩

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Publication number: JP3972568B2
Application number: JP2000255119A
Authority: JP
Inventors: 博貴井上; 保則上谷
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: US6406830B2; EP1154321A1; EP1154321B1; DE60142866D1; US20020006582A1; KR20010103644A; CN1220914C; JP2002030067A; SG96212A1; CN1322968A; KR100769023B1; TWI288297B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の微細加工に用いられる化学増幅型のポジ型レジスト組成物及びそれの酸発生剤として有用な新規な化合物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の微細加工には通常、レジスト組成物を用いたリソグラフィプロセスが採用されており、リソグラフィにおいては、レイリー (Rayleigh) の回折限界の式で表されるように、原理的には露光波長が短いほど解像度を上げることが可能である。半導体の製造に用いられるリソグラフィ用露光光源は、波長４３６nmのｇ線、波長３６５nmのｉ線、波長２４８nmのＫｒＦエキシマレーザーと、年々短波長になってきており、次世代の露光光源として、波長１９３nmのＡｒＦエキシマレーザーが有望視され、かかるＡｒＦエキシマレーザー露光用レジストが一部で実用化されつつある。
【０００３】
ＡｒＦエキシマレーザー露光機に用いられるレンズは、従来の露光光源用のものに比べて寿命が短いので、ＡｒＦエキシマレーザー光に曝される時間はできるだけ短いことが望ましい。そのためには、レジストの感度を高める必要があることから、露光により発生する酸の触媒作用を利用し、その酸により解裂する基を有する樹脂を含有するいわゆる化学増幅型レジストが用いられる。
【０００４】
ＡｒＦエキシマレーザー露光用のレジストに用いる樹脂は、レジストの透過率を確保するために芳香環を持たず、またドライエッチング耐性を持たせるために芳香環の代わりに脂環式環を有するものがよいことが知られている。このような樹脂として、D. C. Hofer, J. Photopolym. Sci. Technol., Vol.9, No.3, 387-398 (1996) に記載されるような各種の樹脂が知られている。また、S. Takechi et al., J. Photopolym. Sci. Technol., Vol.9, No.3, 475-487 (1996) や特開平 9-73173号公報には、メタクリル酸２−メチル−２−アダマンチルの重合体又は共重合体を化学増幅型レジストの樹脂として用いた場合には、２−メチル−２−アダマンチルが酸の作用により解裂してポジ型に作用するとともに、高いドライエッチング耐性、高解像性及び基板への良好な接着性が得られることが報告されている。さらに、特開平 10-274852号公報には、化学増幅型ポジ型レジスト組成物を構成する樹脂として、重合単位の一部にブチロラクトン残基を有するものを用いることにより、基板への接着性が改良されることが報告されており、特開平 10-319595号公報には、γ−ブチロラクトン−３−イル残基をカルボキシル基の保護基とする樹脂を用いたレジスト組成物が記載されている。
【０００５】
ところで、化学増幅型レジストは、酸の作用を利用するものであるため、基板が塩基性の場合には、酸が失活してプロファイルが裾引き形状になるという問題がある。この問題を解決するには、塩基性のクェンチャー物質を多く添加すればよいことが知られている。しかしながら、クェンチャー物質を多く添加すると、レジストの感度が低下する。さらに、ＡｒＦ露光においては、有機や無機の反射防止膜のような反射率の低い基板上にレジストが適用されることが多い。このような低反射率基板を用いると、寸法の均一性を向上するのに効果があるものの、一般的にいって、光吸収が原因でレジストのプロファイルがテーパー形状になって悪化する。
【０００６】
光吸収を少なくするために、レジスト組成物中の酸発生剤の量を減らすことが考えられるが、この場合は一般的に感度が遅くなる。光吸収を少なくする別の方法としては、特開平 7-25846号公報、特開平 7-28237号公報、特開平 7-92675号公報及び特開平 8-27102号公報に記載されるような透明性の高い脂肪族スルホニウム塩を用いることが考えられる。しかしながら、これら公知の脂肪族スルホニウム塩では、充分な解像度が得られないとともに、塩基性基板上でのプロファイルが裾引き形状になるという問題は解消されない。このように、従来公知の酸発生剤を用いた化学増幅型レジストには、基板の種類によって、性能、特にプロファイルが変化するという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つは、樹脂成分と酸発生剤を含有し、ＡｒＦやＫｒＦなどのエキシマレーザーリソグラフィ、特に２２０nm以下の波長の光、例えばＡｒＦエキシマレーザー光を用いたリソグラフィに適した化学増幅型のポジ型レジスト組成物であって、透過率や解像度が高く、良好なプロファイルを与えるものを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、このような化学増幅型ポジ型レジスト組成物の酸発生剤として有用な化合物を提供することにある。
【０００９】
本発明者らは、ある種の酸発生剤を組み合わせて用いることにより、透過率及び解像度が改良されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、酸発生剤として、下式（Ｉ）
【００１１】

（式中、Ｑ¹、Ｑ²、Ｑ³、Ｑ⁴は互いに独立に、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基を表すか、Ｑ¹とＱ²、Ｑ³とＱ⁴が互いに独立に、隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数２〜８の脂環基を表し、mは１〜８の整数を表す）
で示される脂肪族スルホニウム塩と、下式（IIa）で示されるトリフェニルスルホニユム塩及び下式（IIb）で示されるジフェニルヨードニユム塩
【００１２】

【００１３】
（式中、Ｑ⁵ 、Ｑ⁶、Ｑ⁷、Ｑ⁸ 及びＱ⁹ は互いに独立に、水素、水酸基、炭素数１〜６のアルキル又は炭素数１〜６のアルコキシを表し、ｑ及びｐは１〜８の整数を表す）
から選ばれる少なくとも１種のオニウム塩とを含む酸発生剤並びに、酸に不安定な基を持つ重合単位を有し、それ自身はアルカリに不溶又は難溶であるが、酸の作用でアルカリに可溶となる樹脂を含有することを特徴とする化学増幅型ポジ型レジスト組成物を提供するものである。
【００１４】
また上記式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩は、文献未記載の化合物である。したがって本発明はさらに、前記式（Ｉ）で示されるスルホニウム塩をも提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
化学増幅型のレジスト組成物に用いられる酸発生剤は、その物質自体に、あるいはその物質を含むレジスト組成物に、光や電子線などの放射線を作用させることにより、その物質が分解して酸を発生するものである。本発明における組成物では、かかる酸発生剤として、前記式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩と、前記式（IIa）で示されるトリフェニルスルホニウム塩及び前記式（IIb）で示されるジフェニルヨードニユム塩から選ばれる少なくとも１種のオニウム塩とを併用する。
【００１６】
式（Ｉ）において、Ｑ¹、Ｑ²、Ｑ³、Ｑ⁴は互いに独立に炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基を表すか、Ｑ¹とＱ²、Ｑ³とＱ⁴が互いに独立に、隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数２〜８の脂環基を表すが、アルキル基が炭素数３以上の場合は直鎖でも、分岐していても良い。アルキル基の代表例としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどが挙げられる。またシクロアルキル基の代表例としては、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルなどが挙げられる。Ｑ¹とＱ²及び／又はＱ³とＱ⁴が隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数２〜８の脂環基を表す場合の代表例としては、例えばエチレンスルフィド、トリメチレンスルフィド、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオピラン、チオキサン、ジチアン、テトラヒドロチオフェン−３−オン、テトラヒドロチオピラン−４−オンなどが挙げられる。また、式（Ｉ）において、パーフルオロアルカンスルホナート陰イオンを構成するアルカン部分の炭素数を表すｍは１〜８の整数である。式（Ｉ）中のパーフルオロアルカンスルホナート陰イオンに該当する代表例としては、トリフルオロメタンスルホナートイオン、パーフルオロブタンスルホナートイオン、パーフルオロオクタンスルホナートイオンなどが挙げられる。
【００１７】
式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩は、スルホニウム陽イオンを構成する各基が非芳香族であることから、波長２２０nm以下の光、例えば、波長１９３nmのＡｒＦエキシマレーザー光に対して透過率が高い。したがって、このような脂肪族スルホニウム塩を酸発生剤として用いることにより、それを含むレジスト組成物は、上記のような短波長の露光光を吸収する割合が少なくなり、プロファイルがテーパー形状になるのを防ぐことができる。
【００１８】
式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩は、公知の方法に準じて製造することも可能である。例えば、J. V. Crivello et al., J. Polymer Science., Polymer Chemistry Edition, Vol.17, 2877-2892 (1979) に記載の方法を応用して、次の反応スキームに従って製造することができる。
【００１９】

式中、Ｑ¹、Ｑ²、Ｑ³、Ｑ⁴及びｍは先に定義したとおりであり、Ｘは臭素や沃素のようなハロゲンを表し、Ｍはナトリウム、カリウムのようなアルカリ金属及び銀を表す。
【００２０】
すなわち、上記(A1)に相当するジハロゲノアセトンに式（A2）に相当するスルフィド化合物を作用させて、上記式（Ｂ）に相当するスルホニウムハライドを生成させ、さらに式Ｃ_mＦ_2m+1ＳＯ₃Ｍに相当するパーフルオロアルカンスルホン酸金属塩を作用させることにより、式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩を得ることができる。これらの反応は、適当な溶媒中、例えば、アセトン、アセトニトリル、ニトロメタンなどの溶媒中で行われる。式（A2）のスルフィド化合物は、式(A1)に相当するジハロゲノアセトンに対して、好ましくは１．８〜３モル比用い、さらに好ましくは、２．０〜２．２モル比用いる。また、式Ｃ_mＦ_2m+1ＳＯ₃Ｍに相当するパーフルオロアルカンスルホン酸金属塩は、式（Ｂ）のスルホニウムハライド生成のために用いた式（A2）のスルフィド化合物に対して、
０．８〜１．２モル比、好ましくは０．９〜１．１モル比用いればよい。反応終了後は、生成したハロゲン化金属塩を濾過等により除去し、次いで濃縮や再結晶等の後処理を施すことにより、式（Ｉ）の脂肪族スルホニウム塩を得ることができる。
【００２１】
式（Ｉ）で示される脂肪族スルホニウム塩の具体的な例としては、次のような化合物を挙げることができる。
【００２２】
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジメチルスルホニウム）ビス（トリフルオロメタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジメチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジメチルスルホニウム）ビス（パーフルオロオクタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジエチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（トリフルオロメタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロオクタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジイソプロピルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ｔｅｒｔ−ブチルメチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（シクロヘキシルメチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
【００２３】
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ビス（トリフルオロメタンスルホナート）、
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ビス（パーフルオロオクタンスルホナート）、
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオピラニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（１，４−チオキソラニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）、
１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（４−オキソテトラヒドロチオピラニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）など。
【００２４】
本発明においては、酸発生剤として、かかる式（Ｉ）の脂肪族スルホニウム塩とともに、式（IIa）及び（IIb）から選ばれる少なくとも１種のオニウム塩が併用される。ここで、これらオニウム塩におけるＱ⁵、Ｑ⁶、Ｑ⁷、Ｑ⁸及びＱ⁹はそれぞれ、水素、水酸基、炭素数１〜６のアルキル又は炭素数１〜６のアルコキシであり、アルキル及びアルコキシは、炭素数３以上の場合は直鎖でも分岐していてもよい。具体的なアルキルの例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどが挙げられ、アルコキシの例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなどが挙げられる。また式（IIa）及び（IIb）において、パーフルオロアルカンスルホネート陰イオンを構成するアルカン部分の炭素数を表すｐ及びｑは１〜８の整数である。
【００２５】
式（IIa）で示されるトリフェニルスルホニウム塩、式（IIb）で示されるジフェニルヨードニユム塩は、市販品があれば、それをそのまま用いることができるほか、常法に従って製造することも可能である。トリフェニルスルホニウム塩（IIa）の製法としては、例えば、相当するトリフェニルスルホニウムブロマイドをパーフルオロアルカンスルホン酸銀と反応させる方法や、 Chem. Pharm. Bull., Vol.29, 3753 (1981) の記載に準じて、相当するジフェニルスルホキシドとベンゼン系化合物とパーフルオロアルカンスルホン酸とを、トリフルオロ酢酸無水物の存在下で反応させる方法、特開平 8-311018 号公報の記載に準じて、相当するアリールグリニヤ試薬を塩化チオニルと反応させ、次いでトリオルガノシリルハライドと反応させてトリアリールスルホニウムハライドとした後、パーフルオロアルカンスルホン酸銀と反応させる方法などにより、製造できる。また、式（IIa）中のＱ⁵ 、Ｑ⁶ 及び／又はＱ⁷ が水酸基である化合物は、上記特開平 8-311018 号公報の記載に準じて、ベンゼン環上にtert−ブトキシ基を有するトリフェニルスルホニウム塩を、その化合物の陰イオンと同じスルホン酸で処理してtert−ブチル基を脱離させることにより、製造できる。
【００２６】
また、ジフェニルヨードニウム塩（IIb）の製法としては、例えば、J. Am. Chem. Soc., vol.81, 342 (1959) の記載に準じて、ヨージル硫酸と相当するアリール化合物を反応させた後、パーフルオロアルカンスルホン酸を加える方法や、相当するアリール化合物と無水酢酸、ヨウ素酸カリウムの混合物に濃硫酸を滴下して反応させた後、パーフルオロアルカンスルホン酸を加える方法、あるいは、無水酢酸と発煙硝酸の混合液中にヨウ素とトリフルオロ酢酸を加えて得られる反応生成物と相当するアリール化合物を反応させた後、パーフルオロアルカンスルホン酸を加える方法などにより製造できる。
【００２７】
式（IIa）、（IIb）に相当するトリフェニルスルホニウム塩、ジフェニルヨードニウム塩の具体例としては、次のような化合物を挙げることができる。
【００２８】
トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、
トリフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホナート、
４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、
４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
４−ヒドロキシフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
トリス（４−メチルフェニル）スルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
トリス（４−メトキシフェニル）スルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、
トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、
４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、
４−ヒドロキシフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、
４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、
トリス（４−メチルフェニル）スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート
トリス（４−メトキシフェニル）スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート
ジフェニルヨードニウムパーフルオロブタンスルホネート、
ジ（４−メトキシフェニル）ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート
ジ（４−tert−ブチルフェニル）ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネートなど。
【００２９】
次に、本発明のレジスト組成物を構成する樹脂成分について説明する。この樹脂は、酸に不安定な基を持つ重合単位を有する。化学増幅型ポジ型レジスト用の樹脂は一般に、それ自体ではアルカリに不溶又は難溶であるが、酸の作用により一部の基が解裂し、解裂後はアルカリ可溶性となるものである。本発明における酸に不安定な基も、このように従来から知られている各種のものであることができる。酸に不安定な基として具体的には、カルボン酸の各種エステル、例えば、メチルエステル及びtert−ブチルエステルに代表されるアルキルエステル、メトキシメチルエステル、エトキシメチルエステル、１−エトキシエチルエステル、１−イソブトキシエチルエステル、１−イソプロポキシエチルエステル、１−エトキシプロピルエステル、１−（２−メトキシエトキシ）エチルエステル、１−（２−アセトキシエトキシ）エチルエステル、１−〔２−（１−アダマンチルオキシ）エトキシ〕エチルエステル、１−〔２−（１−アダマンタンカルボニルオキシ）エトキシ〕エチルエステル、テトラヒドロ−２−フリルエステル及びテトラヒドロ−２−ピラニルエステルのようなアセタール型エステル、イソボルニルエステル及び２−アルキル−２−アダマンチルエステルのような脂環式エステルなどが挙げられる。このようなカルボン酸エステルを有する重合単位へ導くモノマーは、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステルのような（メタ）アクリル系のものでもよいし、ノルボルネンカルボン酸エステル、トリシクロデセンカルボン酸エステル、テトラシクロデセンカルボン酸エステルのように、カルボン酸エステル基が脂環式モノマーに結合したものでもよい。
【００３０】
このような酸に不安定な基を持つ重合単位のなかでも、（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの重合単位を有する樹脂は、それを含むレジストの解像度の点で好ましい。この重合単位は、アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチル又はメタクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルにおける（メタ）アクリル酸部分の二重結合が開いて形成されるものであり、具体的には下式(III) で表すことができる。
【００３１】

【００３２】
式中、Ｒ¹ は水素又はメチルを表し、Ｒ² はアルキルを表す。
【００３３】
式(III) で示される（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの重合単位は、脂環式環であるアダマンタン環の存在により、レジストの透過率を確保し、またドライエッチング耐性の向上に寄与する。さらにこの単位中の２−アルキル−２−アダマンチルは、酸の作用により解裂するので、この単位は、レジスト膜の露光後のアルカリ溶解性を高めるのに寄与する。式(III) 中のＲ² はアルキルであり、このアルキルは例えば、炭素数１〜８程度であることができ、通常は直鎖であるのが有利であるが、炭素数３以上の場合は分岐していてもよい。具体的なＲ² としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルなどが挙げられる。なかでも、Ｒ² がメチル又はエチルであるものは、レジストと基板との接着性や解像度の向上にとって好都合である。
【００３４】
式(III) で示される（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの重合単位に導くためのモノマーとして、具体的には例えば、アクリル酸２−メチル−２−アダマンチル、アクリル酸２−エチル−２−アダマンチル、メタクリル酸２−メチル−２−アダマンチル、メタクリル酸２−エチル−２−アダマンチルなどが挙げられる。（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルは通常、２−アルキル−２−アダマンタノール又はその金属塩とアクリル酸ハライド又はメタクリル酸ハライドとの反応により製造できる。
【００３５】
本発明で規定する樹脂は、上記のような酸に不安定な基を有する重合単位の他に、酸の作用により解裂しないか又は解裂しにくい他の重合単位を含有することも、もちろん可能である。含有しうる他の重合単位としては、例えば、アクリル酸やメタクリル酸のような遊離のカルボン酸基を有するモノマーの重合単位、無水マレイン酸や無水イタコン酸のような脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位、２−ノルボルネンの重合単位、（メタ）アクリロニトリルの重合単位、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルや（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル、（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンのような各種（メタ）アクリル酸エステル類の重合単位などを挙げることができる。
【００３６】
特に（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位や、ラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位は、レジストの基板への接着性の点で好ましく用いられる。ここでいう（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位とは、対応する（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルにおける（メタ）アクリル酸部分の二重結合が開いて形成される単位を意味し、ラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位とは、無置換の又はラクトン環にアルキルが置換したα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンにおける（メタ）アクリル酸部分の二重結合が開いて形成される単位又はラクトン環がアルキルで置換されていてもよいβ無置換の又はラクトン環にアルキルが置換したβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンにおける（メタ）アクリル酸部分の二重結合が開いて形成される単位を意味し、それぞれ下式（IV）、（Ｖ）及び（VI）で表すことができる。
【００３７】

【００３８】
式中、Ｒ³ 及びＲ⁴ は互いに独立に水素又はメチルを表し、Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ 及びＲ⁷ は互いに独立に、水素又はアルキルを表しＲ⁸は水素又は水酸基を表す。
【００３９】
式（IV）の単位に導くための（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル類は市販されているが、例えば対応するヒドロキシアダマンタンを（メタ）アクリル酸又はそのハライドと反応させることにより、製造することもできる。また、式（Ｖ）又は式（VI）の単位に導くためのα−又はβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンは、ラクトン環がアルキルで置換されていてもよいα−若しくはβ−ブロモ−γ−ブチロラクトンにアクリル酸若しくはメタクリル酸を反応させるか、又はラクトン環がアルキルで置換されていてもよいα−若しくはβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンにアクリル酸ハライド若しくはメタクリル酸ハライドを反応させることにより、製造できる。
【００４０】
式（IV）で示される（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位、式（Ｖ）で示されるα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位及び式（VI）で示されるβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位は、いずれも極性が高く、それらのいずれかを樹脂中に存在させることにより、それを含むレジストの基板への接着性が向上する。これらの重合単位はまた、レジストの解像性の向上にも寄与する。さらに、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位は、レジストのドライエッチング耐性の向上にも寄与する。また、β−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位は、レジストの透過率向上にも寄与する。
【００４１】
式（IV）で示される（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位に導くためのモノマーは、アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル、メタクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル、アクリル酸３，５−ジヒドロキシ−１−アダマンチル及びメタクリル酸３，５−ジヒドロキシ−１−アダマンチル等が挙げられる。また、式（Ｖ）及び式（VI）中、Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ 及びＲ⁷ はそれぞれ、水素又はアルキルであり、このアルキルは炭素数１〜６程度であることができ、炭素数３以上の場合は直鎖でも分岐していてもよい。Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ 及びＲ⁷ で表されるアルキルの具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどが挙げられる。式（Ｖ）で示されるα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位に導くためのモノマーとしては、例えば、α−アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイロキシ−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。また、式（VI）で示されるβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位に導くためのモノマーとしては、例えば、β−アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
【００４２】
また２−ノルボルネンの重合単位を含む樹脂は、その主鎖に直接脂環基を有するために頑丈な構造となり、ドライエッチング耐性に優れるという特性を示す。２−ノルボルネンの重合単位は、例えば対応する２−ノルボルネンの他に無水マレイン酸や無水イタコン酸のような脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物を併用したラジカル重合により主鎖へ導入し得る。したがって、２−ノルボルネンの重合単位は、その二重結合が開いて形成されるものであり式（VII）で表すことができる。また脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位である無水マレイン酸の重合単位、無水イタコン酸の重合単位は、それらの二重結合が開いて形成されるものであり、それぞれ式(VIII)及び(IX)で表すことができる。
【００４３】

【００４４】
ここで、式（VII）中のＲ⁹及びＲ¹⁰は互いに独立に、水素、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のヒドロキシアルキル、カルボキシル、シアノ若しくは基−ＣＯＯＺ（Ｚはアルコール残基である）を表すか、又はＲ⁹とＲ¹⁰が一緒になって、-C(=O)OC(=O)- で示されるカルボン酸無水物残基を形成することもできる。Ｒ⁹及び／又はＲ¹⁰がアルキルである場合の具体例としては、メチル、エチル、プロピルなどが挙げられ、同じくヒドロキシアルキルである場合の具体例としては、ヒドロキシメチル、２−ヒドロキシエチルなどが挙げられる。Ｒ⁹及び／又はＲ¹⁰が基−ＣＯＯＺである場合は、カルボキシルがエステルとなったものであり、Ｚに相当するアルコール残基としては、例えば、置換されていてもよい炭素数１〜８程度のアルキル、２−オキソオキソラン−３−又は−４−イルなどを挙げることができ、ここにアルキルの置換基としては、水酸基や脂環式炭化水素残基などが挙げられる。そこで、Ｒ⁹及び／又はＲ¹⁰が−ＣＯＯＺで示されるカルボン酸エステル残基である場合の具体例としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、２−ヒドロキシエトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、２−オキソオキソラン−３−イルオキシカルボニル、２−オキソオキソラン−４−イルオキシカルボニル、１，１，２−トリメチルプロポキシカルボニル、１−シクロヘキシル−１−メチルエトキシカルボニル、１−（４−メチルシクロヘキシル）−１−メチルエトキシカルボニル、１−（１−アダマンチル）−１−メチルエトキシカルボニルなどが挙げられる。
【００４５】
また式（VII）で示される２−ノルボルネンの重合単位に導くためのモノマーとして、具体的には例えば、次のような化合物を挙げることができる。
【００４６】
２−ノルボルネン
２−ヒドロキシ−５−ノルボルネン
５−ノルボルネン−２−カルボン酸
５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチル
５−ノルボルネン−２−カルボン酸−ｔ−ブチル
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−シクロヘキシル−１−メチルエチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−（４−メチルシクロヘキシル）−１−メチルエチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−（４−ヒドロキシシクロヘキシル）−１−メチルエチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−メチル−１−（４−オキソシクロヘキシル）エチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−（１−アダマンチル）−１−メチルエチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸１−メチルシクロヘキシル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−メチル−２−アダマンチル、
５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−エチル−２−アダマンチル
５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシ−１−エチル、
５−ノルボルネン−２−メタノール、
５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸無水物など。
【００４７】
本発明で用いる樹脂は、パターニング露光用の放射線の種類や酸に不安定な基の種類などによっても変動するが、一般には、酸に不安定な基を持つ重合単位を１０〜８０モル％の範囲で含有するのが好ましい。そして、酸に不安定な基として特に、式(III) で示される（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの重合単位を用いる場合は、この単位が樹脂全体のうち１５モル％以上となるようにするのが有利である。また、酸に不安定な基を持つ重合単位に加えて、酸の作用で解裂しにくい他の重合単位、例えば、式（IV）で示される（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位、式（Ｖ）で示されるα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位、式（VI）で示されるβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位、式（VII）で示される２−ノルボルネンの重合単位、脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位である式（VIII）で示される無水マレイン酸の重合単位、式（IX）で示される無水イタコン酸の重合単位などを存在させる場合は、それらの合計が、樹脂全体のうち２０〜９０モル％の範囲となるようにするのが好ましい。
【００４８】
そこで、式(III) で示される（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの単位を含む酸に不安定な基を持つ重合単位とともに、式（IV）で示される（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位及び／又は式（Ｖ）で示されるα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位、並びに式（VII）で示される２−ノルボルネンの重合単位及び式（VIII）、（IX）で示される脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位を有する共重合体とする場合は、酸に不安定な基を持つモノマーを１０〜８０モル％、特に式(III) の単位へ導くための（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルを１５モル％以上、そして式（IV）の単位へ導くための（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル及び／又は式（Ｖ）の単位へ導くためのラクトン環にアルキルが置換していてもよいα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン並びに式（VII）の単位に導くための２−ノルボルネン類及び脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位に導くためのモノマーを合計２０〜９０モル％含むモノマー混合物を共重合させるのが通常である。尚、２−ノルボルネン類及び脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物を共重合モノマーとする場合には、これらは重合しにくい傾向があるので、この点を考慮し、これらは過剰に使用することが好ましい。酸に不安定な基を持つ重合単位とともに式（VI）で示されるβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位を有する共重合体とする場合も同様に、酸に不安定な基を持つモノマーを１０〜８０モル％、そして式（VI）の単位へ導くためのラクトン環にアルキルが置換していてもよいβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンを２０〜９０モル％含むモノマー混合物を共重合させるのが有利である。
【００４９】
また、一般に化学増幅型のポジ型レジスト組成物においては、塩基性化合物、特に塩基性含窒素有機化合物、例えばアミン類を、クェンチャーとして添加することにより、露光後の引き置きに伴う酸の失活による性能劣化を改良できることが知られており、本発明においても、このような塩基性化合物を配合するのが好ましい。クェンチャーに用いられる塩基性化合物の具体的な例としては、以下の各式で示されるようなものが挙げられる。
【００５０】

【００５１】
式中、Ｒ¹¹、Ｒ¹²、Ｒ¹³、Ｒ¹⁴及びＲ¹⁵は互いに独立に、水素、水酸基で置換されていてもよいアルキル、シクロアルキル、アリール又はアルコキシを表し、Ａはアルキレン、カルボニル又はイミノを表す。ここで、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵で表されるアルキル及びアルコキシは、炭素数１〜６程度であることができ、シクロアルキルは、炭素数５〜１０程度であることができ、そしてアリールは、炭素数６〜１０程度であることができる。また、Ａで表されるアルキレンは、炭素数１〜６程度であることができ、直鎖でも分岐していてもよい。このような塩基性化合物のなかでも、下式 (Ｘ)で示される２，６−ジアルキルピリジン化合物は、レジストの経時安定性を向上させるのに効果的である。
【００５２】

【００５３】
式中、Ｒ²¹及びＲ²²は互いに独立に、炭素数１〜４のアルキルを表す。２，６−ジアルキルピリジン化合物の具体例としては、２，６−ルチジン、２−エチル−６−メチルピリジン、２，６−ジ−tert−ブチルピリジンなどが挙げられる。この２，６−ジアルキルピリジン化合物は、単独でクェンチャーとすることができるほか、所望により他の塩基性化合物と組み合わせて用いることもできる。
【００５４】
本発明のレジスト組成物は、その全固形分量を基準に、樹脂を８０〜９９.９重量％程度、そして酸発生剤を０.１〜２０重量％程度の範囲で含有するのが好ましい。本発明において第一の見地から特定する組成物のように、式（Ｉ）の脂肪族スルホニウム塩と式（II）のトリフェニルスルホニウム塩を酸発生剤として併用する場合、両者は通常、９：１〜１：９程度、さらには８：２〜２：８程度の重量割合で用いるのが好ましい。また、クェンチャーとしての塩基性化合物を用いる場合は、レジスト組成物の全固形分量を基準に、０.０１〜１重量％程度の範囲で含有するのが好ましい。この組成物はまた、必要に応じて、増感剤、溶解抑止剤、他の樹脂、界面活性剤、安定剤、染料など、各種の添加物を少量含有することもできる。
【００５５】
本発明のレジスト組成物は通常、上記の各成分が溶剤に溶解された状態でレジスト液とされ、シリコンウェハーなどの基体上に、スピンコーティングなどの常法に従って塗布される。ここで用いる溶剤は、各成分を溶解し、適当な乾燥速度を有し、溶剤が蒸発した後に均一で平滑な塗膜を与えるものであればよく、この分野で一般に用いられている溶剤が使用しうる。例えば、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル類、乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチルのようなエステル類、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン及びシクロヘキサノンのようなケトン類、γ−ブチロラクトンのような環状エステル類などを挙げることができる。これらの溶剤は、それぞれ単独で、又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００５６】
基体上に塗布され、乾燥されたレジスト膜には、パターニングのための露光処理が施され、次いで脱保護基反応を促進するための加熱処理を行った後、アルカリ現像液で現像される。ここで用いるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であることができるが、一般には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや（２−ヒドロキシエチル）トリメチルアンモニウムヒドロキシド（通称コリン）の水溶液が用いられることが多い。
【００５７】
【実施例】
次に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す％及び部は、特記ないかぎり重量基準である。また重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミェーションクロマトグラフィーにより求めた値である。
【００５８】
モノマー合成例１：メタクリル酸２−エチル−２−アダマンチルの合成
２−アダマンタノン３１.１部にジエチルエーテル５０部を加えて溶液とし、この溶液の温度が１０℃を越えないように維持しながら、そこにエチルリチウムを１.１４モル／Ｌ濃度で含むジエチルエーテル溶液２００mlを滴下した。そのまま０℃で２時間攪拌した後、１０℃を越えないように維持しながらメタクリル酸クロリド２６.２部（２−アダマンタノンに対して１.２モル倍）を滴下した。滴下終了後、室温で１２時間攪拌した。その後、析出した無機塩を濾別し、有機層を５％重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、続いて水洗を２回行った。有機層を濃縮した後、減圧蒸留して、次式で示されるメタクリル酸２−エチル−２−アダマンチルを得た。
【００５９】

【００６０】
モノマー合成例２：α−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの合成
α−ブロモ−γ−ブチロラクトン１００部とメタクリル酸１０４.４部（α−ブロモ−γ−ブチロラクトンに対して２.０モル倍）を仕込み、α−ブロモ−γ−ブチロラクトンに対して３重量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。そこにトリエチルアミン１８３.６部（α−ブロモ−γ−ブチロラクトンに対して３.０モル倍）を滴下し、その後、室温で約１０時間攪拌した。濾過後、有機層を５％重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、続いて水洗を２回行った。有機層を濃縮して、次式で示されるα−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンを得た。
【００６１】

【００６２】
樹脂合成例：樹脂Ａの合成
メタクリル酸２−エチル−２−アダマンチル、メタクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチル、及びα−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンを、５：２.５：２.５のモル比（２０.０部：９.５部：７.３部）で仕込み、全モノマーに対して２重量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。そこに、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して２モル％添加し、８０℃で約８時間加熱した。その後、反応液を大量のヘプタンに注いで沈殿させる操作を３回行い、精製した。その結果、重量平均分子量が約 9,200の共重合体を得た。この共重合体は、次式の各重合単位を有するものであり、これを樹脂Aとする。
【００６３】

【００６４】
酸発生剤合成例１：１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）の合成
（１）四つ口フラスコにテトラヒドロチオフェン４.７部、ジブロモアセトン５.２部、アセトン４７.1部を仕込み、室温で２４時間攪拌した。析出した結晶を濾別し、アセトンで洗浄した。得られたケーキにエーテルを加え、攪拌後濾過し、エーテルで洗浄後、乾燥する事により１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ジブロミド６.４部得た。収率６６.９％。
（２）四つ口フラスコに（１）で得られた１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ジブロミド１.５部、アセトニトリル３０部を仕込み、室温で攪拌しながらパーフルオロブタンスルホン酸カリウム２.６部を仕込んだ。室温で２４時間攪拌後、濾過して無機塩を濾別し、濾液を濃縮後に酢酸ブチルを仕込み、攪拌後濾過し、エーテルで洗浄後、乾燥する事により目的物１.８部を得た。収率５７.２%
【００６５】

【００６６】
¹Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６、内部標準物質テトラメチルシラン）：δ（ppm）
2.17-2.23 (m, 8H); 3.46-3.59 (m, 8H);4.67 (s, 4H)
【００６７】
酸発生剤合成例２：４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネートの合成
四つ口フラスコに、ジフェニルスルホキシド８.０部とトルエン８０.０部を仕込み、２℃まで冷却した。次いで、トリフルオロ酢酸無水物１６.６部とパーフルオロオクタンスルホン酸１９.８部を仕込み、同温度で３０分間撹拌した。静置後、下層を濃縮し、クロロホルム３４０部で希釈した。得られたクロロホルム溶液をイオン交換水８５部で６回洗浄した後、濃縮して、４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート２７.７部を得た。
【００６８】
酸発生剤合成例３：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（トリフルオロメタンスルホナート）の合成
四つ口フラスコにジブチルスルフィド５.４部、ジブロモアセトン５.２部、アセトニトリル５４.５部を仕込み、室温で２時間攪拌後、トリフルオロメタンスルホン酸銀８.８部を仕込んだ。室温で２４時間攪拌後、濾過して無機塩を濾別し、濾液を濃縮後に酢酸ブチルを仕込み、攪拌後濾過し、エーテルで洗浄後、乾燥する事により目的物５.５部を得た。収率４９.９%
【００６９】

【００７０】
¹Ｈ−ＮＭＲ（CDCl₃、内部標準物質テトラメチルシラン）：δ（ppm）
0.97-1.02(t,12H); 1.46-1.60 (m, 8H); 1.75-1.86 (m, 8H); 3.28-3.51 (m, 8H); 5.06 (s, 4H)
【００７１】
酸発生剤合成例4：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）の合成
四つ口フラスコにジブチルスルフィド４.４部、ジブロモアセトン４.３部、アセトニトリル４４.４部を仕込み、室温で２時間攪拌後、パーフルオロブタンスルホン酸銀１１.３部を仕込んだ。室温で２４時間攪拌後、濾過して無機塩を濾別し、濾液を濃縮後に酢酸ブチルを仕込み、攪拌後濾過し、エーテルで洗浄後、乾燥する事により目的物２.６部を得た。収率１７.７%
【００７２】

【００７３】
¹Ｈ−ＮＭＲ（CDCl₃、内部標準物質テトラメチルシラン）：δ（ppm）
0.97-1.02(t,12H); 1.46-1.60 (m, 8H); 1.74-1.86 (m, 8H); 3.24-3.48 (m, 8H); 5.09 (s, 4H)
【００７４】
酸発生剤合成例５：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロオクタンスルホナート）の合成
四つ口フラスコにジブチルスルフィド３.７部、ジブロモアセトン３.６部、アセトニトリル３７.３部を仕込み、室温で２時間攪拌後、パーフルオロオクタンスルホン酸銀１４.２部を仕込んだ。室温で２４時間攪拌後、濾過して無機塩を濾別し、濾液を濃縮後に酢酸ブチルを仕込み、攪拌後濾過し、エーテルで洗浄後、乾燥する事により目的物３.０部を得た。収率１７.２%
【００７５】

【００７６】
¹Ｈ−ＮＭＲ（CDCl₃、内部標準物質テトラメチルシラン）：δ（ppm）
0.96-1.01(t,12H); 1.45-1.58 (m, 8H); 1.73-1.85 (m, 8H); 3.25-3.48 (m, 8H); 5.08 (s, 4H)
【００７７】
次に、以下の酸発生剤Ｂ〜Ｆを用いてレジスト組成物を調製し、評価した例を示す。
酸発生剤B：１，１’−（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（テトラヒドロチオフェニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）（酸発生剤合成例１による生成物）
酸発生剤C：４−メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホナート（酸発生剤合成例２による生成物）
酸発生剤Ｄ：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（トリフルオロメタンスルホナート）（酸発生剤合成例３による生成物）
酸発生剤Ｅ：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロブタンスルホナート）（酸発生剤合成例４による生成物）
酸発生剤Ｆ：（２−オキソ−１，３−プロパンジイル）ビス（ジブチルスルホニウム）ビス（パーフルオロオクタンスルホナート）（酸発生剤合成例５による生成物）
【００７８】
実施例１
以下に示す各成分を混合し、さらに孔径０.２μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過してレジスト液を調製した。
【００７９】

【００８０】
Brewer社製の“DUV-30J”を塗布し、２１５℃、６０秒の条件でベークして厚さ１,６００Åの有機反射防止膜を形成させたシリコンウェハーに、上記のレジスト液を乾燥後の膜厚が０.３３５μmとなるようにスピンコートした。レジスト液塗布後は、ダイレクトホットプレート上にて１２０℃で６０秒間プリベークした。こうしてレジスト膜を形成したウェハーに、ＡｒＦエキシマ露光機〔(株)ニコン製の“NSR ArF”、NA=0.55、σ=0.6〕を用い、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを露光した。露光後は、ホットプレート上にて１１５℃で６０秒間ポストエキスポジャーベークを行い、さらに２.３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間のパドル現像を行った。現像後のパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、実効感度及び解像度を以下の方法で調べたところ、実効感度は８８mJ／cm² 、解像度は０.１３μmであった。
【００８１】
実効感度：０.１８μmのラインアンドスペースパターンが１：１となる最少露光量で表示した。
解像度：実効感度の露光量で分離するラインアンドスペースパターンの最小寸法で表示した。
【００８２】
プロファイル：実効感度の露光量における０.１８μｍラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で観察したところ、パターンはほぼ垂直に切れており、パターントップの平坦部も明瞭に観察された。
【００８３】
また、石英ガラスウェハー上に、上記のレジスト液を塗布して、上記と同様の条件でプリベークを行った後の膜厚が０.３３５μmとなるようにレジスト膜を形成させ、このレジスト膜の１９３nmにおける透過率を分光光度計で測定した。その結果、透過率は６７％であった。以上のとおり、このレジストは、高い透過率を示すとともに、解像度も良好であった。
【００８４】
実施例２〜４、比較例１
以下に示す組成で各成分を混合し、さらに孔径０.２μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過してレジスト液を調製した。
【００８５】

【００８６】
Brewer社製の“DUV-30J”を塗布し、２１５℃、６０秒の条件でベークして厚さ１,６００Åの有機反射防止膜を形成させたシリコンウェハーに、上記のレジスト液を乾燥後の膜厚が０.３３５μmとなるようにスピンコートした。レジスト液塗布後は、ダイレクトホットプレート上にて１１０℃で６０秒間プリベークした。こうしてレジスト膜を形成したウェハーに、ＡｒＦエキシマ露光機〔(株)ニコン製の“NSR ArF”、NA=0.55、σ=0.6〕を用い、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを露光した。露光後は、ホットプレート上にて１１５℃で６０秒間ポストエキスポジャーベークを行い、さらに２.３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間のパドル現像を行った。現像後のパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、実効感度及び解像度を以下の方法で調べた。また、石英ガラスウェハー上に、上記のレジスト液を塗布して、上記と同様の条件でプリベークを行った後の膜厚が０.３３５μmとなるようにレジスト膜を形成させ、このレジスト膜の１９３nmにおける透過率(％)を分光光度計で測定した。実効感度(mJ／cm²)は、０.１８μmのラインアンドスペースパターンが１：１となる最少露光量で表示し、解像度(μm)は、実効感度の露光量で分離するラインアンドスペースパターンの最小寸法で表示した。これらの結果を表１に示した。
【００８７】
プロファイルは、実効感度の露光量における０.１８μｍラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で観察した。比較例のものは、パターンがT-トップ形状でパターン側壁のラフネスも悪いのに対し、実施例のものは何れも、パターンがほぼ垂直に切れており、パターントップの平坦部も明瞭に観察された。
【００８８】
【表１】

【００８９】
【発明の効果】
本発明による特定の酸発生剤を用いたレジスト組成物は、透過率が高く、また、２２０nm以下の波長の光、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光などにおいて、解像度が高く、良好なプロファイルを与えるという効果を奏する。

Claims

下式（Ｉ）

（式中、Ｑ¹、Ｑ²、Ｑ³、Ｑ⁴は互いに独立に、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６のシクロアルキル基を表すか、Ｑ¹とＱ²、Ｑ³とＱ⁴が互いに独立に隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数４の脂環基を表し、ｍは１〜８の整数を表す）
で示される脂肪族スルホニウム塩と、下式（IIa）で示されるトリフェニルスルホニユム塩及び下式（IIb）で示されるジフェニルヨードニユム塩

（式中、Ｑ⁵ 、Ｑ⁶、Ｑ⁷、Ｑ⁸及びＱ⁹は互いに独立に、水素、水酸基、炭素数１〜６のアルキル又は炭素数１〜６のアルコキシを表し、ｑ及びｐは１〜８の整数を表す）
から選ばれる少なくとも１種のオニウム塩とを含む酸発生剤並びに、酸に不安定な基を持つ重合単位を有し、それ自身はアルカリに不溶又は難溶であるが、酸の作用でアルカリに可溶となる樹脂を含有することを特徴とする化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
式（Ｉ）におけるＱ¹とＱ²及びＱ³とＱ⁴が、それぞれ、隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数４の脂環基である請求項１記載の組成物。
式（Ｉ）の脂肪族スルホニウム塩と、式（IIa）のトリフェニルスルホニウム塩及び式（IIb）のジフェニルヨードニユム塩とから選ばれるオニウム塩が、９：１〜１：９の重量割合で存在する請求項１又は２記載の組成物。
樹脂中の酸に不安定な基を持つ重合単位の含有率が、１０〜８０モル％である請求項１〜３いずれかに記載の組成物。
酸に不安定な基を持つ重合単位が、（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルの重合単位である請求項１〜４いずれかに記載の組成物。
（メタ）アクリル酸２−アルキル−２−アダマンチルが、メタクリル酸−２−メチル−２−アダマンチル及びメタクリル酸−２−エチル−２−アダマンチルから選ばれる請求項５記載の組成物。
該樹脂がさらに、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位及びラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位から選ばれる単位を有する請求項１〜６いずれかに記載の組成物。
該樹脂が実質的に、酸に不安定な基を持つ重合単位並びに、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位及びラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位から選ばれる単位からなる二元共重合体である請求項７記載の組成物。
該樹脂が、酸に不安定な基を持つ重合単位、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位及びラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位を含む少なくとも三元の共重合体である請求項７記載の組成物。
ラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位が、ラクトン環がアルキルで置換されていてもよいα−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位及びラクトン環がアルキルで置換されていてもよいβ−（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位から選ばれる少なくとも１種である請求項７〜９いずれかに記載の組成物。
該樹脂がさらに、２−ノルボルネンの重合単位と脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位とを有する請求項１〜７いずれかに記載の組成物。
該樹脂が、酸に不安定な基を持つ重合単位、２−ノルボルネンの重合単位及び脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物の重合単位並びに、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−アダマンチルの重合単位及びラクトン環がアルキルで置換されていてもよい（メタ）アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンの重合単位から選ばれる単位を含む少なくとも四元の共重合体である請求項１１記載の組成物。
さらに、アミン類をクェンチャーとして含有する請求項１〜１２いずれかに記載の組成物。
アミン類が、下式（Ｘ）

（式中、Ｒ²¹及びＲ²²は互いに独立に、炭素数１〜４のアルキルを表す）
で示される２，６−ジアルキルピリジン化合物を含有する請求項１３記載の組成物。
下式（Ｉ）

（式中、Ｑ¹、Ｑ²、Ｑ³、Ｑ⁴は互いに独立に、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６のシクロアルキル基を表すか、Ｑ¹とＱ²、Ｑ³とＱ⁴が互いに独立に、隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数４の脂環基を表し、ｍは１〜８の整数を表す）
で示される脂肪族スルホニウム塩。
Ｑ¹とＱ²及びＱ³とＱ⁴が、それぞれ、隣接する硫黄原子と一緒になってさらに酸素原子、硫黄原子を含んでいてもよい炭素数４の脂環基である請求項１５記載のスルホニウム塩。