説明

ポジ型レジスト組成物

【課題】耐熱性、高解像度、高い光取り出し効率を有するマイクロレンズ用材料に用いられるポジ型レジスト組成物を提供する。
【解決手段】芳香族縮合環又はその誘導体を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)と、光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基を有する化合物(B)と、溶剤(C)とを含むポジ型レジスト組成物である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物及びそれを用いる平坦化膜及びマイクロレンズに関する。
【背景技術】
【0002】
電荷結合素子(CCD)等の撮像素子用マイクロレンズは、主に、微細なパターン形成ができることにより高精細な撮像素子を作製することが可能であることから、フォトレジストによりパターンを形成する方法を用いて作製されている。この方法では、高分子樹脂と感光剤とを含むレジスト組成物を用いて、それを基板上に塗布製膜した後、フォトリソグラフィー法でパターニング、現像することで一つのパターンを形成し、マイクロレンズを作製する。一般的に現在の材料はデジタルスチルカメラにおける用途では十分な耐熱性を有していない。
水酸基の水素原子が部分的に酸不安定基で置換されたヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレン又はヒドロキシアントラセンを繰り返し単位として有する重合体を用いたレジスト材料が開示されている(特許文献1を参照)。
2−ビニルナフタレンとラジカル重合可能なビニル系単量体の単独もしくは複数種を共重合させることにより得られた共重合体からなる耐熱性を有する光学材料用高屈折率樹脂が開示されている(特許文献2を参照)。
【特許文献1】特開2005−114968号公報
【特許文献2】特開平8−53517号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
芳香族環及び芳香族縮合環に水酸基が置換された環構造を有する重合体を含有するレジスト組成物を用いて塗膜を形成する場合、その塗膜を熱処理して得られる硬化膜には着色があり、十分に透明な膜が得られない。
本発明はビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物を用い、耐熱性、解像度ともに満たすマイクロレンズ用材料を提供する。
また、LEDパッケージの構造には砲弾型や表面実装型などがある。砲弾型のLEDパッケージは、リードフレームと一体化したカップ内にLEDチップが実装され、その周りをエポキシ樹脂で砲弾型にモールドしている。従来の材料はこのエポキシ樹脂が1.6以下の低屈折率であり、光取り出し効率が十分高くなかった。本発明はビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物を用い光取り出し効率の高い材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は第1観点として、芳香族縮合環又はその誘導体を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)と、光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基を有する化合物(B)とを含むポジ型レジスト組成物、
第2観点として、前記ポリマー(A)が式(1):
【化1】

(式(1)中、
はハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、チオール基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アルキルカルボニル基又はチオアルキル基を表し、
はカルボキシル基を表し、
は水素原子又はメチル基を表し、
m3は1又は2の整数を表し、
m3=1のとき、m2は1ないし7の整数を表し、m1は0≦m1≦(7−m2)を満たす整数を表し、そして
m3=2のとき、m2は1ないし9の整数を表し、m1は0≦m1≦(9−m2)を満たす整数を表す。)で表される単位構造を含み、前記ポリマー(A)を構成する単位構造の総数を1.0としたとき、式(1)で表される単位構造の数n1の割合が0.3≦n1≦1.0となるポリマーである第1観点に記載のポジ型レジスト組成物、
第3観点として、前記ポリマー(A)が式(2):
【化2】

(式(2)中、
及びRは前記式(1)で定義された通りであり、
m3は1又は2の整数を表し、
m3=1のとき、m1は0ないし7の整数を表し、
m3=2のとき、m1は0ないし9の整数を表す。)で表される単位構造と、式(3):
【化3】

(式(3)中、
及びRはそれぞれ水素原子、メチル基、カルボキシル基又は炭素原子数1ないし3のアルキレンカルボキシル基を表し、
Qは単結合、炭素原子数1ないし3のアルキレン基又は炭素原子数6ないし10の芳香族基を表す。)で表される単位構造とを含み、前記ポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたとき、
前記式(2)で表される単位構造の数n2の割合及び前記式(3)で表される単位構造の数n3の割合が、0.2≦n2≦0.8、0.1≦n3≦0.7、0.3≦n2+n3≦1.0となるポリマーである第1観点に記載のポジ型レジスト組成物、
第4観点として、前記ポリマー(A)が前記式(1)で表される単位構造に、更に式(4):
【化4】

(式(4)中、
及びRはそれぞれ水素原子、メチル基、カルボキシル基又は炭素原子数1ないし3のアルキレンカルボキシル基を表し、
は炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、炭素原子数1ないし6のヒドロキシアルキル基、炭素原子数3ないし6のエポキシ基、炭素原子数6ないし20の芳香族基、又はそれらの組み合わせを表す。)で表される単位構造、式(5):
【化5】

(式(5)中、
及びR10はそれぞれ炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、炭素原子数1ないし6のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、カルボキシル基又は炭素原子数1ないし10のアルコキシ基を表す。)で表される単位構造、又は前記式(4)と前記式(5)で表される単位構造の組み合わせからなる単位構造を含み、
前記ポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたとき、前記式(1)で表される単位構造の数n1の割合は、0.3≦n1≦0.7となり、
式(1)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造とを含む場合、式(4)で表される単位構造の数n4の割合は0≦n4≦0.4となり、
式(1)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造とを含む場合、式(5)で表される単位構造の数n5の割合は0≦n5≦0.4となり、
式(1)で表される単位構造と式(4)と式(5)で表される単位構造の組み合わせとを含む場合、単位構造の数n4+n5は0≦n4+n5≦0.4であり、0.3≦n1+n4+n5≦1.0となるポリマーである第1観点に記載のポジ型レジスト組成物、
第5観点として、前記ポリマー(A)が前記式(2)で表される単位構造と前記式(3)で表される単位構造に、更に前記式(4)で表される単位構造、前記式(5)で表される単位構造、又は前記式(4)と前記式(5)で表される単位構造の組み合わせからなる単
位構造を含み、該ポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたとき、前記式(2)で表される単位構造の数n2の割合及び前記式(3)で表される単位構造の数n3の割合は、0.2≦n2≦0.8、0.1≦n3≦0.7となり、
式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造を含む場合、式(4)で表される単位構造の数n4の割合は0≦n4≦0.4となり、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含む場合、式(5)で表される単位構造の数n5の割合は0≦n5≦0.4となり、
式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含む場合、単位構造の数n4+n5は0≦n4+n5≦0.4であり、0.3≦n2+n3+n4+n5≦1.0となるポリマーである第1観点に記載のポジ型レジスト組成物、
第6観点として、前記化合物(B)が式(6):
【化6】

(式(6)中、
11は水素原子、1,2−キノンジアジド基又はその誘導体を表し、
12は炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、ハロゲン原子又は炭素原子数1ないし10のアルコキシ基を表し、
m4は0又は1の整数を表し、
m4が0のとき、m5は1ないし5の整数を表し、m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数を表し、
m4が1のとき、m5は1ないし7の整数を表し、0≦m6≦(7−m5)を満たす整数を表し、前記化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体である。)で表される構造を有するものである第1観点乃至第5観点のいずれか1つに記載のポジ型レジスト組成物、
第7観点として、前記化合物(B)が式(7):
【化7】

(式(7)中、
11及びR12は前記式(6)で定義された通りであり、
13は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基を表し、
m5は1ないし5の整数を表し、
m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数を表し、
m10は0≦m10≦(5−m8−m9)を満たす整数を表し、
m7は0ないし10の整数を表し、
m8は0ないし1の整数を表し、
m9は0ないし5の整数を表し、
化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体である。)で表される構造を有するものである第1観点乃至第5観点のいずれか1つに記載のポジ型レジスト組成物、
第8観点として、前記式(6)及び式(7)で表される化合物(B)において、該式中のR11が式(8):
【化8】

(式(8)中、
14は単結合又は−SO−基を表し、
15は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基を表す。)で表される第6観点又は第7観点に記載のポジ型レジスト組成物、
第9観点として、波長633nmで屈折率1.6以上であり、波長400ないし730nmにおいて透過率80%以上の塗膜物性を有する第1観点乃至第8観点のいずれか1つに記載のポジ型レジスト組成物、
第10観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか1つに記載のポジ型レジスト組成物を基板上に塗布し、乾燥し、露光し、そして現像する工程を含むパターン形成方法、
第11観点として、第10観点に記載の方法で形成された平坦化膜を含むLED表示装置、及び
第12観点として、第10観点に記載の方法で形成されたパターンを熱リフローさせた凸状のマイクロレンズを含む固体撮像素子である。
また、本発明の好ましい態様は、芳香族縮合環を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)、光分解しアルカリ可溶性基を有する有機基を有する化合物(B)及び溶剤(C)を含み、前記ポリマー(A)の芳香族縮合環を有する単位構造を形成するモノマーはビニルナフタレン又はその誘導体であり、該ポリマー(A)は前記モノマーにマレイミドを共重合させたものであり、前記化合物(B)は式(7):
【化1】

(式(7)中、
11は水素原子、1,2−キノンジアジド基又はその誘導体を表し、R12は炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、ハロゲン原子又は炭素原子数1ないし10のアルコキシ基を表し、R13は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基を表し、m5は1ないし5の整数を表し、m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数を表し、m10は0≦m10≦(5−m8−m9)を満たす整数を表し、m7は0ないし10の整数を表し、m8は0又は1を表し、m9は0ないし5の整数を表し、該化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体である。)で表される構造を有する、ポジ型レジスト組成物に関する。
【発明の効果】
【0005】
本発明のポジ型レジスト組成物は、耐熱性及び解像度が高い塗膜を形成でき、その塗膜を熱処理した硬化膜は高透明性を有し、マイクロレンズ用の材料として好適に用いることができる。
本発明では基板上に形成されたフォトダイオード(光感知素子)に、層間絶縁層が形成され、その上に保護膜が形成され、その上にR/G/Bからなるカラーフィルター層が形成される。カラーフィルター上に平坦化膜が形成され、その上にマイクロレンズが形成される。本発明のポジ型レジスト組成物は、上記平坦化膜とマイクロレンズの形成の為に使用できる。
【0006】
イメージセンサーは光学映像を電気的な信号に変換させる半導体装置である。CMOSイメージセンサーは照射される光を感知するフォトダイオードと、それを電気信号に変換する部分とから構成される。フォトダイオードの受光量が大きければ大きいほど、イメージセンサーの光に対する感度は良くなる。この受光量を高める集光技術の一つにマイクロレンズを形成する方法がある。フォトダイオードの上部に光透過率の高い物質で凸状マイクロレンズを作り、そのマイクロレンズにより入射光の経路を屈折させて多くの光をフォトダイオード上に集光させるものである。この場合、マイクロレンズの光軸と平行な光がマイクロレンズにより屈折されて光軸上の所定位置で焦点を結び画像を電気信号に変換する。
このマイクロレンズは透明性が高く、屈折率の高い材料が求められる。また、マイクロレンズは集束された光の焦点を考慮して曲率、形成された高さなどの因子が決められ、また該因子は集光効率を左右するが、これらのマイクロレンズの形成にはポジ型感光性材料(レジスト材料)を用いる。即ち、平坦化層上にポジ型レジスト組成物を塗布して、乾燥後、ポジ型レジスト層を形成し、露光と現像によりポジ型レジストパターンを形成する。
その後、熱リフロー等により凸状マイクロレンズが形成される。
また、マイクロレンズの下層に存在する平坦化層も、均一な面を形成する事によりマイクロレンズの均一な光軸形成にとって重要な役割を担い、そしてよりフォトダイオードに集光させるには、やはり屈折率が高く、透明性の高い平坦化層が求められる。
【0007】
本発明ではビニルナフタレン又はその誘導体を用いることにより、屈折率が高く、透明性が高く、リフロー性が良好であるマイクロレンズ用材料、及びマイクロレンズを形成する為の平坦化膜材料を提供することができる。
本発明から得られる塗膜は波長633nmで屈折率1.6以上であり、波長400ないし730nmにおいて透過率80%以上の塗膜物性を有する。
本発明では、波長633nmで屈折率1.6以上であることによりLED材料として好適な材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明のポジ型レジスト組成物は、芳香族縮合環又はその誘導体を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)と、光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基を有する化合物(B)とを含む。そして、このポジ型レジスト組成物は、ポリマー(A)と化合物(B)とが溶剤(C)に溶解し、更に任意成分として架橋性化合物(D)、界面活性剤(E)、密着促進剤(F)を含有することができる。本発明のポジ型レジスト組成物の固形分は、該組成物の総質量に基づき、3ないし50質量%、好ましくは5ないし35質量%、更に好ましくは7ないし30質量%である。固形分とはポジ型レジスト組成物より溶剤を除去した残りの成分の割合である。
上記固形分中でポリマー(A)の含有量は、10ないし90質量%、好ましくは40ないし90質量%、更に好ましくは50ないし80質量%である。また、固形分中で化合物(B)の含有量は、1ないし90質量%、好ましくは5ないし50質量%、更に好ましくは10ないし30質量%である。
化合物(B)の割合がこの下限値以下の場合は、露光部と未露光部の現像液への溶解度差が小さくなり、現像によるパターニングが困難になる場合がある。また、上限値を超える場合には短時間の露光で1,2−キノンジアジド化合物が充分に分解されないため感度が低下する場合や、化合物(B)が光を吸収してしまい硬化膜の透明性を低下させてしまう場合がある。
【0009】
本発明では芳香族縮合環又はその誘導体を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)を用いる。
芳香族縮合環を有する単位構造を形成するモノマーはビニルナフタレン、ビニルアントラセン及びその誘導体が挙げられる。
ポリマー(A)では芳香族縮合環を有する単位構造の中にアルカリ可溶な化学基(即ちカルボキシル基)を有する場合と、芳香族縮合環を有する単位構造とは別の単位構造にアルカリ可溶な化学基(即ちカルボキシル基)を有する場合がある。
本発明に用いられるポリマー(A)は数平均分子量が2000ないし30000,好ましくは2500ないし15000、より好ましくは3000ないし10000である。
本発明に用いるポリマー(A)では式(1)で表される単位構造を有し、式(1)で表される単位構造を含むポリマー(A)を構成する単位構造の総数を1.0としたときに、式(1)で表される単位構造の数n1の割合が、0.3≦n1≦1.0となるポリマーを用いることができる。式(1)中でRはハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、チオール基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アルキルカルボニル基又はチオアルキル基であり、Rはカルボキシル基であり、Rは水素原子又はメチル基である。m3は1又は2の整数であり、m3=1のときにm2は1ないし7の整数であり、m1は0≦m1≦(7−m2)を満たす整数である。そしてm3=2のときにm2は1ないし9の整数であり、m1は0≦m1≦(9−m2)を満たす整数である。m3=1のときはナフタレン環を
示し、m3=2のときはアントラセン環を示す。置換基Rは環に1つ以上存在することが必須であり、また環に置換可能な最大数まで有することができる。置換基Rは任意であり、ゼロから置換基Rを除いた環に置換可能な最大数まで有することができる。RとRを合わせた置換基の数が環に置換可能な最大数に至らない場合もある。即ち環には置換可能な水素原子が存在する。
【0010】
ハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0011】
アルキル基は炭素原子数1ないし10のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、1−メチル−シクロプロピル基、2−メチル−シクロプロピル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、シクロペンチル基、1−メチル−シクロブチル基、2−メチル−シクロブチル基、3−メチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロプロピル基、2,3−ジメチル−シクロプロピル基、1−エチル−シクロプロピル基、2−エチル−シクロプロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロヘキシル基、1−メチル−シクロペンチル基、2−メチル−シクロペンチル基、3−メチル−シクロペンチル基、1−エチル−シクロブチル基、2−エチル−シクロブチル基、3−エチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロブチル基、1,3−ジメチル−シクロブチル基、2,2−ジメチル−シクロブチル基、2,3−ジメチル−シクロブチル基、2,4−ジメチル−シクロブチル基、3,3−ジメチル−シクロブチル基、1−n−プロピル−シクロプロピル基、2−n−プロピル−シクロプロピル基、1−i−プロピル−シクロプロピル基、2−i−プロピル−シクロプロピル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−2−メチル−シクロプロピル基及び2−エチル−3−メチル−シクロプロピル基等が挙げられる。
【0012】
アルコキシ基は炭素原子数1ないし10のアルコキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2,−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基及び1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。
【0013】
アミノ基としては−NH、以外に例えば炭素原子数1ないし10を有するアミノ基を用いることが可能であり、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、i−プロピルアミノ基、シクロプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、i−ブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアモノ基、シクロブチルアミノ基、1−メチル−シクロプロピルアミノ基、2−メチル−シクロプロピルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、1−メチル−n−ブチルアミノ基、2−メチル−n−ブチルアミノ基、3−メチル−n−ブチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−プロピルアミノ基等が挙げられる。
【0014】
アミド基としては、例えば炭素原子数1ないし10を有するアミド基を用いることが可能であり、ヘキサンアミド基、スクシンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基、N−ヒドロキシアセトアミド基等の化学基が挙げられる。
【0015】
アルキルカルボニル基としては、例えば炭素原子数1ないし10のアルキルカルボニル基であり、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、n−プロピルカルボニル基、i−プロピルカルボニル基、シクロプロピルカルボニル基、n−ブチルカルボニル基、i−ブチルカルボニル基、s−ブチルカルボニル基、t−ブチルカルボニル基、シクロブチルカルボニル基、1−メチル−シクロプロピルカルボニル基、2−メチル−シクロプロピルカルボニル基、n−ペンチルカルボニル基、1−メチル−n−ブチルカルボニル基、2−メチル−n−ブチルカルボニル基、3−メチル−n−ブチルカルボニル基、1,1−ジメチル−n−プロピルカルボニル基、1,2−ジメチル−n−プロピルカルボニル基、2,2−ジメチル−n−プロピルカルボニル基、1−エチル−n−プロピルカルボニル基、シクロペンチルカルボニル基、1−メチル−シクロブチルカルボニル基、2−メチル−シクロブチルカルボニル基、3−メチル−シクロブチルカルボニル基、1,2−ジメチル−シクロプロピルカルボニル基、2,3−ジメチル−シクロプロピルカルボニル基、1−エチル−シクロプロピルカルボニル基、2−エチル−シクロプロピルカルボニル基、n−ヘキシルカルボニル基、1−メチル−n−ペンチルカルボニル基、2−メチル−n−ペンチルカルボニル基、3−メチル−n−ペンチルカルボニル基、4−メチル−n−ペンチルカルボニル基、1,1−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、1,2−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、1,3−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、2,2−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、2,3−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、3,3−ジメチル−n−ブチルカルボニル基、1−エチル−n−ブチルカルボニル基、2−エチル−n−ブチルカルボニル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルカルボニル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルカルボニル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルカルボニル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、1−メチル−シクロペンチルカルボニル基、2−メチル−シクロペンチルカルボニル基、3−メチル−シクロペンチルカルボニル基、1−エチル−シクロブチルカルボニル基、2−エチル−シクロブチルカルボニル基、3−エチル−シクロブチルカルボニル基、1,2−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、1,3−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、2,2−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、2,3−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、2,4−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、3,3−ジメチル−シクロブチルカルボニル基、1−n−プロピル−シクロプロピルカルボニル基、2−n−プロピル−シクロプロピルカルボニル基、1−i−プロピル−シクロプロピルカルボニル基、2−i−プロピル−シクロプロピルカルボニル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピルカルボニル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピルカルボニル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピルカルボニル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピルカルボニル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピルカルボニル基、2−エチル−2−メチル−シクロプロピルカルボニル基及び2−エチル−3−メチル−シクロプロピルカルボニル基等が挙げられる。
【0016】
チオアルキル基としては、例えば炭素原子数1ないし10のチオアルキル基でありエチ
ルチオ基、ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基が例示される。
【0017】
また、本発明に用いるポリマー(A)では式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造とを有する。このポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、式(2)で表される単位構造の数n2の割合、式(3)で表される単位構造の数n3の割合が、0.2≦n2≦0.8、0.1≦n3≦0.7、0.3≦n2+n3≦1.0となるポリマーを用いることができる。式(2)中でR及びRは前記式(1)で定義された通りであり、m3は1又は2の整数であり、m3=1のときにm1は0ないし7の整数であり、m3=2のときにm1は0ないし9の整数である。置換基Rは任意であり、ゼロから環に置換可能な最大数まで有することができる。Rの数が環に置換可能な最大数に至らない場合もある。即ち環には置換可能な水素原子が存在する。
式(3)中でR及びRはそれぞれ水素原子、メチル基、カルボキシル基又は炭素原子数1ないし3のアルキレンカルボキシル基であり、Qは単結合又は炭素原子数1ないし3のアルキレン基又は炭素原子数6ないし10の芳香族基である。アルキレン基はメチレン基、エチレン基、ブチレン基等が挙げられる。炭素原子数6ないし10の芳香族基は、例えば置換又は未置換のフェニル基、ナフチル基、ベンジル基等が挙げられ、置換基としてはアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
式(3)で表される単位構造を導入するためのモノマー成分として、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸等が挙げられる。
【0018】
また、本発明に用いるポリマー(A)では式(1)で表される単位構造に更に式(4)で表される単位構造、式(5)で表される単位構造、又は式(4)と式(5)で表される単位構造を含むポリマーを用いることができる。即ち、式(1)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造の組み合わせを含むポリマー、式(1)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造の組み合わせを含むポリマー、式(1)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造の組み合わせを含むポリマーである。
ポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたとき、前記式(1)で表される単位構造の数n1の割合は、0.3≦n1≦0.7となり、
式(1)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造とを含む場合、単位構造の数n4の割合は0≦n4≦0.4となり、式(1)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造とを含む場合、単位構造の数n5の割合は0≦n5≦0.4となり、式(1)で表される単位構造と式(4)と式(5)で表される単位構造の組み合わせとを含む場合、単位構造の数n4+n5は0≦n4+n5≦0.4であり、0.3≦n1+n4+n5≦1.0となる。
【0019】
式(4)中でR及びRはそれぞれ水素原子、メチル基、カルボキシル基又は炭素原子数1ないし3のアルキレンカルボキシル基であり、Rは炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、炭素原子数1ないし6のヒドロキシアルキル基、炭素原子数4ないし6のエポキシ基、炭素原子数6ないし10の芳香族基、又はそれらの組み合わせである。上記アルキル基は前記式(1)で示した例示と同様である。炭素原子数1ないし3のアルキレンカルボキシル基は、例えば−CHCOOH、−CCOOH、−CCOOH基等が挙げられる。炭素原子数6ないし20の芳香族基は、例えば置換又は未置換のフェニル基、ナフチル基、ベンジル基等が挙げられ、置換基としてはアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
式(4)で表される単位構造を導入するためのモノマーとして、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレートなどのアルキルエステル類、メチルアクリレート、イソプロピルアクリレートなどのアルキルエステル類、シクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、イソ
ボロニルメタクリレートなどの環状アルキルエステル類、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどのアリールエステル類、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシアルキルエステル類、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0020】
式(5)中でR及びR10はそれぞれ炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、炭素原子数1ないし6のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、炭素原子数1ないし10のアルコキシ基である。アルキル基及びアルコキシ基は、上記式(1)に記載と同様のものを用いることができる。
式(5)で表される単位構造を導入するためのモノマーとして、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)、5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(t−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類が挙げられる。
【0021】
また、本発明に用いるポリマー(A)は式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造に、更に式(4)で表される単位構造、式(5)で表される単位構造、又は式(4)と式(5)で表される単位構造の組み合わせからなる単位構造を含む。即ち、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造を含むポリマー、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含むポリマー、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含むポリマーが挙げられる。
これらポリマー(A)を構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式
(2)で表される単位構造の数n2の割合及び前記式(3)で表される単位構造の数n3の割合は、0.2≦n2≦0.8、0.1≦n3≦0.7となり、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造を含む場合、単位構造の数n4の割合は0≦n4≦0.4となり、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含む場合、単位構造の数n5の割合は0≦n5≦0.4となり、式(2)で表される単位構造と式(3)で表される単位構造と式(4)で表される単位構造と式(5)で表される単位構造を含む場合、単位構造の数n4+n5は0≦n4+n5≦0.4であり、0.3≦n2+n3+n4+n5≦1.0となる。
【0022】
式(1)で表される単位構造、更にはそれと式(3)で表される単位構造、式(4)で表される単位構造を含むポリマーは例えば以下のものが例示される。
【化9】

【0023】
また式(2)で表される単位構造、式(3)で表される単位構造、更にはそれらと式(4)で表される単位構造、式(5)で表される単位構造を有するポリマーは以下のものが例示される。
【化10】

【化11】

【0024】
本発明に用いられるポリマー(A)は、上記以外に任意の不飽和モノマーを共重合させることができる。その不飽和モノマーとしては、例えばアクリルアミド化合物として、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド及びN,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。
メタクリル酸アミド化合物としては、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−ベンジルメタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド及びN,N−ジメチルメタクリルアミド等が挙げられる。スチレン化合物としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン及びヒドロキシスチレン等が挙げられる。
マレイミド化合物としては、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド及びN−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
【0025】
本発明に用いるポリマー(A)を得る方法は特には限定されない。一般的には、前記したポリマー(A)を得るために用いるモノマー種であるモノマーを重合溶媒中でラジカル重合することにより製造される。また、必要に応じて、モノマーの官能基を保護した状態でこれらを重合し、その後、脱保護処理を行ってもよい。
上記の重合溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の極性溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル等のアルコキシエステル類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、グリコールジアルキルエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート等のグリコールモノアルキルエーテルエステル類、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類を挙げることができる。これらの重合溶媒は単独でも2種類以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中でも、地球環境や作業環境への安全性観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルが好ましい。
【0026】
本発明に用いられる光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基を有する化合物(B)は、光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基(B1)と、架橋性化合物(D)と熱架橋可能な化学基(B2)とを含む化合物である。
本発明において化合物(B)は、ポジ型レジスト組成物として被覆して、加熱硬化する際に、熱架橋可能な化学基(B2)は架橋性化合物(D)の架橋反応形成基(例えば、エポキシ基、アルコキシアルキル基)と反応し架橋構造を形成することもできる。そしてポジ型レジスト組成物が被覆された塗膜をフォトマスクを用いて露光し現像する。その際に光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基(B1)はカルボキシル基に変換され、現像液(アルカリ性水溶液)に可溶になるため、露光された部分が現像液に溶解しポジ型レジストパターンが形成される。
【0027】
光分解しアルカリ可溶性基を生ずる有機基(B1)は、代表例として1,2−ナフトキノンジアジド基及びその誘導体が挙げられる。1,2−ナフトキノンジアジド基は、光照射を受けてケテンに変換され、生じたケテンは反応性が高いため、水分と接触し、カルボキシル基を生成する。即ち、1,2−ナフトキノンジアジド基は露光と現像によりインデンカルボン酸を生じ現像液に可溶になる。また、パターン形状に対する定在波の影響を抑制したり、架橋性化合物(D)との架橋度合いを調整するために、露光後加熱(PEB)を行うことも出来る。
【0028】
1,2−ナフトキノンジアジド基を含む化合物(B)は、架橋性化合物(D)と熱架橋反応により架橋化された樹脂を形成するために、熱架橋可能な化学基(B2)により架橋性化合物に結合することができる。この化学基(B2)は水酸基、アミノ基、カルボキシル基等が挙げられるが、特に水酸基が好ましい。水酸基は1,2−ナフトキノンジアジド基に含有することも出来るが、架橋構造を形成させるためには、化合物(B)に水酸基を有することが好ましいため、1,2−ナフトキノンジアジド基を有する化合物(B1)と、水酸基を有する化合物(B2)とを反応させて化合物(B)を生成することが用いられる。
【0029】
この化合物(B)は上記式(6)で表される部分構造を有する。
式(6)において、m4は0又は1である。m4が0のときはベンゼン環を示し、m4が1のときはナフタレン環を示す。R12は環に結合する置換基であり、炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、ハロゲン原子、炭素原子数1ないし10のアルコキシ基が挙げられる。これらは上述の例示と同様なものを示すことができる。R11は水素原子、1,2−キノンジアジド基又はその誘導体を示す。m4が0のときは、m5は1ないし5の整数であり、m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数であり、m4が1のときは、m5は1ないし7の整数であり、0≦m6≦(5−m5)を満たす整数である。
【0030】
上記化合物(B)において、−OR11基のR11が水素原子であるか、又は1,2−キノンジアジド基とその誘導体であるかは、架橋性化合物(D)との架橋結合基(B2)の割合と、光分解基(B1)の割合を決めるものである。良好なレジストパターンを形成
するためには、上述の割合が化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体であり、好ましくは20ないし95モル%である。
1,2−ナフトキノンジアジド基を有する化合物(B1)は、5−ヒドロキシ−1,2−ナフトキノンジアジド、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライド、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロライドが挙げられる。
【0031】
水酸基を有する化合物(B2)は、フェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、ノボラック型フェノール化合物、ベンゾフェノン型フェノール化合物、ポリヒドロキシアルカンが挙げられる。
【0032】
この様な組み合わせとして、式(7)で表される化合物(B)が挙げられる。ここでR11及びR12は前記式(6)で定義された通りであり、化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体であり、好ましくは20ないし95モル%である。
式(7)中でR11及びR12は式(6)で前記式(6)で定義された通りであり、R13は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基であり、m5は1ないし5の整数であり、m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数であり、m10は0≦m10≦(5−m8−m9)を満たす整数であり、m7は0ないし10の整数であり、m8は0ないし1の整数であり、m9は0ないし5の整数であり、化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体である。
【0033】
化合物(B)でR11は、式(8)で表される1,2−ナフトキノンジアジド基を有する化合物である。R15は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基である。アルキル基は上述のものと同様のものを用いることができる。また、5−ヒドロキシ−1,2−ナフトキノンジアジドを用いた場合には、R14は単結合であり、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライド、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロライドを用いた場合には、R14は−SO−基である。
【0034】
以下に化合物(B)の具体例を示す。ただし、式中D(即ちR11)は水素原子又は1,2−ナフトキノンジアジド基を示す。
【化12】

【化13】

【化14】

本発明に用いる架橋性化合物(D)は、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドロキシメチルアミノ基及びアルコキシメチルアミノ基等の架橋反応可能な基を二つ以上、例えば二乃至六個、有する化合物を使用することができる。
【0035】
例えば、式(9)又は式(10)で表される架橋性化合物を含有することができる。
【化15】

(式中、kは2ないし10の整数、mは0ないし4の整数を表し、Rはk価の有機基を表す。)
【0036】
式(9)で表されるシクロヘキセンオキサイド構造を有する化合物であれば特に限定されない。その具体例としては、下記式(4−1)及び(4−2)が例示され、以下に示す市販品等が挙げられる。
【化16】

市販品としては、エポリードGT−401、エポリードGT−403、エポリードGT−301、エポリードGT−302、セロキサイド2021、セロキサイド3000(商品名、以上ダイセル化学工業(株)製)、脂環式エポキシ樹脂であるデナコールEX−252(商品名、ナガセケムッテクス(株)製)、CY175、CY177、CY179(商品名、以上CIBA−GEIGY A.G製)、アラルダイトCY−182、アラルダイトCY−192、アラルダイトCY−184(商品名、以上CIBA−GEIGY A.G製)、エピクロン200、エピクロン400(商品名、以上大日本インキ化学工業(株)製)、エピコート871、エピコート872(商品名、以上油化シェルエポキシ(株)製)、ED−5661、ED−5662(商品名、以上セラニーズコーティング(株)製)等を挙げることができる。
また、これらの架橋性化合物は、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらのうち、耐熱性、耐溶剤性、耐長時間焼成耐性等の耐プロセス性及び透明性の観点からシクロヘキセンオキサイド構造を有する、式(4−1)及び式(4−2)で表される化合物、エポリードGT−401、エポリードGT−403、エポリードGT−301、エポリードGT−302、セロキサイド2021、セロキサイド3000が好ましい。
【0037】
また、架橋性化合物(D)として式(10):
【化17】

(式中、kは2ないし10の整数を表し、Rはk価の有機基を表す。)で表される化合物が挙げられる。
式(10)で表されるオキシラン構造を有する化合物であれば特に限定されない。その具体例としては、下記式で表される化合物、及び以下に示す市販品等が挙げられる。
【化18】

市販品としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、例えば、「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」(商品名、いずれもジャパンエポキシレジン社製)、「エピクロン850」、「エピクロン860」、「エピクロン4055」(商品名、いずれも大日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、例えば、「エピコート807」(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)、「エピクロン830」(商品名、大日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、「エピクロンN−740」、「エピクロンN−770」、「エピクロンN−775」(商品名、いずれも大日本インキ化学社製)、「エピコート152」、「エピコート154」(商品名、いずれもジャパンエポキシレジン社製)等が揚げられる。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、「エピクロンN−660」、「エピクロンN−665」、「エピクロンN−670」、「エピクロンN−673」、「エピクロンN−680」、「エピクロンN−695」、「エピクロンN−665−EXP」、「エピクロンN−672−EXP」(商品名、いずれも大日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、例えば、「エピクロン430」、「エピクロン430−L」(商品名、大日本インキ化学工業社製)、「TETRAD−C」、「TETRAD−X」(商品名、いずれも三菱ガス化学社製)、「エピコート604」、「エピコート630」(商品名、いずれもジャパンエポキシレジン社製)、「スミエポキシELM120」、「スミエポキシELM100」、「スミエポキシELM434」、「スミエポキシELM434HV」(商品名、いずれも住友化学工業(株)製)、「エポトートYH−434」、「エポトートYH−434L」(商品名、いずれも東都化成(株)製)、「アラルダイトMY−720」(商品名、旭チバ(株)製)等を挙げることができる。また、これらの架橋性化合物は、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0038】
また、架橋性化合物としては、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基で置換された窒素原子を有する含窒素化合物を使用することができる。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン、1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)グリコールウリル、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)尿素、1,1,3,3−テトラキス(ブトキシメチル)尿素、1,1,3,3−テトラキス(メトキシメチル)尿素、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)−4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリノン及び1,3−ビス(メトキシメチル)−4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリノン等の含窒素化合物が挙げられる。また、三井サイテック(株)製メトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル350)、ブトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名マイコート506、マイコート508)、グリコールウリル化合物(商品名サイメル1170、パウダーリンク1174)、メチル化尿素樹脂(商品名UFR65)、ブチル化尿素樹脂(商品名UFR300、U−VAN10S60、U−VAN10R、U−VAN11HV)、大日本インキ化学工業(株)製尿素/ホルムアルデヒド系樹脂(商品名ベッカミンJ−300S、ベッカミンP−955、ベッカミンN)等の市販さ
れている含窒素化合物を挙げることができる。
【0039】
また、架橋性化合物としては、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド及びN−ブトキシメチルメタクリルアミド等のヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基で置換されたアクリルアミド化合物又はメタクリルアミド化合物を使用して製造されるポリマーを用いることができる。そのようなポリマーとしては、例えば、ポリ(N−ブトキシメチルアクリルアミド)、N−ブトキシメチルアクリルアミドとスチレンの共重合体、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミドとメチルメタクリレートの共重合体、N−エトキシメチルメタクリルアミドとベンジルメタクリレートの共重合体、及びN−ブトキシメチルアクリルアミドとベンジルメタクリレートと2−ヒドロキシプロピルメタクリレートの共重合体等を挙げることができる。
架橋性化合物は、一種の化合物のみを使用することができ、また、二種以上の化合物を組み合わせて用いることもできる。
【0040】
上記(D)成分の添加量は、ポリマー(A)の100質量部に対して3ないし50質量部、好ましくは7ないし40質量部、より好ましくは10ないし30質量部である。架橋性化合物の含有量が少ない場合には、架橋性化合物によって形成される架橋の密度が十分ではないため、パターン形成後の耐熱性、耐溶剤性、長時間焼成耐性等の耐プロセス性を向上させる効果が得られない場合がある。一方、50質量部を超える場合には、未架橋の架橋性化合物が存在するために、解像度が低下又はパターン形成後の耐熱性、耐溶剤性、長時間焼成耐性等の耐プロセス性が低下し、また、感光性樹脂組成物の保存安定性が悪くなる場合がある。
【0041】
本発明では塗布性を向上させる目的で界面活性剤(E)を添加しても良い。このような界面活性剤は、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など特に限定されない。(E)成分として、前記界面活性剤のうち1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらの界面活性剤の中で、塗布性改善効果の高さからフッ素系界面活性剤が好ましい。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、エフトツプEF301、EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製 商品名)、メガフアツクF171、F173、R−30、R−08、R−90、BL−20、F−482(大日本インキ化学工業工業(株)製
商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製 商品名)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製 商品名)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物における(E)成分の添加量は、樹脂成分の100質量部に対して、0.01ないし5質量部、好ましくは0.01ないし3質量部、より好ましくは0.01ないし2質量部である。界面活性剤の添加量が5質量部よりも多いと塗膜にムラが起こり易く、0.01質量部よりも下回る場合には、塗膜にストリエーション等が発生し易くなる。
【0042】
本発明では現像後の基板との密着性を向上させる目的で、密着促進剤(F)を添加することができる。これらの密着促進剤はトリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフエニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等
のシラザン類、ビニルトリクロロシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−ピペリジニル)プロピルトリメトキシシラン等のシラン類、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物や、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア等の尿素、又はチオ尿素化合物を挙げることができる。
(F)成分として、前記密着促進剤のうち1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらの密着促進剤の添加量は、ポリマー(A)の100質量部に対して、通常、20質量部以下、好ましくは0.01ないし10質量部、より好ましくは0.5ないし10質量部である。20質量部以上用いると塗膜の耐熱性が低下する場合があり、また、0.1質量部未満では密着促進剤の十分な効果を得られない場合がある。
【0043】
その他の添加剤として、更に必要に応じて顔料、染料、保存安定剤、消泡剤や多価フェノール、多価カルボン酸等の溶解促進剤等を添加しても良い。
【0044】
本発明のポジ型レジスト組成物は、ガラス基板、シリコンウェハー、酸化膜、窒化膜、アルミニウムやモリブデンやクロムなどの金属が被覆された基板などの基材上に回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布などによって塗布した後、ホットプレートやオーブン等で予備乾燥して塗膜を形成することができる。その際、予備乾燥は、温度80℃ないし130℃で30ないし600秒間の条件とすることが好ましいが、必要に応じて適宜条件を選択することができる。
上記で得られた塗膜上に、所定のパターンを有するマスクを装着して紫外線等の光を照射し、アルカリ現像液で現像することで、露光部が洗い出されて端面のシャープなレリーフパターンが得られる。この際、使用される現像液はアルカリ水溶液であれば特に限定されない。その具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液を挙げることができる。
【0045】
前記アルカリ現像液は10質量%以下の水溶液であることが一般的で、好ましくは0.1ないし3.0質量%の水溶液などが用いられる。さらに上記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもでき、これらはそれぞれ、現像液100質量部に対して、好ましくは0.05ないし10質量部である。
この中で、水酸化テトラメチルアンモニウム0.1ないし2.38質量%水溶液は、フォトレジストの現像液として一般的に使用されており、本発明のポジ型レジストはこの溶液を用い、膨潤などの問題を起こすことなく現像することができる。
【0046】
また現像方法は液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法などのいずれを用いても良い。その際、現像時間は、通常15ないし180秒間である。現像後、流水洗浄を20ないし90秒間行い、圧縮空気や圧縮窒素、もしくはスピンにより風乾させることによって、基板上の水分を除去し、パターンが形成された塗膜が得られる。その後、このパターンが形成された塗膜に、高圧水銀灯などを用いた紫外線等の光を全面に照射し、パターン状塗膜中に残存する(B)成分(1,2−キノンジアジド化合物)を完全に分解させることにより、塗膜の透明性を向上させる。続いて、ホットプレート、オーブンなどを用いて加熱することにより、塗膜の硬化処理(以下、ポストベークと称す。)を行い、耐熱性、透明性、平坦化性、低吸水性、耐薬品性に優れ、良好なレリーフパターンを有する塗膜を得るこ
とができる。
ポストベークの条件は、温度140℃ないし250℃で、ホットプレート上なら3ないし30分間、オーブン中では30ないし90分間処理すればよい。このようにして目的とする、良好なパターン形状を有する硬化膜を得ることができる。
【0047】
このように、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、この塗膜から得られる硬化膜は、耐熱性、耐溶剤性、透明性に優れたものである。
そのため、この硬化膜は、層間絶縁膜、各種絶縁膜、各種保護膜及びマイクロレンズ等に好適に用いることができる。
【実施例】
【0048】
合成例1(ポリマー(A−1)の合成)
3Lの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン200.0g(1.30モル)、メタクリル酸133.3g(1.55モル)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル666.7g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル16.7gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して60℃で6時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌した。反応溶液を冷却後、多量のメタノール水溶液(メタノール濃度:50質量%)に投入してポリマーを再沈殿し、加熱乾燥して、ポリマー(A−1)を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算数平均分子量(以下、Mnと称す)は4,200、ポリスチレン換算重量平均分子量(以下、Mw)は9,000であった。得られたポリマーをプロピレングリコールモノメチルエーテルに再溶解し、ポリマー(A−1)溶液(固形分濃度34.4質量%)を得た。
【0049】
合成例2(ポリマー(A−2)の合成)
200mLの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン14.0g(0.09モル)、メタクリル酸6.0g(0.07モル)、溶媒としてシクロヘキサノン60.0g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル1.6gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して60℃で6時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌した。反応溶液を冷却後、多量のメタノール水溶液(メタノール濃度:50質量%)に投入してポリマーを再沈殿し、加熱乾燥して、ポリマー(A−2)を得た。得られたポリマーのMnは4,500、Mwは9,500であった。得られたポリマーをプロピレングリコールモノメチルエーテルに再溶解し、ポリマー(A−2)溶液(固形分濃度26.5質量%)を得た。
【0050】
合成例3(ポリマー(A−3)の合成)
100mLの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン14.0g(0.09モル)、4−ビニル安息香酸6.0g(0.04モル)、溶媒としてシクロヘキサノン60.0g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル1.0gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して80℃で8時間反応させた。その後さらにアゾビスブチロニトリル0.6gを加え、80℃で12時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌し、ポリマー(A−3)溶液(26.5質量%)を得た。得られたポリマーのMnは5,500、Mwは8,700であった。
【0051】
合成例4(ポリマー(A−4)の合成)
100mLの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン13.0g(0.08モル)、メタクリル酸6.0g(0.07モル)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート1.0g(0.01モル)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル60.0g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル1.0gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して80℃で8時間反応させた。その後さらにアゾビスブチロニトリル0.6gを加え、80℃で12時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌し、ポリマ
ー(A−4)溶液(25.9質量%)を得た。得られたポリマーのMnは4,300、Mwは7,200であった。
【0052】
参考合成例1(ポリマー(A−5)の合成)
100mLの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン20.0g(0.13モル)、メタクリル酸1.2g(0.014モル)、溶媒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68.7g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル1.7gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して60℃で18時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌し、ポリマー(A−5)溶液(固形分濃度25.0質量%)を得た。得られたポリマーのMnは4,500、Mwは9,500であった。
【0053】
参考合成例2(ポリマー(A−6)の合成)
100mLの三口フラスコに、2−ビニルナフタレン3.5g(0.023モル)、メタクリル酸17.6g(0.20モル)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル66.4g、開始剤としてアゾビスブチロニトリル1.1gを入れて溶解した後、フラスコ内を窒素にて置換し、昇温して60℃で18時間反応させ、さらに昇温して100℃で1時間攪拌し、ポリマー(A−6)溶液(固形分濃度25.5質量%)を得た。得られたポリマーのMnは5,400、Mwは11,200あった。
【0054】
実施例1
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−1)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(3.68g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(18.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−2の架橋性化合物(0.52g)、式3−5の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子である。)(0.96g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(1)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(1)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、前記レジスト組成物(1)を100℃で1分間ヘキサメチルシラザン(以下、HMDSと称す)処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布し、110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%の水酸化テトラメチルアンモニウム(以下、TMAHと称す)水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られ
なかった。
また、レジスト組成物(1)を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布し、110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行った。この膜をさらに250℃、30分間(空気雰囲気下)ベークを行った。この膜を紫外線可視分光光度計UV−2550((株)島津製作所社製)を用いて波長400nmでの透過率を測定すると97%であった。
また、レジスト組成物(1)をシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布し、110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)を行った。その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行った。この膜を分光エリプソメーターを用い、波長633nmでの屈折率を測定すると1.61であった。
【0055】
実施例2
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−2)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(3.68g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(18.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.52g)、式3−5の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子である。)(0.96g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(2)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(2)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(2)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると95%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.62であった。
【0056】
実施例3
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−3)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(3.68g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(18.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−2の架橋性化合物(0.52g)、式3−5の感光剤(式中Dの67モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、33モル%は水素原子である。)(0.96g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(3)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(3)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(3)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると96%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.64であった。
【0057】
実施例4
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−4)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(3.68g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(18.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.52g)、式3−5の感光剤(式中Dの67モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、33モル%は水素原子である。)(0.96g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(4)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(4)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(4)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると95%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.61であった。
【0058】
実施例5
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−1)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(4.77g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(19.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−2の架橋性化合物(0.52g)、式3−1の感光剤(式中Dの67モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、33モル%は水素原子である。)(1.28g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(5)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(5)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(5)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5
分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると96%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.61であった。
【0059】
実施例6
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−1)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(4.77g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(19.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.52g)、式3−2の感光剤(式中Dの67モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、33モル%は水素原子である。)(1.28g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(6)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(6)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(6)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が、200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると95%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.61であった。
【0060】
実施例7
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−1)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(4.77g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(19.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−2の架橋性化合物(0.52g)、式3−2の感光剤(式中Dの83モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、17モル%は水素原子である。)(1.28g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(7)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(7)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(7)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると96%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.61であった。
【0061】
実施例8
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−2)溶液(16.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(4.77g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(19.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.52g)、式3−1の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子である。)(1.28g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(8)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(8)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(8)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおけ
る照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.3質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると95%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.62であった。
【0062】
比較例1
50mLのナス型フラスコにポリヒドロキシスチレン(丸善石油化学(株)社製)のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液(16.0g、固形分25質量%、Mn7,500、Mw15、000)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(4.77g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(19.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.52g)、式3−1の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換し、50モル%は水素原子)(1.28g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、ポリヒドロキシスチレンを含有するレジスト組成物(9)を得た。 溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
このレジスト組成物(9)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(9)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の1.0質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると70%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定
すると1.61であった。
【0063】
参考例1
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−5)溶液(15.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(6.7g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(15.6g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.56g)、式3−5の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子である。)(1.13g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.01g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(10)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(10)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(10)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の2.38質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行ったが、良好なポジ型パターンは形成されなかった。
【0064】
参考例2
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−6)溶液(15.0g)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(16.2g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(6.8g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−3の架橋性化合物(0.57g)、式3−5の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子である。)(1.15g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.01g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(11)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(11)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(11)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.2質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行ったが、良好なポジ型パターンは形成されなかった。
【0065】
参考例3
50mLのナス型フラスコにポリマー(A−2)溶液(16.0g)、溶媒としてプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル(3.68g)ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(18.2g)を入れ、室温で攪拌した。溶液中に不溶物は見られず、均一な溶液であった。
その後、式4−2の架橋性化合物(0.52g)、式3−9の感光剤(式中Dの50モル%が1,2−ナフトキノンジアジド基で置換され、50モル%は水素原子であり、Mwは5,000である。)(0.96g)、界面活性剤としてメガファックR−30(商品名、大日本インキ化学工業(株)社製)(0.009g)を加え、さらに室温で攪拌し、2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(12)を得た。溶液中には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
【化19】

溶液の一部を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に室温で1週間放置したところ、目視観察において異物は見られなかった。
この2−ビニルナフタレンを有する共重合体を含有するレジスト組成物(12)を0.45μmのフィルターを用いて濾過を行い、洗浄した試料瓶中に2日間放置した。その後、レジスト組成物(12)を100℃で1分間HMDS処理を行ったシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。110℃で2分間ホットプレート上で焼成(ソフトベーク)して、膜厚0.40μmの塗膜を形成した。この塗膜にテストマスクを通して、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が200mJ/cmの紫外線を照射した。その後、23℃の0.4質量%のTMAH水溶液で一定時間浸漬して現像し、さらに超純水流水洗浄を行い、ポジ型のパターンを形成した。パターンの解像度はライン/スペースで2μmまでパターン剥離なく形成された。シリコンウエハー上に形成されたパターン塗膜上には、ナトリウムランプの下で目視観察を行ったところ異物は見られなかった。また、光学顕微鏡観察を行ったところ異物は見られなかった。
その後、紫外線照射装置PLA−501(F)(キヤノン(株)社製)により、波長365nmにおける照射量が500mJ/cmの紫外線を全面に照射し、200℃で5分間ホットプレート上でポストベークを行い、光学顕微鏡観察を行った。このポストベーク後パターンが形成されたシリコンウエハーをイソプロピルアルコール中に10分間浸漬し、光学顕微鏡観察を行ったところ、イソプロパノール浸漬前後でパターンに異常は見られなかった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長400nmでの透過率を測定すると82%であった。
また、実施例1と同様な方法によって塗膜を形成し、波長633nmでの屈折率を測定すると1.62であった。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明のポジ型レジスト組成物は固体撮像素子の微細化及び車載などの耐候性に対応した材料であり、解像度、耐熱性及び透明性の点で優れる。また固体撮像素子等に適用可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
芳香族縮合環を有する単位構造を含むアルカリ可溶性ポリマー(A)、光分解しアルカリ可溶性基を有する有機基を有する化合物(B)及び溶剤(C)を含み、前記ポリマー(A)の芳香族縮合環を有する単位構造を形成するモノマーはビニルナフタレン又はその誘導体であり、該ポリマー(A)は前記モノマーにマレイミドを共重合させたものであり、前記化合物(B)は式(7):
【化1】

(式(7)中、
11は水素原子、1,2−キノンジアジド基又はその誘導体を表し、R12は炭素原子数1ないし10の置換又は未置換のアルキル基、ハロゲン原子又は炭素原子数1ないし10のアルコキシ基を表し、R13は水素原子又は炭素原子数1ないし10のアルキル基を表し、m5は1ないし5の整数を表し、m6は0≦m6≦(5−m5)を満たす整数を表し、m10は0≦m10≦(5−m8−m9)を満たす整数を表し、m7は0ないし10の整数を表し、m8は0又は1を表し、m9は0ないし5の整数を表し、該化合物(B)に存在する全ての−OR11基中でR11は10ないし98モル%が1,2−キノンジアジド基又はその誘導体である。)で表される構造を有する、ポジ型レジスト組成物。

【公開番号】特開2012−247801(P2012−247801A)
【公開日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−185757(P2012−185757)
【出願日】平成24年8月24日(2012.8.24)
【分割の表示】特願2009−515173(P2009−515173)の分割
【原出願日】平成20年5月14日(2008.5.14)
【出願人】(000003986)日産化学工業株式会社 (510)
【Fターム(参考)】