JP4347209B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Description

本発明はレジストパターンの形成方法に関するものである。

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、ｇ線、ｉ線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、ＫｒＦエキシマレーザーや、ＡｒＦエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のＦ_２エキシマレーザー、電子線、極紫外線やＸ線などについても検討が行われている。
また、微細な寸法のパターンを再現可能な高解像性の条件を満たすレジスト材料の１つとして、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤を含有する化学増幅型レジスト組成物が知られている。化学増幅型レジスト組成物には、アルカリ可溶性樹脂と酸発生剤と架橋剤とを含有するネガ型と、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂と酸発生剤とを含有するポジ型とがある。

例えばＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー等において使用されるレジストのベース樹脂としては、１９３ｎｍ付近における透明性に優れることから、（メタ）アクリル酸から誘導される構成単位等を有する樹脂（アクリル系樹脂）が主流となっている（特許文献１等）。

そして、この様な化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する際には、例えばレジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成する工程、前記レジスト層を選択的露光する工程、露光後加熱処理（ＰＥＢ処理）する工程、前記レジスト層を現像してレジストパターンを形成する工程を行う。
また、レジストパターンの形成においては、例えばひとつの基板上にライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭い密パターンと、隣接するパターンの間隔が広い疎パターンとを形成する場合がある。

近年、デバイスの複雑化、高密度化に伴い、この様に異なるパターンをひとつの基板上に精度よく形成することが求められている。
しかし、従来のレジストパターンの形成においては疎パターンを形成する際の焦点深度幅（ＤＯＦ）が、密パターンを形成する際のＤＯＦに対して、狭くなる傾向があるという問題があった。

そこで、特許文献２には、例えば密パターンを形成した第１のレジスト層（下層）の上に、第２のレジスト層（上層）を積層して前記密パターンを埋め込み、ついでこの上層に前記密パターンとは異なるパターンを形成して、下層の密パターンの一部を露出させ、かつ残りの密パターンを埋め込んだ状態とする技術が開示されている。すなわち、上層のパターンは、下層に形成された密パターンの一部を埋め込む様に形成する。
例えば上層のパターンは下層に形成されたパターンよりも大きなサイズで形成する。例えば上下層にホールパターンを形成する場合、上層には、下層の密パターンに形成されるホールの直径より大きいパターンを形成し、かつこれら上下層のホールパターンが連結する様に形成する。すると、上層のホールパターンが形成された範囲においては、下層の密パターンを露出させることができる。そして、上層を除去しない範囲においては、下層の密パターンの一部が埋め込まれた状態となる。
この様にすると、基板の上の一部には、下層に形成されたパターンと、これに連続する上層に形成されたパターンとからなる疎パターンが形成される。すなわち、このパターンにおいては、その下層に形成された密パターンを利用しているため、基板に接触する下層のパターンが所望のサイズで形成され、かつＤＯＦ特性を満足した疎パターンが得られる。
この様にしてひとつの基板の上に、密パターンと疎パターンとが混在するレジストパターンを形成できる。
その結果、密パターンと疎パターンのＤＯＦ特性のばらつきによる問題を抑制することができる。
特開２００３−１６７３４７号公報 米国公開公報ＵＳ２００３−０１０４３１９Ａ１

しかしながら、上述の下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法においては、上下層の界面でミキシングが生じるという問題がある。ミキシングとは、両方のレジスト層が溶解し合う現象をいう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターンの形成方法を提供することを課題とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
第１の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
（ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
（ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第２の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
（ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
（ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第３の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
（ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
（ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第４の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
（ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
（ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。

なお、「露光」とは光の照射のみならず、電子線の照射等の放射線の照射全体を包括する概念とする。

本発明においては、下層に密パターンを形成し、上層にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターン形成方法を提供することができる。

［第１の態様］
第１の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
（ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
（ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
［第３の態様］
第３の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
（ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
（ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。

ここで、密パターンとは、ライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭いことを示す。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンまでの間隔の比が、好ましくは１以下、特に好ましくは０．９以下、さらには０．８以下であるものである。下限値は実質的には０．５以上である。なお、ホール状パターンにおけるパターンの幅とは、レジスト層が除去される範囲を示すものとし、例えばホールパターンのホールの直径を示す。ライン状パターンにおけるパターン幅とは、ラインの幅を示す。
疎パターンは、密パターンよりも隣接するパターンの間隔が広いものである。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンどうしの間隔の比が、好ましくは２以上、特に好ましくは３以上、さらには５以上であるものである。上限値は実質的には１０以下である。
なお、パターンの幅や間隔は、基板とレジスト層との界面付近のサイズを示す。

図１（ａ）は第１の態様の手順の例（以下、プロセス１という）のフローを示したものである。図２はプロセス１の説明図（断面図）である。図４はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。

プロセス１においては、以下の工程を順次行う。
（ｉ−１）第１のポジ型レジスト組成物塗布工程
塗布装置を用いて、基板１上に、露光により酸を発生する酸発生剤成分（以下、「酸発生剤」ということがある）を含む化学増幅型のポジ型レジスト組成物（第１のポジ型レジスト組成物）を塗布する（図２（ａ）参照）。

（ｉ−２）ＰＡＢ（プレベーク）工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第１のレジスト層２を形成する（図２（ａ）参照）。
加熱条件は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。
第１のレジスト層２の厚さは例えば０．０５〜１．０μｍ程度であり、好ましくは０．１〜０．５μｍである。

（ｉ−３）露光工程
第１のレジスト層２を選択的に露光することにより、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部（露光部）２ａ’を形成する。（図２（ａ）参照）。なお、「潜像部」とは露光された範囲をいうものとする。
すなわち、密パターン用のマスク（レチクル）３を用いて、第１のレジスト層２を選択的露光する。
なお、図２（ａ）は、ホールパターンが、パターンの幅Ｄ^１と間隔Ｌ^１とが約１：１のサイズで形成された密パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図４に示す様に、第１のレジスト層２には、パターンの幅Ｄ^１の複数のホール２ａが間隔Ｌ^１で密に配置された密パターンを形成するように選択的露光が施される。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、Ｆ_２エキシマレーザー、ＥＵＶ（極紫外線）、ＶＵＶ（真空紫外線）、ＥＢ（電子線）、Ｘ線、軟Ｘ線などの放射線を用いて行うことができるが、ＡｒＦエキシマレーザーが好適である（以下の露光工程についても同様である）。

（ｉ−４）ＰＥＢ（露光後加熱処理）工程
選択的露光を行った第１のレジスト層２を加熱処理して、第１のレジスト層２中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、ＰＥＢ工程は必ずしも必要ではない。
加熱条件は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。

（ii−１）第２のポジ型レジスト組成物の塗布工程
塗布装置を用いて、第１のレジスト層２の上に酸発生剤を含む化学増幅型のポジ型レジスト組成物（第２のポジ型レジスト組成物）を塗布する（図２（ｂ）参照）。
なお、第１のポジ型レジスト組成物、第２のポジ型レジスト組成物とは、第１のレジスト層２を形成するポジ型レジスト組成物と、第２のレジスト層１２を形成するポジ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。

（ii−２）ＰＡＢ（プレベーク）工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第２のレジスト層１２を形成する（図２（ｂ）参照）。
加熱条件は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。
第２のレジスト層１２の厚さは例えば０．０５〜１．０μｍ程度であり、好ましくは０．１〜０．５μｍである。

（ii−３）露光工程
第２のレジスト層１２に選択的露光を施す。
すなわち、所望のマスク（レチクル）１３を用いて、第２のレジスト層１２を選択的露光すると、潜像部（露光部）１２ａ’が形成される（図２（ｂ）参照）。
なお、図２（ｂ）は、ホールパターンが、パターンの幅Ｄ^２と間隔Ｌ^２とが約１：２のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図４に示す様に、図面中、左右の端部に位置する領域２１は、その全体を露光し、かつこれらに挟まれた領域２２においては、第２のレジスト層１２に、パターンの幅Ｄ^２のホール１２ａが、間隔Ｌ^２で配置される様なマスク１３を用いて選択的露光を施す。
なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図４に示す様に、疎パターンのホール１２ａの直径（パターンの幅）Ｄ^２は、第１のレジスト層２に形成されるホール２ａ（潜像部２ａ’）の直径（パターンの幅）Ｄ^１より大きく設計されている。そして、ホール１２ａ（潜像部１２ａ’）はその直下に形成されるホール２ａ（潜像部２ａ’）を含む範囲に形成される。

（ii−４）ＰＥＢ（露光後加熱処理）工程
選択的露光を行った第２のレジスト層１２を、加熱処理して第２のレジスト層１２中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させる（図２（ｂ）参照）。これにより、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、ＰＥＢ工程は必ずしも必要ではない。
加熱条件は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。

（ii−５）第１のレジスト層と第２のレジスト層の現像工程
第１のレジスト層２と第２のレジスト層１２の積層体を現像処理する。現像処理には、例えば０．１〜１０質量％（好ましくは２．３８質量％）濃度のＴＭＡＨ水溶液（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液）が用いられる。
現像処理を行うと、図４に示す領域２２では、図２（ｃ）に示す様に、まず第２のレジスト層１２の露光部（潜像部１２ａ’）が除去されて疎パターンのホール１２ａが形成される。そして、このホール１２ａから侵入した現像液が、ホール１２ａの底面を構成している第１のレジスト層２に接触することにより、第１のレジスト層２の露光部（潜像部２ａ’）が現像され、除去されて露出する。すなわち、第１のレジスト層２の潜像部２ａ’がパターニングされる。これによりホール１２ａの直下のホール２ａが形成される。そして、その結果、ホール２ａとホール１２ａとが連続する疎のホールパターンが形成される。
一方、領域２１では、選択的露光の際に、その全体に光を当てている為、領域２１における第２のレジスト層１２全体が現像液で現像され、除去される。そして、第１のレジスト層２に形成された密パターンの露光部（潜像部２ａ’）が現像されて、ホール２ａが形成される。

すなわち、領域２２において、ホール２ａは、広いＤＯＦ特性を確保できる密パターンで形成されているため、所望のサイズで正確に形成することができる。そして、疎のホール１２ａにおいては、第１のレジスト層２に形成された密パターンの一部のホール２ａ上に形成されている。
すなわち、この方法は、現像により下層の第１のレジスト層２で形成した広いＤＯＦの密パターンの一部を露出させてパターニングし、疎のパターンとして利用するものである。
下層の第１のレジスト層２に初めから疎のパターンを形成しても、広いＤＯＦ特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いＤＯＦ特性を有する疎パターンを得ることができる。
なお、上層の第２のレジスト層１２のＤＯＦ特性については、下層（第１のレジスト層２）に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール２ａとホール１２ａとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層２のホール２ａであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層２のパターンが転写される為である（基板に転写する際は、下層２のパターンに依存する）。

この様にしてひとつの基板上に同じＤＯＦ特性を有する密パターンの領域２１と疎パターンの領域２２とが両方形成されたいわゆる疎密混在パターンが得ることができる。

本発明の方法においては、第２のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。レジスト組成物の材料については、第２の態様と共通であるので、第２の態様の工程例を説明した後にまとめて説明する。

［第２の態様］
第２の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
（ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
（ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
［第４の態様］
第４の態様は、下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
（ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
（ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。

図１（ｂ）は第２の態様の手順の例（以下、プロセス２という）のフローを示したものである。図３はプロセス２の説明図（断面図）である。図４はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。

プロセス２においては、以下の工程を順次行う。
（i’−１）第１のポジ型レジスト組成物塗布工程
第１の態様の（i−１）と同様である（図３（ａ）参照）。
（i’−２）ＰＡＢ（プレベーク）工程
第１の態様の（i−２）と同様である（図３（ａ）参照）。
（i’−３）露光工程
第１の態様の（i−３）と同様である（図３（ａ）参照）。
（i’−４）ＰＥＢ（露光後加熱処理）工程
第１の態様の（i−４）と同様である（図３（ａ）参照）。

（i’−５）第１のレジスト層の現像工程
第１のレジスト層２を現像処理する。現像処理には、例えば０．１〜１０質量％（好ましくは２．３８質量％）濃度のＴＭＡＨ水溶液（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液）が用いられる。
現像処理を行うと、図３（ｂ）に示す様に露光部分が除去されて、第１のレジスト層２には、パターンの幅Ｄ^１と間隔Ｌ^１とが約１：１のサイズで設計された複数のホール２ａを有する密パターンが得られる。
すなわち、図４に示す様に、第１のレジスト層２の全面に、パターンの幅Ｄ^１のホール２ａが、間隔Ｌ^１で密に配置された密パターンが形成される。

（ii’−１）第２のポジ型レジスト組成物の塗布工程
図３（ｃ）に示す様に、塗布装置を用いて、密パターンが形成された第１のレジスト層２の上に酸発生剤を含む化学増幅型の第２のポジ型レジスト組成物を塗布する。
なお、第１のポジ型レジスト組成物、第２のポジ型レジスト組成物とは、第１のレジスト層２を形成するポジ型レジスト組成物と、第２のレジスト層１２を形成するポジ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。
すると、ホール２ａの中に第２のポジ型レジスト組成物が充填され、ホール２ａが埋め込まれ、その上にレジスト膜が形成され、密パターンが形成された第１のレジスト層２はレジスト膜によって被覆される。

（ii’−２）ＰＡＢ（プレベーク）工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第２のレジスト層１２を形成する（図３（ｃ）参照）。
加熱温度は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。
第２のレジスト層１２の厚さ（第１のレジスト層２の表面から第２のレジスト層１２の表面までの長さ）は例えば０．０５〜１．０μｍ程度であり、好ましくは０．１〜０．５μｍ程度である。

（ii’−３）露光工程
第２のレジスト層１２に選択的露光を施す。
すなわち、所望ののマスク（レチクル）１３を用いて、第２のレジスト層１２を選択的露光する。
なお、図３（ｃ）は、図３（ｃ）におけるホールパターンが、パターンの幅Ｄ^２と間隔Ｌ^２とが約１：２のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、この例においても、第１の態様と同じマスクを用いて同じ範囲を露光し、図４に示す様に、領域２１は、その全体を露光し、領域２２において、第２のレジスト層１２を、パターンの幅Ｄ^２のホール１２ａが間隔Ｌ^２で配置される様に選択的露光すると、潜像部（露光部）１２ａ’が形成される。
なお、図３（ｄ）、図４に示す様に、疎パターンのホール１２ａの直径（パターンの幅）Ｄ^２は、第１のレジスト層２に形成されるホール２ａの直径（パターンの幅）Ｄ^１より大きく設計されている。そして、ホール１２ａはその直下に形成されているホール２ａを含む範囲に形成される。

（ii’−４）ＰＥＢ（露光後加熱処理）工程
選択的露光を行った第２のレジスト層１２を、加熱処理して第２のレジスト層１２中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。（図３（ｃ）参照）。
ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、ＰＥＢ工程は必ずしも必要ではない。
加熱温度は例えば８０〜１５０℃、４０〜１２０秒（好ましくは６０〜９０秒）程度である。

（ii’−５）第２のレジスト層の現像工程
第１のレジスト層２と第２のレジスト層１２の積層体を現像処理すると、図４に示す領域２２では、図３（ｄ）に示す様に、第２のレジスト層１２の露光部（潜像部１２ａ’）が除去されて疎パターンのホール１２ａが形成される。
これにより、領域２２では、ホール１２ａとその直下のホール２ａとが連続する疎のホールパターンが形成される。また、選択的露光の際に、領域２１では、その全体に光を当てている為、領域２１における第２のレジスト層１２は、その全体が現像液で現像され、第１のレジスト層の密パターンを埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物も同時に除去され、ホール２ａが形成される。

すなわち、この方法は第１のレジスト層２に形成した広いＤＯＦの密パターンを、第２のレジスト層１２で埋め込み、選択的に露光して現像し、第２レジスト層１２の一部を除去して、第１のレジスト層２に形成された密パターンの一部を露出させることにより、この密パターンを疎のパターンとして利用するものである。なお、密パターンにおいて、第２のレジスト層１２を除去しない部分は、第２のレジスト層１２で埋め込まれた状態となる。
下層の第１のレジスト層２に初めから疎のパターンを形成しても広いＤＯＦ特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いＤＯＦの疎パターンを得ることができる。

なお、上層の第２のレジスト層１２のＤＯＦ特性については、第１のレジスト層（下層）２に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール２ａとホール１２ａとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層２のホール２ａであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層２のパターンが転写される為である（基板に転写する際は、下層のパターンに依存する）。
この様にして図４に示す様に、ひとつの基板上に密パターンの領域２１と疎パターンの領域２２とが両方形成されたいわゆる疎密混在パターンが得られる。

なお、プロセス２においては、現像後のスカムがより発生しにくいという利点がある。
また、第１のレジスト層を一旦現像処理してから、第２のレジスト層を形成するので、第２のレジスト層が第１のレジスト層中の酸発生剤の影響を受けず、より高精度のパターンを形成できるという利点もある。

本発明の方法においては、第２のレジスト層１２を形成するために用いる第２のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。レジスト組成物等の材料については、第１の態様と共通であるので、以下にまとめて説明する。

［第２のポジ型レジスト組成物］
ポジ型レジスト組成物は、（Ａ’）アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用により、アルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分を、有機溶剤に溶解したものが好ましい。
そして、本発明に用いる第２のポジ型レジスト組成物は、これらの成分を特定の有機溶剤に溶解してなることを特徴とする。

有機溶剤
第２のポジ型レジスト組成物においては、第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤を用いる。これによりミキシングを抑制することができる。
この様な有機溶剤としては、第１のレジスト層と相溶性を有さない溶剤であればいずれも使用可能である。
第１のレジスト層を溶解しないとは、好ましくは、例えば２３℃条件下、膜厚０．２μｍの第１のレジスト層を形成し、これを有機溶剤に浸漬したときに、６０分後においても膜厚の変動が生じないことを示す。

このような溶剤としてはアルコール系溶剤、フッ素系溶剤等が挙げられる。これらは１種または２種以上混合して用いることができる。
その中でも、塗布性、樹脂成分などの材料の溶解性の点から、アルコール系溶剤が好ましい。よって、有機溶剤は、アルコール系溶剤を含むことが好ましい。
そして、アルコール系溶剤としては、１価アルコールがさらに好ましく、その中でも、炭素数にもよるが、１級または２級の１価アルコールが好ましく、中でも１級の１価アルコールが最も好ましい。
沸点は８０〜１６０℃であることが好ましく、９０〜１５０℃であることがさらに好ましく、１００〜１３５℃であることが塗布性、保存時の組成の安定性、およびＰＡＢ工程やＰＥＢ工程の加熱温度の観点から最も好ましい。
ここで１価アルコールとは、アルコール分子に含まれるヒドロキシ基の数が１個の場合を意味するものであり、２価アルコール、又は３価アルコール及びその誘導体は含まれない。

アルコール系溶剤の具体例としては、ｎ−アミルアルコール（沸点１３８．０℃）、ｓ−アミルアルコール（沸点１１９．３℃）、ｔ−アミルアルコール（１０１．８℃）、イソアミルアルコール（沸点１３０．８℃）、イソブタノール（イソブチルアルコール又は２−メチル−１−プロパノールとも呼ぶ）（沸点１０７．９℃）、イソプロピルアルコール（沸点８２．３℃）、２−エチルブタノール（沸点１４７℃）、ネオペンチルアルコール（沸点１１４℃）、ｎ−ブタノール（沸点１１７．７℃）、ｓ−ブタノール（沸点９９．５℃）、ｔ−ブタノール（沸点８２．５℃）、１−プロパノール（沸点９７．２℃）、ｎ−ヘキサノール（沸点１５７．１℃）、２−ヘプタノール（沸点１６０．４℃）、３−ヘプタノール（沸点１５６．２℃）、２−メチル−１−ブタノール（沸点１２８．０℃）、２−メチル−２−ブタノール（沸点１１２．０℃）、４−メチル−２−ペンタノール（沸点１３１．８℃）等が挙げられる。特にはイソブタノール（２−メチル−１−プロパノール）、４−メチル−２−ペンタノール、ｎ−ブタノール等が好適である。中でもイソブタノール、ｎ−ブタノールが好ましい。

なお、フッ素系溶剤としてはパーフルオロ−２−ブチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
有機溶剤は１種または２種以上混合して用いることができる。

有機溶剤は、第１のレジスト層を溶解しない限り、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等以外の有機溶剤を用いてもよいが、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等の好ましい溶剤を８０質量％以上、好ましくは１００質量％用いることが好ましい。
他の有機溶剤としては、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを１種または２種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル（ＥＬ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類などを挙げることができる。

有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度２〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％の範囲内となる様に用いられる。

（Ａ’）樹脂成分、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分、その他添加可能な任意成分などについては、特に限定するものではなく、従来ポジ型レジスト組成物の材料として提案されているものを適宜用いることができる。
なお、第２のポジ型レジスト組成物が第１のレジスト層２に接触することに関する影響を考慮すると、第２のポジ型レジスト組成物としては、感度の高いものが望ましい。
好ましいものとしては、以下の様なものが挙げられる。

なお、以下のポジ型レジスト組成物の例の説明において、用語の意義は以下の通りである。「構成単位」とは、重合体（樹脂）を構成するモノマー単位を示す。
「アクリル酸から誘導される構成単位」とは、アクリル酸のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレ性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」は、α位の水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。なお、「アクリル酸から誘導される構成単位」、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」において、「α位（α位の炭素原子）」という場合は、特に断りがない限り、カルボキシ基が結合している炭素原子のことである。
また、「アクリル酸から誘導される構成単位」は、α位の炭素原子に結合する水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換された構成単位や、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルから誘導される構成単位等も含む概念とする。
また、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、環状または分岐鎖状のアルキル基を包含するものとする。

（Ａ’）樹脂成分
第２のポジ型レジスト組成物の（Ａ’）成分としては、（Ａ’）アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分
を用いることが好ましい。
また、（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むことがより好ましい。
第２のポジ型レジスト組成物において、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）を有する樹脂成分を用いることにより、アルコール系有機溶剤への溶解性が良好であることから好適である。

・酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）
構成単位（ａ１’）において、α炭素原子に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基である。
低級アルキル基としては、好ましくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐状アルキル基であり、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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
ハロゲン化低級アルキル基としては、好ましくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐状のハロゲン化アルキル基であり、好ましくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐状のフッ素化低級アルキル基であり、トリフルオロメチル基であることが最も好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
そして、中でも水素原子またはメチル基が好ましい。

構成単位（ａ１’）の酸解離性溶解抑制基は、露光前の（Ａ’）成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に酸発生剤（Ｂ）から発生した酸の作用により解離し、この（Ａ’）成分全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
酸解離性溶解抑制基としては、例えばＡｒＦエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。一般的には、アクリル酸のカルボキシ基と環状又は鎖状の第３級アルキルエステルを形成する基、及び環状又は鎖状のアルコキシアルキルを形成する基が広く知られている。

環状または鎖状のアルコキシアルキルエステルとは、カルボキシ基の水素原子がアルコキシアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基（−Ｃ（Ｏ）−Ｏ―）の末端の酸素原子に前記アルコキシアルキル基が結合している構造を示し、このアルコキシアルキルエステル基は酸が作用すると酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。このような環状または鎖状のアルコキシアルキル基としては、１−メトキシメチル基、１−エトキシエチル基、１−イソプロポキシエチル、１−シクロヘキシルオキシエチル基、２−アダマントキシメチル基、１−メチルアダマントキシメチル基、４−オキソ−２−アダマントキシメチル基等が挙げられる。
鎖状の第３級アルキルエステルを形成する酸解離性溶解抑制基としては、例えばｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基等が挙げられる。
なお、構成単位（ａ１’）としては、環状、特に、「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」を含む構成単位が好ましい。脂環式基としては、単環、または多環のいずれでもよく、例えばＡｒＦレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができるが、エッチング耐性の点からは多環の脂環式基が好ましい。また、脂環式基は炭化水素基が好ましく、飽和であることが好ましい。
単環の脂環式基としては、例えば、シクロアルカンから１個の水素原子を除いた基が挙げられる。多環の脂環式基としては、例えばビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから１個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、単環のものとしては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。多環のものとしては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
これらの中でもアダマンタンから１個の水素原子を除いたアダマンチル基、ノルボルナンから１個の水素原子を除いたノルボルニル基、トリシクロデカンからの１個の水素原子を除いたトリシクロデカニル基、テトラシクロドデカンから１個の水素原子を除いたテトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。

より具体的には、構成単位（ａ１’）は、下記一般式（Ｉ’）〜（ＩＩＩ’）から選ばれる少なくとも１種であると好ましい。

［式中、Ｒ^０は水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、Ｒ^２１は低級アルキル基である。］

［式中、Ｒ^０は水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、Ｒ^２２及びＲ^２３はそれぞれ独立に低級アルキル基である。］

［式中、Ｒ^２４は第３級アルキル基である。］

Ｒ^０は水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基である。低級アルキル基としては、好ましくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐状アルキル基であり、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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
ハロゲン化低級アルキル基は、上記低級アルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ハロゲン化低級アルキル基において、水素原子と置換されているハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
そして、Ｒ^０としては、これらの中でも水素原子またはメチル基が好ましい。
前記Ｒ^２１としては、炭素数１〜５の低級の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、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、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。その中でも、メチル基、エチル基であることが工業的に入手が容易であることから好ましい。

前記Ｒ^２２及びＲ^２３は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数１〜５の直鎖または分岐の低級アルキル基である。中でも、Ｒ^２２、Ｒ^２３が共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、２−（１−アダマンチル）−２−プロピルアクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。

また、前記Ｒ^２４は鎖状の第３級アルキル基または環状の第３級アルキル基であることが好ましい。鎖状の第３級アルキル基としては、例えばｔｅｒｔ−ブチル基やｔｅｒｔ−アミル基であり、ｔｅｒｔ−ブチル基である場合が工業的に好ましい。なお、第３級アルキル基とは、第３級炭素原子を有するアルキル基である。
環状の第３級アルキル基としては、前述の「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示したものと同じであり、２−メチル−２−アダマンチル基、２−エチル−２−アダマンチル基、２−（１−アダマンチル）−２−プロピル基、１−エチルシクロヘキシル基、１−エチルシクロペンチル基、１−メチルシクロヘキシル基、１−メチルシクロペンチル基等を挙げることができる。
また、基−ＣＯＯＲ^２４は、式中に示したテトラシクロドデカニル基の３または４の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。また、アクリレート構成単位のカルボキシ基残基も同様に式中に示した８または９の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。

構成単位（ａ１’）は１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
構成単位（ａ１’）は、（Ａ’）成分中の全構成単位の合計に対して、２０〜６０モル％、好ましくは３０〜５０モル％であり、３５〜４５モル％であることが最も好ましい。下限値以上とすることによってパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。

・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）
構成単位（ａ２’）を有することにより、アルコール系有溶剤に対する溶解性が向上する効果が得られる。

・・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基
構成単位（ａ２’）において、脂環式基はフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基は、ヒドロキシ基を有するアルキル基において、当該アルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素によって置換されているものである。当該基においては、フッ素化によって水酸基の水素原子が遊離しやすくなっている。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基において、アルキル基は直鎖または分岐鎖状であり、炭素数は特に限定するものではないが、例えば１〜２０、好ましくは４〜１６とされる。水酸基の数は特に限定するものではないが、通常は１つとされる。
中でも、当該アルキル基において、ヒドロキシ基が結合したα位の炭素原子（ここではヒドロキシアルキル基のα位の炭素原子を指す）に、フッ素化されたアルキル基及び／またはフッ素原子が結合しているものが好ましい。そして、当該α位に結合するフッ素化されたアルキル基は、アルキル基の水素原子の全部がフッ素で置換されていることが好ましい。

脂環式基は単環でも多環でもよいが、多環式基であることが好ましい。また、脂環式炭化水素基が好ましい。また、飽和であることが好ましい。また、脂環式基の炭素数は５〜１５であることが好ましい。

脂環式基の具体例としては以下のものが挙げられる。
すなわち、単環式基としてはシクロアルカンから１個水素原子を除いた基などが挙げられる。多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから１個又は２個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
そして、さらに具体的には、単環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサンから１個又は２個の水素原子を除いた基が挙げられ、シクロヘキサンから２個の水素原子を除いたが好ましい。
多環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個又は２個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
なお、この様な多環式基は、例えばＡｒＦエキシマレーザープロセス用のポジ型ホトレジスト組成物用樹脂において、酸解離性溶解抑制基を構成するものとして多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
これらの中でもシクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、テトラシクロドデカンから２個の水素原子を除いた基が工業上入手しやすく、好ましい。
これら例示した単環式基、多環式基の中でも、特にノルボルナンから２個の水素原子を除いた基が好ましい。

構成単位（ａ２’）は、アクリル酸から誘導される構成単位であることが好ましく、アクリル酸エステルのエステル基［−Ｃ（Ｏ）Ｏ−］に上記脂環式基が結合した構造（カルボキシ基の水素原子が上記脂環式基で置換されている構造）が好ましい。

構成単位（ａ２’）として、より具体的には以下の一般式（１）で表されるものが好ましい。

（式中、Ｒは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子であり、ｍ、ｎ、ｐはそれぞれ独立して１〜５の整数である。）

Ｒは、水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子である。
アルキル基としては、炭素数５以下の低級アルキル基が好ましく、例えばメチル基、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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、メチル基が好ましい。
フッ素化アルキル基は、好ましくは炭素数５以下の低級アルキル基の水素原子の１つ以上がフッ素原子で置換された基である。アルキル基の具体例は上記の説明と同様である。フッ素原子で置換される水素原子は、アルキル基を構成する水素原子の一部でもよいし、全部でもよい。
Ｒにおいて、好ましいのは水素原子またはアルキル基であり、特に水素原子またはメチル基が好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
また、ｎ、ｍ、ｐはそれぞれ１であることが好ましい。

一般式（１）で表されるものの中でも、下記［化１４］のｍに相当するモノマーから誘導される構成単位は、効果の点、及び合成が容易で、かつ高エッチング耐性が得られる点からも好ましい。

構成単位（ａ２’）は１種または２種以上を混合して用いることができる。
構成単位（ａ２’）は、（Ａ’）成分中の全構成単位の合計に対して、１０〜６５モル％、好ましくは２０〜６０モル％であり、２５〜５５モル％であることが最も好ましい。下限値以上上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。

（Ａ’）成分は、構成単位（ａ１’）、及び構成単位（ａ２’）に加えて、さらに、ラクトン含有単環または多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）を有することが好ましい。

・構成単位（ａ２）
構成単位（ａ２）のラクトン含有単環または多環式基は、（Ａ’）成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
ここで、ラクトン含有単環または多環式基とは、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−構造を含むひとつの環（ラクトン環）を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。

構成単位（ａ２）としては、このようなラクトンの構造（−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−）と環基とを共に持てば、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子１つを除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。特に、以下のような構造式を有するラクトン含有トリシクロアルカンから水素原子を１つを除いた基が、工業上入手し易いなどの点で有利である。

構成単位（ａ２）の例として、より具体的には、下記一般式（ａ２−１）〜（ａ２−５）で表される構成単位が挙げられる。

［式中、Ｒ^０は水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、Ｒ’は水素原子、低級アルキル基、または炭素数１〜５のアルコキシ基であり、ｍ’は０または１の整数である。］

一般式（ａ２−１）〜（ａ２−５）におけるＲ^０およびＲ’の低級アルキル基としては、前記構成単位（ａ１）におけるＲ^０の低級アルキル基と同じである。
一般式（ａ２−１）〜（ａ２−５）中、Ｒ’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。

これらの中でも、一般式（ａ２−１）〜（ａ２−５）から選択される少なくとも１種以上を用いることが好ましく、一般式（ａ２−１）〜（ａ２−３）から選択される少なくとも１種以上を用いることが好ましい。

構成単位（ａ２）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（Ａ’）成分中の構成単位（ａ２）の割合は、（Ａ’）成分を構成する全構成単位の合計に対して、５〜６０モル％が好ましく、１０〜５０モル％がより好ましく、２０〜５０モル％がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位（ａ２）を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。

・構成単位（ａ３）
（Ａ’）成分は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含有する（α−低級アルキル）アクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ３）を有していてもよい。構成単位（ａ３）を有することにより、（Ａ’）成分の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の炭化水素基（好ましくはアルキレン基）や、多環式の脂肪族炭化水素基（多環式基）が挙げられる。該多環式基としては、例えばＡｒＦエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含み、かつ（α−低級アルキル）アクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから１個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。この様な多環式基は、ＡｒＦエキシマレーザー用レジスト組成物用のポリマー（樹脂成分）において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから２個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから２個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから２個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。

構成単位（ａ３）としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の炭化水素基のときは、（α−低級アルキル）アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式（ａ３−１）で表される構成単位、（ａ３−２）で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。

（式中、Ｒ^０は前記に同じであり、ｊは１〜３の整数であり、ｋは１〜３の整数である。）

式（ａ３−１）中、ｊは１又は２であることが好ましく、１であることがさらに好ましい。ｊが２の場合は、水酸基がアダマンチル基の３位と５位に結合しているものが好ましい。ｊが１の場合は、水酸基がアダマンチル基の３位に結合しているものが好ましい。
ｊは１であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の３位に結合しているものが好ましい。

式（ａ３−２）中、ｋは１であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の５位または６位に結合していることが好ましい。

構成単位（ａ３）としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（Ａ’）成分が構成単位（ａ３）を有する場合、（Ａ’）成分中、構成単位（ａ３）の割合は、当該（Ａ’）成分を構成する全構成単位に対し、５〜５０モル％であることが好ましく、さらに好ましくは１５〜４５モル％、最も好ましくは１５〜３５モル％がより好ましい。

・構成単位（ａ４）
（Ａ’）成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位（ａ１’）、（ａ２）’、（ａ２）、および（ａ３）からなる群（以下、これらをまとめて「構成単位群」という）に含まれない以外の他の構成単位（ａ４）を含んでいてもよい。
構成単位（ａ４）は、上記「構成単位群」に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではなく、ＡｒＦエキシマレーザー用、ＫｒＦポジエキシマレーザー用（好ましくはＡｒＦエキシマレーザー用）等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
構成単位（ａ４）としては、例えば酸非解離性の脂肪族多環式基を含み、かつアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該多環式基は、例えば、前記の構成単位（ａ１’）の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ＡｒＦエキシマレーザー用、ＫｒＦポジエキシマレーザー用（好ましくはＡｒＦエキシマレーザー用）等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも１種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数１〜５の直鎖又は分岐状のアルキル基で置換されていてもよい。
構成単位（ａ４）として、具体的には、下記一般式（ａ４−１）〜（ａ４−５）の構造のものを例示することができる。

（式中、Ｒ^０は前記と同じである。）

かかる構成単位（ａ４）は、（Ａ’）成分を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位（ａ４）を１〜３０モル％、好ましくは１０〜２０モル％含有させると好ましい。

（Ａ’）成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、（Ａ’）成分には、上記重合の際に、たとえばＨＳ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｃ（ＣＦ_３）_２−ＯＨのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−Ｃ（ＣＦ_３）_２−ＯＨ基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やＬＥＲ（ラインエッジラフネス：ライン側壁の不均一な凹凸）の低減に有効である。

（Ａ’）成分は、例えば各構成単位を誘導するモノマーを常法によりラジカル重合することによって得ることができる。
（Ａ’）成分は１種または２種以上混合して用いることができる。

・質量平均分子量
（Ａ’）成分の質量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。）は、例えば３００００以下であり、２００００以下であることが好ましく、１２０００以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは１００００以下とされる。
下限値は特に限定するものではないが、パターン倒れの抑制、解像性向上等の点で、好ましくは４０００以上、さらに好ましくは５０００以上とされる。

また、
（Ａ’）成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。

（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分
（Ｂ）成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに用いることができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ（ビススルホニル）ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナ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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ（４−メチルフェニル）スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル（４−ヒドロキシナフチル）スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、（４−メチルフェニル）ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナ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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ（４−ｔｅｒｔ−ブチル）フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−（メチルスルホニルオキシイミノ）−フェニルアセトニトリル、α−（メチルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−メトキシフェニルアセトニトリル、α−（トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ）−フェニルアセトニトリル、α−（トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−メトキシフェニルアセトニトリル、α−（エチルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−メトキシフェニルアセトニトリル、α−（プロピルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−メチルフェニルアセトニトリル、α−（メチルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α−（メチルスルホニルオキシイミノ）−ｐ−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス（イソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）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（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン等が挙げられる。
また、ポリ（ビススルホニル）ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ１，３−ビス（フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル）プロパン（化合物Ａ）、１，４−ビス（フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル）ブタン（化合物Ｂ）、１，６−ビス（フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル）ヘキサン（化合物Ｃ）、１，１０−ビス（フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル）デカン（化合物Ｄ）、１，２−ビス（シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル）エタン（化合物Ｅ）、１，３−ビス（シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル）プロパン（化合物Ｆ、）、１，６−ビス（シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル）ヘキサン（化合物Ｇ）、１，１０−ビス（シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル）デカン（化合物Ｈ）などを挙げることができる。

また、（Ｂ）成分としては、下記一般式（ｂ−１）または（ｂ−２）

［式中、Ｘは、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数２〜６のアルキレン基を表し；Ｙ、Ｚは、それぞれ独立に、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１〜１０のアルキル基を表し；Ｒ^１１〜Ｒ^１３は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し、Ｒ^１１〜Ｒ^１３のうち少なくとも１つはアリール基を表す］で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも１種のスルホニウム化合物も好ましい。

式（ｂ−１）、（ｂ−２）中、Ｘは、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は例えば２〜６であり、好ましくは３〜５、最も好ましくは炭素数３である。
Ｙ、Ｚは、それぞれ独立に、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は例えば１〜１０であり、好ましくは１〜７、より好ましくは１〜３である。
Ｘのアルキレン基の炭素数またはＹ、Ｚのアルキル基の炭素数が小さいほどレジスト溶媒への溶解性も良好であるため好ましい。
また、Ｘのアルキレン基またはＹ、Ｚのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また２００ｎｍ以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは７０〜１００％、さらに好ましくは９０〜１００％であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。

Ｒ^１１〜Ｒ^１３はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。
Ｒ^１１〜Ｒ^１３のうち、少なくとも１つはアリール基を表す。Ｒ^１１〜Ｒ^１３のうち、２以上がアリール基であることが好ましく、Ｒ^１１〜Ｒ^１３のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
Ｒ^１１〜Ｒ^１３のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数６〜２０のアリール基であって、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。安価に合成可能なことから、炭素数６〜１０のアリール基が好ましい。
Ｒ^１１〜Ｒ^１３のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数１〜５であることが好ましい。具体的には、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、ｎ−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、Ｒ^１１〜Ｒ^１３はすべてフェニル基であることが最も好ましい。

これらのスルホニウム化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

中でも、（Ｂ）成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
なお、後述するポジ型レジスト組成物においても、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
（Ｂ）成分としては、１種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ’）成分１００質量部に対し、０．５〜３０質量部、好ましくは１〜１０質量部とされる。上記範囲とすることで、パターン形成が十分に行うことできる。また、均一なレジスト溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。

（Ｄ）含窒素有機化合物
ポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物（Ｄ）（以下、（Ｄ）成分という）を配合させることができる。
この（Ｄ）成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、脂肪族アミン、特に第２級脂肪族アミンや第３級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアＮＨ_３の水素原子の少なくとも１つを、炭素数１２以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン（アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン）が挙げられる。その具体例としては、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−ノニルアミン、ｎ−デシルアミン等のモノアルキルアミン；ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ−ヘプチルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン；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−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ヘキシルアミン、トリ−ｎ−ペンチルアミン、トリ−ｎ−ヘプチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ノニルアミン、トリ−ｎ−デカニルアミン、トリ−ｎ−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン；ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−ｎ−オクタノールアミン、トリ−ｎ−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（Ｄ）成分は、（Ａ’）成分１００質量部に対して、通常０．０１〜５．０質量部の範囲で用いられる。これらの中でも、アルキルアルコールアミン及びトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンのようなアルキルアルコールアミンが最も好ましい。

（Ｅ）成分
前記（Ｄ）成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体（Ｅ）（以下、（Ｅ）成分という）を含有させることができる。なお、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分は併用することもできるし、いずれか１種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−ｎ−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−ｎ−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
（Ｅ）成分は、（Ａ’）成分１００質量部当り０．０１〜５．０質量部の割合で用いられる。

その他の任意成分
ポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。

［第１のポジ型レジスト組成物］
第１のポジ型レジスト組成物は、例えば第２のポジ型レジスト組成物と同様のものが用いることができる。これらの中でも、（Ａ’）アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分を含むポジ型レジスト組成物であることが好ましく、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むものが最も好ましい。
ただし、第１のポジ型レジスト組成物においては、第２のポジ型レジスト組成物の様に、第１のレジスト層２を溶解しない有機溶剤を用いるという制約がない。
そのため、上記第２のポジ型レジスト組成物にて説明した有機溶剤以外の有機溶剤を用いることも可能である。
例えば、有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを１種または２種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル（ＥＬ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類などを挙げることができる。

これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、２種以上の混合溶剤として用いてもよい。
また、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）と極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比（質量比）は、ＰＧＭＥＡと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは１：９〜９：１、より好ましくは２：８〜８：２の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてＥＬを配合する場合は、ＰＧＭＥＡ：ＥＬの質量比が好ましくは２：８〜８：２、より好ましくは３：７〜７：３であると好ましい。
また、有機溶剤として、その他には、ＰＧＭＥＡ及びＥＬの中から選ばれる少なくとも１種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは７０：３０〜９５：５とされる。

第１のポジ型レジスト組成物の樹脂成分として好ましい（Ａ’）成分は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）を含むものが好ましい。さらには構成単位（ａ１’）及び構成単位（ａ２）に加え極性基含有多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ３）を含むことが最も好ましい。
第２のポジ型レジスト組成物の樹脂成分として好ましい（Ａ’）成分は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むことが好ましい。

また、第１のポジ型レジスト組成物の（Ａ’）成分は、下記化学式（Ａ’−１）で表される共重合体と下記化学式（Ａ’−２）で表される共重合体のどちらかを含むことが好ましく、さらにはこれらの共重合体の混合物であることが特に好ましい。その混合比（質量比）は９：１〜１：９であることが好ましく、８：２〜２：８であることがさらに好ましく、６：４〜４：６であることが最も好ましい。

（式中、Ｒ^０については上記と同じである。）

また、第２のポジ型レジスト組成物の（Ａ’）成分は、下記化学式（Ａ’−３）で表される共重合体を含むことが好ましい。

（式中、Ｒ^０については上記と同じである。）

本発明のレジストパターンの形成方法においては、上述の様に第２のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることにより、下層に密パターンを形成し、上層にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制でき、良好な形状のレジストパターンの形成方法を提供することができる。

［参考例１］
（第２のレジスト層に用いるポジ型レジスト組成物の調整）
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂１を１００質量部（質量比１：１）、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートを５．０質量部、含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを０．４５質量部を有機溶剤としてイソブタノールに溶解して固形分濃度６質量％のポジ型レジスト組成物とした。

樹脂１（質量平均分子量９８００、分散度（質量平均分子量／数平均分子量）１．４、ｌ／ｍ＝／４８／５２（モル比））

［参考例２］
（第１のレジスト層に用いるポジ型レジスト組成物の調整）
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂１と樹脂２との混合物１００質量部（質量比１：１）、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートを３．０質量部、含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを０．１５質量部、及びその他の成分として界面活性剤（Ｒ−０８：大日本インキ化学社製）を０．１質量部を有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと乳酸エチルとの混合溶媒（質量比６：４）に溶解して固形分濃度１０質量％のポジ型レジスト組成物とした。

樹脂１（分子量１００００、分散度２．０、ｌ／ｍ／ｎ＝４／４／２（モル比））

樹脂２（分子量１００００、分散度２．０、ｌ／ｍ／ｎ＝３／５／２（モル比））

有機系反射防止膜組成物「ＡＲＣ−２９」（商品名、ブリューワサイエンス社製）を、スピンナーを用いて８インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で２１５℃、６０秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚７７ｎｍの有機系反射防止膜を形成した。
そして、前記参考例２で調整した第１のポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて反射防止膜上に塗布し、ホットプレート上で１１５℃で６０秒間でプレベーク（ＰＡＢ）し、乾燥することにより、膜厚３００ｎｍレジスト層を形成した。
ついで、ＡｒＦ露光装置ＮＳＲ−Ｓ３０２（ニコン社製；ＮＡ（開口数）＝０．６０，σ＝０．７５）により、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、１００℃で６０秒間ＰＥＢ処理し、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間パドル現像し、その後２０秒間水洗して乾燥して１４０ｎｍの１：１のデンスホールパターンを形成した。
次に、形成した前記デンスホールパターン上に、参考例１で調整した第２のポジ型レジスト組成物をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で１１５℃で６０秒間でプレベーク（ＰＡＢ）し、乾燥することにより、膜厚２００ｎｍレジスト層を形成した。その際に、下層のレジスト層とミキシングは発生していなかった。ついで、ＡｒＦ露光装置ＮＳＲ−Ｓ３０２（ニコン社製；ＮＡ（開口数）＝０．６０，σ＝０．７５）により、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、１００℃で６０秒間ＰＥＢ処理し、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で６０秒間パドル現像し、その後２０秒間水洗して乾燥して１４０ｎｍの１：１のデンス（密）コンタクトホールパターンと、ホールの幅が１４０ｎｍの疎パターンとを共に有する疎密混在パターンを形成することができた。

この様に、本発明に係る実施例ではミキシングを防ぐことができ、実用的なレジストパターンを形成することができた。

図１（ａ）は第１の態様の手順の例（プロセス１）のフローを示した説明図、図１（ｂ）は第２の態様の手順の例（プロセス２）のフローを示した説明図。 プロセス１の説明図（断面図）。 プロセス２の説明図（断面図）。 プロセス１または２を経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図。

符号の説明

１・・・基板、２・・・第１のレジスト層（下層）、２ａ・・・ホール、２ａ’・・・潜像部（露光部）、１２・・・第２のレジスト層（上層）、１２ａ・・・ホール、１２ａ’・・・潜像部（露光部）、３、１３・・・マスク

Claims (7)

1. 下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
   下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
   （ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
   （ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
   を含み、
   前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
   前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
2. 下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
   下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
   （ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
   （ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
   を含み、
   前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
   前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
3. 請求項１または２に記載のレジストパターンの形成方法において、前記アルコール系溶剤がイソブタノールおよび／またはｎ−ブタノールであるレジストパターンの形成方法。
4. 前記第１のポジ型レジスト組成物の（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
5. 前記第２のポジ型レジスト組成物の（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
6. 下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
   下記（ｉ）〜（ｉｉ）の工程
   （ｉ）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第１のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
   （ｉｉ）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第１のレジスト層と第２のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
   を含み、
   前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
   前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
7. 下層の第１のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第２のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
   下記（ｉ’）〜（ｉｉ’）の工程
   （ｉ’）基板上に第１のポジ型レジスト組成物を用いて第１のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第１のレジスト層に密パターンを形成する工程
   （ｉｉ’）該第１のレジスト層の上に第２のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第２のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第２のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
   を含み、
   前記第１のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ２）とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
   前記第２のポジ型レジスト組成物として、（Ａ’）酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、（Ｂ）露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第１のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記（Ａ’）成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位（ａ１’）と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位（ａ２’）とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。

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