(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状カーボネートを有する繰り返し単位と、酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位とを有する高分子化合物、及び光酸発生剤を含むポジ型レジスト材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、加熱処理後に高エネルギー線で上記レジスト膜を露光する工程と、加熱処理後に現像液を用いて上記レジスト膜を現像してポジ型パターンを形成する工程と、その後に熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶媒に不溶でかつアルカリ現像液に可溶の膜に変質させる工程と、上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と、上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程とを含むポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
環状カーボネートを有する繰り返し単位が下記一般式（１）に示される繰り返し単位（ａ−１）及び／又は（ａ−２）であり、酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位とを共重合してなる高分子化合物、及び光酸発生剤を含むポジ型レジスト材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、加熱処理後に高エネルギー線で上記レジスト膜を露光する工程と、加熱処理後に現像液を用いて上記レジスト膜を現像してポジ型パターンを形成する工程と、その後に熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶媒に不溶でかつアルカリ現像液に可溶の膜に変質させる工程と、上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と、上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程を含む請求項１に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【化１】
0005206972.tif 000086
（式中、Ｒ1は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−を表し、Ｒ2は単結合、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基であり、エーテル基、チオエーテル基又はエステル基を有していてもよく、Ｒ3はメチレン基又はエチレン基、又はＲ2と結合してこれらが結合する炭素原子と共に非芳香環を形成してもよい。ａ１、ａ２は０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０の範囲である。）
【請求項３】
上記ポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶剤に不溶でかつアルカリ現像液に可溶な膜に変質させる工程で得られるポジ型パターンのアルカリ現像液に対する溶解速度は、２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液でエッチングした際、エッチング速度が２ｎｍ／秒を超えるものであり、かつ有機溶剤に対する不溶性は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘプタノンから選ばれる１種以上の溶剤に３〜６０秒間触れさせた時の膜減りが１０ｎｍ以下の耐性を有するものである請求項１又は２に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
上記レジストパターンに有機溶剤に対する不溶性を与える工程は、露光前加熱及び露光後加熱のいずれよりも高い温度での処理を伴う請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
上記反転用膜形成用組成物より得られる反転用膜は、金属珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素窒化酸化物、チタニウム酸化物、チタニウム窒化物、ゲルマニウム酸化物、又はハフニウム酸化物に対して選択エッチング可能である膜である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項６】
上記反転用膜形成用組成物は、芳香族骨格又は脂環式骨格を有するモノマーユニットを含む樹脂を含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項７】
上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程の間に、上記ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程を含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項８】
上記ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程は、ウェットエッチングである請求項７に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項９】
上記反転用膜はアルカリ現像液で処理した際、上記有機溶剤に対する不溶性を与える工程後のポジ型パターンよりも溶解速度が遅く、かつ溶解性を示す材料であり、更に上記ウェットエッチングにアルカリ現像液を用い、ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程と上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程は同時に行うものである請求項８に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項１０】
上記反転用膜の２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液でエッチングした際の溶解速度は、０．０２ｎｍ／秒以上２ｎｍ／秒以下である請求項９に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項１１】
上記ポジ型レジスト材料は、上記ポジ型パターンに有機溶剤に対する不溶性を与える工程における加熱で酸を発生する成分を含有するものである請求項４乃至１０のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項１２】
上記加熱で酸を発生する成分は、光酸発生剤とは別に添加される熱酸発生剤である請求項１１に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【請求項１３】
上記熱酸発生剤が、下記一般式（Ｐ１ａ−２）で示されることを特徴とする請求項１２に記載のレジストパターンの形成方法。
【化２】
0005206972.tif 000087
（式中、Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
【請求項１４】
現像工程後の熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させる工程が、露光又は熱によってレジスト膜から酸を発生させ、その後１３０〜３００℃に加熱してレジスト膜を架橋させて溶媒及びアルカリ現像液に不溶にすることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１５】
酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位が、下記一般式（ｂ）で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【化３】
0005206972.tif 000088
（式中、Ｒ4は水素原子又はメチル基、Ｒ5は酸不安定基を示す。）
【請求項１６】
下記一般式（１）に示される繰り返し単位（ａ−１）、（ａ−２）のいずれか一方又は両方と、下記一般式（ｂ）で示される繰り返し単位を有する高分子化合物と、有機溶媒と、下記一般式（Ｐ１ａ−１）及び（Ｐ１ａ−２）で示される酸発生剤とを含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法に用いるポジ型レジスト材料。
【化４】
0005206972.tif 000089
（式中、Ｒ1は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−を表し、Ｒ2は単結合、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基であり、エーテル基、チオエーテル基又はエステル基を有していてもよく、Ｒ3はメチレン基又はエチレン基、又はＲ2と結合してこれらが結合する炭素原子と共に非芳香環を形成してもよい。Ｒ4は水素原子又はメチル基、Ｒ5は酸不安定基を示す。ａ１、ａ２は０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０の範囲、ｂは０＜ｂ≦０．８の範囲で０．１≦ａ１＋ａ２＋ｂ≦１．０である。）
【化５】
0005206972.tif 000090
（式中、Ｒ101a、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。また、Ｒ101bとＲ101cとはこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜６のアルキレン基を示す。Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
【請求項１７】
更に、溶解阻止剤を含有するものであることを特徴とする請求項１６に記載のポジ型レジスト材料。
【請求項１８】
更に、添加剤として塩基性化合物及び／又は界面活性剤が配合されたものであることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のポジ型レジスト材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に１回目の露光でパターンを形成し、これを有機溶媒に不溶でアルカリ可溶の膜に変換し、パターン上にアルカリに微溶の膜を塗布し、現像することによってポジネガ反転を行うレジストパターンの形成方法及びこれに用いるポジ型レジスト材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。レジストパターン形成の際に使用する露光光として、１９８０年代には水銀灯のｇ線（４３６ｎｍ）もしくはｉ線（３６５ｎｍ）を光源とする光露光が広く用いられた。更なる微細化のための手段として、露光波長を短波長化する方法が有効とされ、１９９０年代の６４Ｍビット（加工寸法が０．２５μｍ以下）ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー）以降の量産プロセスには、露光光源としてｉ線（３６５ｎｍ）に代わって短波長のＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）が利用された。しかし、更に微細な加工技術（加工寸法が０．２μｍ以下）を必要とする集積度２５６Ｍ及び１Ｇ以上のＤＲＡＭの製造には、より短波長の光源が必要とされ、１０年ほど前からＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を用いたフォトグラフィーが本格的に検討されてきた。当初ＡｒＦリソグラフィーは１８０ｎｍノードのデバイス作製から適用されるはずであったが、ＫｒＦエキシマリソグラフィーは１３０ｎｍノードデバイス量産まで延命され、ＡｒＦリソグラフィーの本格適用は９０ｎｍノードからである。更に、ＮＡを０．９にまで高めたレンズと組み合わせて６５ｎｍノードデバイスの検討が行われている。次の４５ｎｍノードデバイスには露光波長の短波長化が推し進められ、波長１５７ｎｍのＦ2リソグラフィーが候補に挙がった。しかしながら、投影レンズに高価なＣａＦ2単結晶を大量に用いることによるスキャナーのコストアップ、ソフトペリクルの耐久性が極めて低いためのハードペリクル導入に伴う光学系の変更、レジスト膜のエッチング耐性低下等の種々問題により、Ｆ2リソグラフィーの先送りと、ＡｒＦ液浸リソグラフィーの早期導入が提唱された（非特許文献１：Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ４６９０  ｘｘｉｘ（２００２））。
【０００３】
ＡｒＦ液浸リソグラフィーにおいて、投影レンズとウエハーの間に水を含浸させることが提案されている。１９３ｎｍにおける水の屈折率は１．４４であり、ＮＡ（開口数）１．０以上のレンズを使ってもパターン形成が可能で、理論上はＮＡを１．４４近くにまで上げることができる。当初、水温変化に伴う屈折率変化による解像性の劣化やフォーカスのシフトが指摘された。水温を１／１００℃以内にコントロールすることと、露光によるレジスト膜からの発熱による影響もほぼ心配ないことが確認され、屈折率変化の問題が解決された。水中のマイクロバブルがパターン転写されることも危惧されたが、水の脱気を十分に行うことと、露光によるレジスト膜からのバブル発生の心配がないことが確認された。１９８０年代の液浸リソグラフィーの初期段階では、ステージを全て水に浸ける方式が提案されていたが、高速スキャナーの動作に対応するために投影レンズとウエハーの間のみに水を挿入し、水の給排水ノズルを備えたパーシャルフィル方式が採用された。水を用いた液浸によって原理的にはＮＡが１以上のレンズ設計が可能になったが、従来の屈折率系による光学系では巨大なレンズになってしまい、レンズが自身の自重によって変形してしまう問題が生じた。よりコンパクトなレンズ設計のために反射屈折（Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ）光学系が提案され、ＮＡ１．０以上のレンズ設計が加速された。ＮＡ１．２以上のレンズと強い超解像技術の組み合わせで４５ｎｍノードの可能性が示され（非特許文献２：Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５０４０  ｐ７２４（２００３））、更にはＮＡ１．３５のレンズの開発も行われている。
【０００４】
３２ｎｍノードのリソグラフィー技術としては、波長１３．５ｎｍの真空紫外光（ＥＵＶ）リソグラフィーが候補に挙げられている。ＥＵＶリソグラフィーの問題点としてはレーザーの高出力化、レジスト膜の高感度化、高解像度化、低ラインエッジラフネス（ＬＷＲ）化、無欠陥ＭｏＳｉ積層マスク、反射ミラーの低収差化などが挙げられ、克服すべき問題が山積している。
【０００５】
ＮＡ１．３５レンズを使った水液浸リソグラフィーの最高ＮＡで到達できる解像度は４０〜３８ｎｍであり、３２ｎｍには到達できない。そこで更にＮＡを高めるための高屈折率材料の開発が行われている。レンズのＮＡの限界を決めるのは投影レンズ、液体、レジスト膜の中で最小の屈折率である。水液浸の場合、投影レンズ（合成石英で屈折率１．５）、レジスト膜（従来のメタクリレート系で屈折率１．７）に比べて水の屈折率が最も低く、水の屈折率によって投影レンズのＮＡが決まっていた。最近、屈折率１．６５の高透明な液体が開発されてきている。この場合、合成石英による投影レンズの屈折率が最も低く、屈折率の高い投影レンズ材料を開発する必要がある。ＬＵＡＧ（Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12）は屈折率が２以上であり、最も期待される材料ではあるが、複屈折率と吸収が大きい問題を持っている。また、屈折率１．８以上の投影レンズ材料が開発されたとしても屈折率１．６５の液体ではＮＡは１．５５止まりであり、３２ｎｍを解像できない。３２ｎｍを解像するには屈折率１．８以上の液体が必要である。今のところ吸収と屈折率がトレードオフの関係にあり、このような材料は未だ見つかっていない。アルカン系化合物の場合、屈折率を上げるためには直鎖状よりは有橋環式化合物の方が好ましいが、環式化合物は粘度が高いために露光装置ステージの高速スキャンに追随できない問題もはらんでいる。また、屈折率１．８の液体が開発された場合、屈折率の最小がレジスト膜になるために、レジスト膜も１．８以上に高屈折率化する必要がある。
【０００６】
ここで最近注目を浴びているのは１回目の露光と現像でパターンを形成し、２回目の露光で１回目のパターンの丁度間にパターンを形成するダブルパターニングプロセスである（非特許文献３：Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５７５４  ｐ１５０８（２００５））。ダブルパターニングの方法としては多くのプロセスが提案されている。例えば、１回目の露光と現像でラインとスペースが１：３の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクを加工し、その上にハードマスクをもう１層敷いて１回目の露光のスペース部分にフォトレジスト膜の露光と現像でラインパターンを形成してハードマスクをドライエッチングで加工して初めのパターンのピッチの半分のラインアンドスペースパターンを形成する方法である。また、１回目の露光と現像でスペースとラインが１：３の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクをドライエッチングで加工し、その上にフォトレジスト膜を塗布してハードマスクが残っている部分に２回目のスペースパターンを露光しハードマスクをドライエッチングで加工する。いずれも２回のドライエッチングでハードマスクを加工する。
【０００７】
前述の方法では、ハードマスクを２回敷く必要があり、後者の方法ではハードマスクが１層で済むが、ラインパターンに比べて解像が困難なトレンチパターンを形成する必要がある。後者の方法では、トレンチパターンの形成にネガ型レジスト材料を使う方法がある。これだとポジパターンでラインを形成するのと同じ高コントラストの光を用いることができるが、ポジ型レジスト材料に比べてネガ型レジスト材料の方が溶解コントラストが低いために、ポジ型レジスト材料でラインを形成する場合に比較してネガ型レジスト材料で同じ寸法のトレンチパターンを形成した場合を比較するとネガ型レジスト材料を使った方が解像性が低い。後者の方法で、ポジ型レジスト材料を用いて広いトレンチパターンを形成してから、基板を加熱してトレンチパターンをシュリンクさせるサーマルフロー法や、現像後のトレンチパターンの上に水溶性膜をコートしてから加熱してレジスト膜表面を架橋させることによってトレンチをシュリンクさせるＲＥＬＡＣＳ法を適用させることも考えられるが、プロキシミティーバイアスが劣化するという欠点やプロセスが更に煩雑化し、スループットが低下する欠点が生じる。
【０００８】
前者、後者の方法においても、基板加工のエッチングは２回必要なため、スループットの低下と２回のエッチングによるパターンの変形や位置ずれが生じる問題がある。
エッチングを１回で済ませるために、１回目の露光でネガ型レジスト材料を用い、２回目の露光でポジ型レジスト材料を用いる方法がある。１回目の露光でポジ型レジスト材料を用い、２回目の露光でポジ型レジスト材料が溶解しない炭素４以上の高級アルコールに溶解させたネガ型レジスト材料を用いる方法もある。これらの場合、解像性が低いネガ型レジスト材料を使う解像性の劣化が生じる。
【０００９】
１回目の露光と２回目の露光の間にＰＥＢ（ｐｏｓｔ−ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｂａｋｅ）、現像を行わない方法は、最もシンプルな方法である。この場合、１回目の露光を行い、位置をずらしたパターンが描画されたマスクに交換して２回目の露光を行い、ＰＥＢ、現像、ドライエッチングを行う。１回の露光毎にマスクを交換するとスループットが非常に低下するので、ある程度まとめて１回目の露光を行った後に２回目の露光を行う。そうすると、１回目の露光と２回目の露光の間の放置時間によっては酸の拡散による寸法変動やＴ−ｔｏｐ形状発生などの形状の変化が生じる。Ｔ−ｔｏｐの発生を抑えるためにはレジスト保護膜の適用は効果的である。液浸用レジスト保護膜を適用することによって、２回の露光と１回のＰＥＢ、現像、ドライエッチングを行うプロセスを行うことができる。２台のスキャナーを並べて１回目の露光と２回目の露光を連続して行うこともできる。この場合は２台のスキャナー間のレンズの収差によって生じる位置ずれや、スキャナーコストが倍になる問題が生じる。
【００１０】
ダブルパターニングにおいて最もクリティカルな問題となるのは、１回目のパターンと２回目のパターンの合わせ精度である。位置ずれの大きさがラインの寸法のバラツキとなるために、例えば３２ｎｍのラインを１０％の精度で形成しようとすると３．２ｎｍ以内の合わせ精度が必要となる。現状のスキャナーの合わせ精度が８ｎｍ程度であるので、大幅な精度の向上が必要である。
【００１１】
レジストパターンのラインエッジラフネスの問題が深刻になっている。ゲート電極の寸法バラツキはトランジスタの性能を左右する問題であるが、微細化の進行と共にラインエッジラフネスの大きさがトランジスタの閾値電流のバラツキを生む要因になってきている。レジスト材料や、ドライエッチング技術の改良によって、あるいはプロセスの改良によってラフネスの低減が図られている。レジスト材料については、酸発生剤とクエンチャー両方の添加量の増大によるコントラスト増大や、フルオロアルコールやラクトンなどの密着性基導入によるアルカリ現像中の膨潤低減などがラフネス低減に寄与した。フォトレジストプロセスにおいては、現像後の熱フローや、臭素プラズマ処理などのフロープロセスが効果的であった。但しフロープロセスはパターンの変形やパターンのシュリンクによって寸法が変化してしまう問題があった。
ダブルパターニングに限らず、細いスペースパターンやホールパターンを形成する技術としては、前述のネガレジスト材料を用いる方法や、サーマルフロー法、ＲＥＬＡＣＳ法が挙げられるが、ネガレジスト材料はレジスト膜自身の解像性が低い問題点、サーマルフロー法、ＲＥＬＡＣＳ法は熱による寸法シュリンク時にバラツキが生じ易い問題があった。
【００１２】
ここで、図４は、ポジ型フォトレジスト材料を用いて露光によってホールパターンを形成する方法を示すもので、（Ａ）は基板１００上の被加工基板１０１にフォトレジスト膜１０２を塗布、形成した状態、（Ｂ）はフォトレジスト膜１０２を所用パターンが形成されたフォトマスクを介して露光後、現像してフォトレジストパターン１０２ａを形成した状態、（Ｃ）はこのフォトレジストパターン１０２ａをマスクとして被加工基板１０１をエッチングした状態を示す。
この場合、ポジパターンを反転させてネガパターンを形成する方法は古くからよく知られており、例えば特開平２−１５４２６６号公報（特許文献１）、特開平６−２７６５４号公報（特許文献２）にはパターン反転可能なナフトキノンレジスト材料を用いる方法、ＦＩＢ露光で硬化させた部分をその後の全面照射によって残す方法（特許文献３：特開昭６４−７５２５号公報）、ナフトキノンジアジドの感光剤が露光によって生じたインデンカルボン酸を、塩基存在下における加熱処理でインデンにすることによってアルカリ不溶にし、全面露光によってポジネガ反転を生じさせる方法（特許文献４：特開平１−１９１４２３号公報、特許文献５：特開平１−９２７４１号公報）が提案されている。図５は、このポジネガ反転方法を示すもので、（Ａ）は基板１００上の被加工基板１０１にフォトレジスト膜１０２を塗布、形成した状態、（Ｂ）は所用パターンが形成されたフォトマスクを介してフォトレジスト膜１０２を露光、加熱した状態、（Ｃ）はフォトレジスト膜１０２をフラッド露光した状態、（Ｄ）は現像によるパターン反転を行ってパターン反転膜１０３を形成した状態、（Ｅ）はパターン反転膜１０３をマスクにして被加工基板１０１をエッチングした状態を示す。
【００１３】
また、現像液を変えることによるポジネガ反転方法では、ｔ−ＢＯＣ（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基）で部分保護したヒドロキシスチレンの有機溶媒現像や、超臨界二酸化炭素による現像によってネガパターンを得る方法が提案されている。
【００１４】
珪素含有材料を用いたポジネガ反転技術としては、ポジレジストパターンのスペース部分をシリコン含有膜で覆い、酸素ガスエッチングでエッチングすることによって、ポジパターン部分をエッチング除去してシリコン含有膜パターンを得るポジネガ反転を行い、微細ホールパターンを形成する方法が提案されている（特許文献６：特開２００１−９２１５４号公報、特許文献７：特開２００５−４３４２０号公報）。図６はこれを示すもので、（Ａ）は基板１００上の被加工基板１０１に下層膜１０４を介してフォトレジスト膜１０２を形成した状態、（Ｂ）は所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して露光、現像し、フォトレジストパターン１０２ａを形成した状態、（Ｃ）はフォトレジストパターン１０２ａを架橋した状態、（Ｄ）は架橋フォトレジストパターン１０２ａを覆って、下層膜１０４上にＳＯＧ膜１０５を形成した状態、（Ｅ）はＣＭＰ又はＣＦガスによるライトエッチングを行って架橋フォトレジストパターン１０２ａを露頭させた状態、（Ｆ）は酸素ガス、水素ガスエッチングによりパターン反転させた状態、（Ｇ）はパターン化されたＳＯＧ膜１０５をマスクにして被加工基板１０１をエッチングした状態を示す。
【００１５】
ラインパターンに比べてホールパターンは微細化が困難である。従来法で細かなホールを形成するために、ポジ型レジスト膜にホールパターンマスクを組み合わせてアンダー露光で形成しようとすると、露光マージンが極めて狭くなってしまう。そこで、大きなサイズのホールを形成し、サーマルフローやＲＥＬＡＣＳ法等で現像後のホールをシュリンクする方法が提案されている。しかしながら、現像後のパターンサイズとシュリンク後のサイズが大きく、シュリンク量が大きいほど制御精度が低下する問題がある。ポジ型レジスト膜を用いてダイポール照明を用いてＸ方向のラインパターンを形成し、レジストパターンを硬化させ、その上にもう一度レジスト材料を塗布し、ダイポール照明でＹ方向のラインパターンを露光し、格子状ラインパターンのすきまよりホールパターンを形成する方法（非特許文献４：Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５３７７  ｐ２５５（２００４））が提案されている。高コントラストなダイポール照明によるＸ、Ｙラインを組み合わせることによって広いマージンでホールパターンを形成できるが、上下に組み合わされたラインパターンを寸法精度高くエッチングすることは難しい。
ここで、環状カーボネートを密着性基として有する化学増幅型レジスト材料が、特開平１０−１３３３７７号公報（特許文献８）、特開２００３−５３５７号公報（特許文献９）、特開２００７−３１３５７号公報（特許文献１０）、特許第４０２５９５６号公報（特許文献１１）に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平２−１５４２６６号公報
【特許文献２】特開平６−２７６５４号公報
【特許文献３】特開昭６４−７５２５号公報
【特許文献４】特開平１−１９１４２３号公報
【特許文献５】特開平１−９２７４１号公報
【特許文献６】特開２００１−９２１５４号公報
【特許文献７】特開２００５−４３４２０号公報
【特許文献８】特開平１０−１３３３７７号公報
【特許文献９】特開２００３−５３５７号公報
【特許文献１０】特開２００７−３１３５７号公報
【特許文献１１】特許第４０２５９５６号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ４６９０  ｘｘｉｘ（２００２）
【非特許文献２】Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５０４０  ｐ７２４（２００３）
【非特許文献３】Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５７５４  ｐ１５０８（２００５）
【非特許文献４】Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ５３７７  ｐ２５５（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
非常に微細なスペースパターンを形成する場合、ネガ型レジスト膜を使うと、解像性が低いことによる微細パターンが形成できない問題や、スペース間がブリッジしてしまう問題がある。サーマルフロー法、ＲＥＬＡＣＳ法は熱による寸法シュリンク時にバラツキが生じ易い問題がある。
一方、解像性の高いポジ型パターンを得た後、ネガ型に反転することができればネガ型レジスト膜を使うことによる問題は解決される。
【００１９】
上述した通り、高い解像性が得られるポジ型レジスト膜より得たポジ像をネガパターンに反転する方法は種々報告されている。特に上述の特許文献７では、ポジネガ反転をするためのシリコン系埋め込み材料が有機溶剤系組成物である場合についても言及している。それ以前の反転用膜形成材料に水溶性珪素樹脂を用いる方法では、ポジ型パターンが形成された基板に、もし有機溶剤系の反転用膜形成材料組成物を塗布すると、ポジ型パターンが塗布に使用される有機溶剤で崩壊するおそれがあったが、有機溶剤に耐性を与えるためのＥＢ等によるキュアでレジストパターンを形成する樹脂間を架橋させて溶剤に対する不溶化を行うと、有機溶剤系の反転用膜形成材料組成物が利用でき、材料の選択幅が大幅に広げられることが開示されている。しかし、この処理を行った場合、反転するための最終段階でのレジストパターンの除去は、ポジ型パターンが不溶化されているために溶解による除去方法を使うことができず、現状の技術では反応性ドライエッチングによる方法をとらざるを得なくなる。そこで、反転用膜形成材料としてはシリコンやチタン等を含有する選択的にドライエッチング可能な材料を選択せざるを得ない。更に、埋め込み材料にシリコン系の材料を用いると、無機系基板を加工をする際に、更にシリコン系材料パターンを有機材料パターンにもう一度転写する工程も必須となる。
【００２０】
一方、特許文献６ではポジ型パターンをウェットエッチングによって除去することが有利であることが開示されており、その方法として、ポジ型パターンを得た後、特別な処理を行わずに有機シリコンの有機溶剤溶液を塗布して有機シリコンによる反転用膜を形成する方法が開示されている。また、この文献中ではインターミキシングによるポジ型パターンのダメージについては触れられておらず、有機シリコン組成物の調製に使用する溶剤は高極性のもの（例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エステルのようなヒドロキシ基を持つものや、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エステル類、アセトンのようなケトン類等）も低極性のもの（例えばトルエン、クメン等）と同様に使用できることが記述されているが、実施例ではトルエン、クメンの例が挙げられているのみである。ところがこれの追試として、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートや乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような高極性溶剤を含有する溶剤を反転用膜の溶剤に用いて、特別な処理を行わないポジ型パターン上に塗布してみたところ、パターンが塗布溶剤によって溶解を起こし、要求精度を満たすポジネガ反転を行うことはできなかった。そこで、この方法では事実上低極性溶剤に高い溶解性を示す反転用膜用材料しか採用することができず、ノボラックやポリヒドロキシスチレン系ポリマー、ヒドロキシ基やラクトンを多量に含有する脂環式ポリマーのような、基板密着性が高い極性基を高濃度に有する反転用膜用材料を採用することができないことが判明した。
【００２１】
本発明は、上記事情を改善したもので、初めに得るポジ型パターンに有機溶剤に対する耐性を必要限度で与え、かつアルカリ性エッチング液への溶解性を確保することによって、最終的にネガ像を得る工程をアルカリ性エッチング液によるウェットエッチングで行うポジネガ反転によるパターン形成方法を提供し、これによりシリコン系の材料のみならず、芳香族系樹脂や多環式化合物樹脂のような有機非シリコーン系樹脂の反転用膜形成材料の適用を可能とする技術を提供する。また、上記反転用膜形成用組成物の調製に使用する溶剤にヒドロキシ基を有するものや、エステル類、ケトン類のような高極性溶剤を使用することも可能とする技術を提供する。更に、これによって高い光学コントラストを得ることができない非常に微細なスペースパターン及びホールパターンを、広いブリッジマージンを持って形成することができるパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明によれば、下記に示されるレジストパターンの形成方法及びこれに用いるポジ型レジスト材料を用いることが有効であることを知見した。
従って、本発明は、下記のレジストパターンの形成方法並びにこれに用いるポジ型レジスト材料を提供する。
請求項１：
環状カーボネートを有する繰り返し単位と、酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位とを有する高分子化合物、及び光酸発生剤を含むポジ型レジスト材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、加熱処理後に高エネルギー線で上記レジスト膜を露光する工程と、加熱処理後に現像液を用いて上記レジスト膜を現像してポジ型パターンを形成する工程と、その後に熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶媒に不溶でかつアルカリ現像液に可溶の膜に変質させる工程と、上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と、上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程とを含むポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項２：
環状カーボネートを有する繰り返し単位が下記一般式（１）に示される繰り返し単位（ａ−１）及び／又は（ａ−２）であり、酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位とを共重合してなる高分子化合物、及び光酸発生剤を含むポジ型レジスト材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、加熱処理後に高エネルギー線で上記レジスト膜を露光する工程と、加熱処理後に現像液を用いて上記レジスト膜を現像してポジ型パターンを形成する工程と、その後に熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶媒に不溶でかつアルカリ現像液に可溶の膜に変質させる工程と、上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と、上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程を含む請求項１に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
【化１】
0005206972.tif 000002
（式中、Ｒ1は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−を表し、Ｒ2は単結合、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基であり、エーテル基、チオエーテル基又はエステル基を有していてもよく、Ｒ3はメチレン基又はエチレン基、又はＲ2と結合してこれらが結合する炭素原子と共に非芳香環を形成してもよい。ａ１、ａ２は０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０の範囲である。）
請求項３：
上記ポジ型パターンを架橋硬化させ、反転用膜形成用組成物に含まれる有機溶剤に不溶でかつアルカリ現像液に可溶な膜に変質させる工程で得られるポジ型パターンのアルカリ現像液に対する溶解速度は、２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液でエッチングした際、エッチング速度が２ｎｍ／秒を超えるものであり、かつ有機溶剤に対する不溶性は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘプタノンから選ばれる１種以上の溶剤に３〜６０秒間触れさせた時の膜減りが１０ｎｍ以下の耐性を有するものである請求項１又は２に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項４：
上記レジストパターンに有機溶剤に対する不溶性を与える工程は、露光前加熱及び露光後加熱のいずれよりも高い温度での処理を伴う請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項５：
上記反転用膜形成用組成物より得られる反転用膜は、金属珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素窒化酸化物、チタニウム酸化物、チタニウム窒化物、ゲルマニウム酸化物、又はハフニウム酸化物に対して選択エッチング可能である膜である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項６：
上記反転用膜形成用組成物は、芳香族骨格又は脂環式骨格を有するモノマーユニットを含む樹脂を含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項７：
上記反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程と上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程の間に、上記ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程を含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項８：
上記ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程は、ウェットエッチングである請求項７に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項９：
上記反転用膜はアルカリ現像液で処理した際、上記有機溶剤に対する不溶性を与える工程後のポジ型パターンよりも溶解速度が遅く、かつ溶解性を示す材料であり、更に上記ウェットエッチングにアルカリ現像液を用い、ポジ型パターン上に積層された反転用膜を除去する工程と上記ポジ型パターンをアルカリ現像液で溶解除去する工程は同時に行うものである請求項８に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項１０：
上記反転用膜の２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液でエッチングした際の溶解速度は、０．０２ｎｍ／秒以上２ｎｍ／秒以下である請求項９に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項１１：
上記ポジ型レジスト材料は、上記ポジ型パターンに有機溶剤に対する不溶性を与える工程における加熱で酸を発生する成分を含有するものである請求項４乃至１０のいずれか１項に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項１２：
上記加熱で酸を発生する成分は、光酸発生剤とは別に添加される熱酸発生剤である請求項１１に記載のポジネガ反転を用いたレジストパターンの形成方法。
請求項１３：
上記熱酸発生剤が、下記一般式（Ｐ１ａ−２）で示されることを特徴とする請求項１２に記載のレジストパターンの形成方法。
【化２】
0005206972.tif 000003
（式中、Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
請求項１４：
現像工程後の熱あるいは酸と熱によってポジ型パターンを架橋硬化させる工程が、露光又は熱によってレジスト膜から酸を発生させ、その後１３０〜３００℃に加熱してレジスト膜を架橋させて溶媒及びアルカリ現像液に不溶にすることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
請求項１５：
酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位が、下記一般式（ｂ）で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【化３】
0005206972.tif 000004
（式中、Ｒ4は水素原子又はメチル基、Ｒ5は酸不安定基を示す。）
請求項１６：
下記一般式（１）に示される繰り返し単位（ａ−１）、（ａ−２）のいずれか一方又は両方と、下記一般式（ｂ）で示される繰り返し単位を有する高分子化合物と、有機溶媒と、下記一般式（Ｐ１ａ−１）及び（Ｐ１ａ−２）で示される酸発生剤とを含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法に用いるポジ型レジスト材料。
【化４】
0005206972.tif 000005
（式中、Ｒ1は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−を表し、Ｒ2は単結合、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基であり、エーテル基、チオエーテル基又はエステル基を有していてもよく、Ｒ3はメチレン基又はエチレン基、又はＲ2と結合してこれらが結合する炭素原子と共に非芳香環を形成してもよい。Ｒ4は水素原子又はメチル基、Ｒ5は酸不安定基を示す。ａ１、ａ２は０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０の範囲、ｂは０＜ｂ≦０．８の範囲で０．１≦ａ１＋ａ２＋ｂ≦１．０である。）
【化５】
0005206972.tif 000006
（式中、Ｒ101a、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。また、Ｒ101bとＲ101cとはこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜６のアルキレン基を示す。Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
請求項１７：
更に、溶解阻止剤を含有するものであることを特徴とする請求項１６に記載のポジ型レジスト材料。
請求項１８：
更に、添加剤として塩基性化合物及び／又は界面活性剤が配合されたものであることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のポジ型レジスト材料。
【００２３】
図７にＮＡ１．３レンズでのピッチ９０ｎｍ、パターンサイズ４５ｎｍのホール、ドット、ラインの光学コントラストを示す。マスクはいずれもＣｒの遮光帯を使ったバイナリーマスクである。ラインはσ０．９８、半径σ０．２のダイポール照明＋ｓ偏光照明、ドットはσ０．９８／０．７３５の３／４輪帯照明＋Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ偏光照明、ホールはσ０．９８／０．７３５の３／４輪帯照明＋Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ偏光照明である。
【００２４】
マスクエッジの傾きがイメージコントラストを表しており、傾きが大きい方がパターン形成に有利である。これによるとコントラストの高い順番は、ラインパターン、ドットパターン、ホールパターンの順であり、ホールパターンのコントラストは極めて低いためにパターン形成は、よほどの高コントラストレジスト膜であっても難しい。ドットパターンはホールパターンより若干コントラストが高い。より強い斜入射照明であるダイポール照明に強力なｓ偏光照明を加えたラインパターンのコントラストは高く、強力な変形照明が使えない２次元パターンのドットパターンやホールパターンよりも限界解像性が高い。微細なホールパターンの形成が、リソグラフィー技術の直面している課題の一つであることが示されている。また、ドットパターンを反転させてホールパターンを形成すれば、より進んだ微細化を達成できることも示されている。Ｘ方向のラインパターンの露光を行い、Ｙ方向のラインパターンの露光を行い、現像するダブルダイポール法によってドットパターンを作成することができる。この方法で作成したドットパターンは、ドットパターンを配したマスクを用いる通常方法よりも微細なパターンを形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、環状カーボネートを有する繰り返し単位と、酸不安定基を有する繰り返し単位を共重合してなる高分子化合物と、酸発生剤とを添加したレジスト材料を用いて露光と現像によるパターンを形成後、熱あるいは酸と熱による架橋反応によって有機溶媒に不溶でアルカリ現像液に可溶の膜に変質させる。その上にアルカリ現像液に微溶の反転用膜材料を塗布し、現像することによってポジネガによる画像反転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のパターン形成方法を説明する断面図であり、（Ａ）は、基板上に被加工基板、レジスト膜を形成した状態、（Ｂ）は、レジスト膜を露光、現像した状態、（Ｃ）は、レジストパターンを酸と熱によって脱保護し、架橋した状態、（Ｄ）は、パターン反転用膜を塗布した状態、（Ｅ）は、パターン反転用膜を現像し、ポジネガ反転した状態、（Ｆ）は、ポジネガ反転したパターンを用いて被加工基板をエッチングした状態を示す。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はダブルダイポールマスクを示し、（Ａ）はＹラインマスク、（Ｂ）はＸラインマスクの平面図であり、（Ｃ）はＹラインマスクとＸラインマスクを重ねて露光した露光領域を示す。
【図３】ドットパターンマスクの平面図である。
【図４】従来の方法として、ポジ型フォトレジスト材料を用いて露光によってホールパターンを形成する方法を説明する断面図であり、（Ａ）はフォトレジスト膜の形成、（Ｂ）はフォトレジスト膜の露光、現像、（Ｃ）は被加工基板エッチングを行った状態を示す。
【図５】従来の方法として、キノンジアジド−ノボラック樹脂のポジ型ｉ線、ｇ線レジスト材料を用いてイメージリバーサル法を説明する断面図で、（Ａ）はフォトレジスト膜の形成、（Ｂ）はフォトレジスト膜の露光、加熱、（Ｃ）はフラッド露光、（Ｄ）は現像によるパターン反転、（Ｅ）は被加工基板エッチングを行った状態を示す。
【図６】従来の方法として、現像後のレジスト膜のハードニングとＳＯＧ膜の埋めこみによるイメージリバーサル法を説明する断面図で、（Ａ）はフォトレジスト膜の形成、（Ｂ）はフォトレジスト膜の露光、現像、（Ｃ）はフォトレジスト膜の架橋、（Ｄ）はＳＯＧ膜塗布、（Ｅ）はＣＭＰ又はＣＦガスによるライトエッチング、（Ｆ）は酸素ガス、水素ガスエッチングによるパターン反転、（Ｇ）は被加工基板エッチングを行った状態である。
【図７】ＮＡ１．３レンズでのピッチ９０ｎｍ、パターンサイズ４５ｎｍのホール、ドット、ラインの光学コントラストを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明者らは、２回の露光と現像によって半分のピッチのパターンを得るダブルパターニングリソグラフィーにおいて、１回のドライエッチングによって基板を加工するためのポジ型レジスト材料を得るために鋭意検討を行った。
【００２８】
即ち、本発明者らは、種々検討した結果、環状カーボネートを有する繰り返し単位と酸不安定基を有する繰り返し単位を共重合してなる高分子化合物と、酸発生剤とを添加したレジスト材料を用いることにより、露光と現像によって第１のパターンを形成後、熱あるいは酸と熱による架橋反応によって有機溶媒、特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、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘプタノンから選ばれる１種以上の溶剤に溶解せず、アルカリ現像液に溶解する膜を形成する。その上に更にアルカリ現像液に僅かに溶解する反転膜溶液を塗布し、現像することにより、第１のパターンが溶解し、反転膜が残ることによって画像反転パターンが形成される。一般的にポジ型レジスト膜は、ホールパターンよりもドットパターンを形成する方がより微細なパターンを形成できる。微細なドットパターンを形成後に画像反転により微細なホールパターンを形成することが簡便なプロセスによって可能であることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００２９】
本発明に係るパターン形成方法に用いられる高分子化合物としては、環状カーボネートを有する繰り返し単位、好ましくは下記一般式（ａ−１）及び／又は（ａ−２）で示される繰り返し単位を有するものである。
【００３０】
【化６】
0005206972.tif 000007
（式中、Ｒ1は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−を表し、Ｒ2は単結合、又は炭素数１〜１０、特に炭素数１〜６の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基であり、エーテル基（−Ｏ−）、チオエーテル基（−Ｓ−）、エステル基（−ＣＯＯ−）を有していてもよく、Ｒ3はメチレン基又はエチレン基、又はＲ2と結合してこれらが結合する炭素原子と共に非芳香環を形成してもよい。ａ１、ａ２は０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０の範囲である。）
【００３１】
ここで、炭素数１〜１０のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基、イソペンチレン基、シクロペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基が挙げられる。また、Ｒ2、Ｒ3が環を形成する場合、環の炭素数は３〜１２が好ましい。
【００３２】
一般式（ａ−１）及び／又は（ａ−２）で示される繰り返し単位を得るためのモノマーとしては、下記一般式Ｍａ１、Ｍａ２で示され、具体的には下記に例示される。ここで、Ｒ1〜Ｒ3は前述と同じである。
【００３３】
【化７】
0005206972.tif 000008
【００３４】
【化８】
0005206972.tif 000009
【００３５】
オキシランやオキセタンを有する繰り返し単位を有する高分子化合物をレジスト用ベースポリマーとして用いた場合、オキシラン環やオキセタン環は酸による開裂反応の速度が非常に速いために、９０〜１３０℃程度のポストエクスポジュアーベーク（ＰＥＢ）等のレジストプロセスの温度で架橋が進行するためにアルカリに不溶となり、ポジ型レジスト材料として機能しない。一方、環状カーボネートはオキシラン環やオキセタン環に比べて反応性が低いために、ＰＥＢによる加熱温度領域では架橋が進行しない。環状カーボネートを有する繰り返し単位は、現像までのプロセスでは酸に対して安定で、親水性基として密着性やアルカリ溶解性向上のための機能を発揮する。しかしながら、現像後のパターンのフラッド露光あるいは加熱により発生した酸あるいはアンモニウム塩存在下１３０℃以上の加熱によって環状カーボネートが開環して架橋反応が進行することによって有機溶媒に不溶になるが、アルカリ現像液への溶解性は保持され、ポジネガ反転を得るための溶解性を得ることができる。ポジネガ反転に必要な溶解性は、アルカリ現像液に溶解することと、アルカリ現像液に僅かに溶解する反転膜材料に用いられる溶媒、特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、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘプタノンから選ばれる１種以上の溶剤に溶解しないことである。
ラクトンは高温によるベークにおいても架橋反応を起こすことはなく、この場合、有機溶剤に不溶の膜を形成することができない。
【００３６】
前記現像後のパターンのフラッド露光あるいは加熱により発生した酸と１３０℃以上の加熱によって、酸不安定基は脱保護してしまう。酸不安定基は特に脂環構造により、ドライエッチング耐性を向上させる効果を有している。酸不安定基の脱保護はドライエッチング耐性の低下になるが、環状カーボネートの開環による架橋反応によってドライエッチング耐性が向上し、結果としてエッチング耐性の向上につながる。
【００３７】
従って、本発明は、９０〜１３０℃程度のプリベークやＰＥＢ等のレジストプロセスの温度では架橋せず、現像後の露光や熱によって発生した酸と高温ベークによって架橋する特定の環状カーボネート構造を有する化合物を繰り返し単位として有する高分子化合物をレジストベースポリマーとして用い、高温ベーク後にアルカリ現像液に溶解し、高温ベーク後のレジストパターン上に塗布されるアルカリ現像液に僅かに溶解する反転膜材料に用いられるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘプタノンから選ばれる１種以上の溶剤に溶解しない特性を付与させるための特定の環状カーボネート基を繰り返し単位として有するポジ型レジスト材料を用いたポジネガ反転を伴うパターン形成方法に関する。
【００３８】
本発明のパターン形成方法に用いるポジ型レジスト材料に用いるベースポリマーとしては、上記一般式（ａ−１）及び／又は（ａ−２）で示される架橋性の繰り返し単位と、下記一般式（ｂ）で示される酸脱離性基を有する繰り返し単位からなる高分子化合物を使用することが好ましい。
【００３９】
【化９】
0005206972.tif 000010
（式中、Ｒ12は水素原子又はメチル基、Ｒ13は酸不安定基を示す。ｂは０＜ｂ≦０．８の範囲である。）
【００４０】
ここで、一般式（ｂ）に示す繰り返し単位を得るためのモノマーＭｂは、下記式で示される。
【化１０】
0005206972.tif 000011
（式中、Ｒ12、Ｒ13は上記の通りである。）
【００４１】
一般式（ｂ）中、Ｒ13で示される酸不安定基は種々選定されるが、特に下記式（ＡＬ−１０）、（ＡＬ−１１）で示される基、下記式（ＡＬ−１２）で示される炭素数４〜４０の三級アルキル基、炭素数４〜２０のオキソアルキル基等が挙げられる。
【００４２】
【化１１】
0005206972.tif 000012
【００４３】
式（ＡＬ−１０）、（ＡＬ−１１）において、Ｒ51、Ｒ54は炭素数１〜４０、特に１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の１価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよい。Ｒ52、Ｒ53は水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の１価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよく、ａ５は０〜１０の整数である。Ｒ52とＲ53、Ｒ52とＲ54、Ｒ53とＲ54はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に炭素数３〜２０、特に４〜１６の環、特に脂環を形成してもよい。
Ｒ55、Ｒ56、Ｒ57はそれぞれ炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の１価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよい。あるいはＲ55とＲ56、Ｒ55とＲ57、Ｒ56とＲ57はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数３〜２０、特に４〜１６の環、特に脂環を形成してもよい。
【００４４】
式（ＡＬ−１０）に示される化合物を具体的に例示すると、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−アミロキシカルボニルメチル基、１−エトキシエトキシカルボニルメチル基、２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、２−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等、また下記一般式（ＡＬ−１０）−１〜（ＡＬ−１０）−１０で示される置換基が挙げられる。
【００４５】
【化１２】
0005206972.tif 000013
【００４６】
式（ＡＬ−１０）−１〜（ＡＬ−１０）−１０中、Ｒ58は同一又は異種の炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜２０のアラルキル基を示す。Ｒ59は水素原子あるいは炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。Ｒ60は炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜２０のアラルキル基を示す。
【００４７】
前記式（ＡＬ−１１）で示されるアセタール化合物を（ＡＬ−１１）−１〜（ＡＬ−１１）−３４に例示する。
【００４８】
【化１３】
0005206972.tif 000014
【００４９】
【化１４】
0005206972.tif 000015
【００５０】
また、一般式（ＡＬ−１１ａ）あるいは（ＡＬ−１１ｂ）で表される酸不安定基によってベース樹脂が分子間あるいは分子内架橋されていてもよい。
【００５１】
【化１５】
0005206972.tif 000016
【００５２】
上記式中、Ｒ61、Ｒ62は水素原子、又は炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、Ｒ61とＲ62は結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはＲ61、Ｒ62は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ63は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、ｂ５、ｄ５は０又は１〜１０、好ましくは０又は１〜５の整数、ｃ５は１〜７の整数である。Ａは、（ｃ５＋１）価の炭素数１〜５０の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はＯ、Ｓ、Ｎ等のヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Ｂは−ＣＯ−Ｏ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−又は−ＮＨＣＯＮＨ−を示す。
【００５３】
この場合、好ましくはＡは２〜４価の炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルカントリイル基、アルカンテトライル基、炭素数６〜３０のアリーレン基であり、これらの基はＯ、Ｓ、Ｎ等のヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、ｃ５は好ましくは１〜３の整数である。
【００５４】
一般式（ＡＬ−１１ａ）、（ＡＬ−１１ｂ）で示される架橋型アセタール基は、具体的には下記式（ＡＬ−１１）−３５〜（ＡＬ−１１）−４２のものが挙げられる。
【００５５】
【化１６】
0005206972.tif 000017
【００５６】
次に、前記式（ＡＬ−１２）に示される三級アルキル基としては、ｔｅｒｔ−ブチル基、トリエチルカルビル基、１−エチルノルボニル基、１−メチルシクロヘキシル基、１−エチルシクロペンチル基、ｔｅｒｔ−アミル基等、あるいは下記一般式（ＡＬ−１２）−１〜（ＡＬ−１２）−１６を挙げることができる。
【００５７】
【化１７】
0005206972.tif 000018
【００５８】
上記式中、Ｒ64は同一又は異種の炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜２０のアラルキル基を示す。Ｒ65、Ｒ67は水素原子あるいは炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。Ｒ66は炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜２０のアラルキル基を示す。
【００５９】
更に、下記式（ＡＬ−１２）−１７、（ＡＬ−１２）−１８に示すように、２価以上のアルキレン基、又はアリーレン基であるＲ68を含んで、ポリマーの分子内あるいは分子間が架橋されていてもよい。式（ＡＬ−１２）−１７、（ＡＬ−１２）−１８のＲ64は前述と同様、Ｒ68は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、又はアリーレン基を示し、酸素原子や硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい。ｂ６は１〜３の整数である。
【００６０】
【化１８】
0005206972.tif 000019
【００６１】
更に、Ｒ64、Ｒ65、Ｒ66、Ｒ67は酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を有していてもよく、具体的には下記式（ＡＬ−１３）−１〜（ＡＬ−１３）−７に示すことができる。
【００６２】
【化１９】
0005206972.tif 000020
【００６３】
特に、上記式（ＡＬ−１２）の酸不安定基としては、下記式（ＡＬ−１２）−１９に示されるエキソ体構造を有するものが好ましい。
【００６４】
【化２０】
0005206972.tif 000021
（式中、Ｒ69は炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数６〜２０の置換されていてもよいアリール基を示す。Ｒ70〜Ｒ75及びＲ78、Ｒ79はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜１５のヘテロ原子を含んでもよいアルキル基等の１価の炭化水素基を示し、Ｒ76、Ｒ77は水素原子を示す。あるいは、Ｒ70とＲ71、Ｒ72とＲ74、Ｒ72とＲ75、Ｒ73とＲ75、Ｒ73とＲ79、Ｒ74とＲ78、Ｒ76とＲ77又はＲ77とＲ78は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよく、その場合には環の形成に関与する基は炭素数１〜１５のヘテロ原子を含んでもよいアルキレン基等の２価の炭化水素基を示す。またＲ70とＲ79、Ｒ76とＲ79又はＲ72とＲ74は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい。また、本式により、鏡像体も表す。）
【００６５】
ここで、一般式（ＡＬ−１２）−１９に示すエキソ体構造を有する下記繰り返し単位
【化２１】
0005206972.tif 000022
を得るためのエステル体のモノマーとしては、特開２０００−３２７６３３号公報に示されている。具体的には下記に示すものを挙げることができるが、これらに限定されることはない。
【００６６】
【化２２】
0005206972.tif 000023
【００６７】
更に、上記式（ＡＬ−１２）の酸不安定基としては、下記式（ＡＬ−１２）−２０に示されるフランジイル、テトラヒドロフランジイル又はオキサノルボルナンジイルを有する酸不安定基を挙げることができる。
【００６８】
【化２３】
0005206972.tif 000024
（式中、Ｒ80、Ｒ81はそれぞれ独立に炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の１価炭化水素基を示す。又は、Ｒ80、Ｒ81は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数３〜２０の脂肪族炭化水素環を形成してもよい。Ｒ82はフランジイル、テトラヒドロフランジイル又はオキサノルボルナンジイルから選ばれる２価の基を示す。Ｒ83は水素原子又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の１価炭化水素基を示す。）
【００６９】
フランジイル、テトラヒドロフランジイル又はオキサノルボルナンジイルを有する酸不安定基で置換された繰り返し単位
【化２４】
0005206972.tif 000025
を得るためのモノマーとしては、下記に例示される。なお、下記式中Ｍｅはメチル基、Ａｃはアセチル基を示す。
【００７０】
【化２５】
0005206972.tif 000026
【００７１】
【化２６】
0005206972.tif 000027
【００７２】
本発明の高分子化合物は、一般式（ａ−１）、（ａ−２）の内の少なくとも１つの繰り返し単位と一般式（ｂ）に示す繰り返し単位を有することが好ましいが、更にはヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、ラクトン環、カルボニル基、カルボン酸無水物基等の密着性基を有するモノマーに由来する繰り返し単位ｃを共重合させてもよい。
繰り返し単位ｃを得るためのモノマーとしては、具体的に下記に挙げることができる。
【００７３】
【化２７】
0005206972.tif 000028
【００７４】
【化２８】
0005206972.tif 000029
【００７５】
【化２９】
0005206972.tif 000030
【００７６】
【化３０】
0005206972.tif 000031
【００７７】
【化３１】
0005206972.tif 000032
【００７８】
【化３２】
0005206972.tif 000033
【００７９】
【化３３】
0005206972.tif 000034
【００８０】
α−ヒドロキシメチル基のヒドロキシ基は、重合時にアセトキシ基あるいはエトキシエトキシ基などのアセタール等で置換しておき、重合後にアルカリ加水分解あるいはシュウ酸などの弱酸加水分解によってヒドロキシ基にすることができる。α−ヒドロキシメチル基は分子間、分子内の架橋を促進し、パターン硬化の効率を高めることができる。
【００８１】
【化３４】
0005206972.tif 000035
【００８２】
上記繰り返し単位ａ１、ａ２、ｂ、ｃにおいて、繰り返し単位の比率は、０≦ａ１＜１．０、０≦ａ２＜１．０、０＜ａ１＋ａ２＜１．０、０＜ｂ≦０．８、０．１≦ａ１＋ａ２＋ｂ≦１．０、０≦ｃ＜１．０、０．２≦ａ１＋ａ２＋ｂ＋ｃ≦１．０、好ましくは０≦ａ１≦０．９、０≦ａ２≦０．９、０．１≦ａ１＋ａ２≦０．９、０．１≦ｂ≦０．７、０．２≦ａ１＋ａ２＋ｂ≦１．０、０≦ｃ≦０．９の範囲である。
【００８３】
なお、ここで、例えばａ＋ｂ＋ｃ＝１とは、繰り返し単位ａ、ｂ、ｃを含む高分子化合物において、繰り返し単位ａ、ｂ、ｃの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して１００モル％であることを示し、ａ＋ｂ＋ｃ＜１とは、繰り返し単位ａ、ｂ、ｃの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して１００モル％未満で、ａ、ｂ、ｃ以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。
【００８４】
本発明のパターン形成方法に用いられるポジ型レジスト材料のベースポリマーとなる高分子化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量が１，０００〜５００，０００、特に２，０００〜３０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料現像後の熱架橋における架橋効率が低下するものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなる可能性がある。
【００８５】
更に、本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料のベースポリマーとなる高分子化合物においては、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりするおそれがある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は１．０〜２．０、特に１．０〜１．５と狭分散であることが好ましい。
【００８６】
また、組成比率や分子量分布や分子量が異なる２つ以上のポリマーをブレンドすることも可能である。
【００８７】
これら高分子化合物を合成するには、１つの方法としては繰り返し単位ａ１、ａ２、ｂ、ｃを得るための不飽和結合を有するモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え加熱重合を行う方法があり、これにより高分子化合物を得ることができる。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは５０〜８０℃に加熱して重合できる。反応時間としては２〜１００時間、好ましくは５〜２０時間である。酸不安定基は、モノマーに導入されたものをそのまま用いてもよいし、酸不安定基を酸触媒によって一旦脱離し、その後保護化あるいは部分保護化してもよい。
【００８８】
本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料は、有機溶剤、高エネルギー線に感応して酸を発生する化合物（酸発生剤）、必要に応じて溶解阻止剤、塩基性化合物、界面活性剤、その他の成分を含有することができる。
【００８９】
本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料に使用される有機溶剤としては、ベース樹脂、酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有機溶剤であればいずれでもよい。このような有機溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、メチル−２−ｎ−アミルケトン等のケトン類、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等のアルコール類、プロピ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、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等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチルラクトン等のラクトン類が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメチルエーテルや１−エトキシ−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。
【００９０】
有機溶剤の使用量は、ベース樹脂１００部（質量部、以下同じ）に対して２００〜１，０００部、特に４００〜８００部が好適である。
【００９１】
本発明で使用される酸発生剤としては、
ｉ．下記一般式（Ｐ１ａ−１）、（Ｐ１ａ−２）、（Ｐ１ａ−３）又は（Ｐ１ｂ）のオニウム塩、
ｉｉ．下記一般式（Ｐ２）のジアゾメタン誘導体、
ｉｉｉ．下記一般式（Ｐ３）のグリオキシム誘導体、
ｉｖ．下記一般式（Ｐ４）のビススルホン誘導体、
ｖ．下記一般式（Ｐ５）のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
ｖｉ．β−ケトスルホン酸誘導体、
ｖｉｉ．ジスルホン誘導体、
ｖｉｉｉ．ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ｉｘ．スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
【００９２】
【化３５】
0005206972.tif 000036
（式中、Ｒ101a、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。また、Ｒ101bとＲ101cとはこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101b、Ｒ101cはそれぞれ炭素数１〜６のアルキレン基を示す。Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
【００９３】
上記（Ｐ１ａ−１）、（Ｐ１ａ−２）、（Ｐ１ａ−３）で示されるオニウム塩中（Ｐ１ａ−１）は光酸発生剤として機能し、（Ｐ１ａ−２）は熱酸発生剤として機能し、（Ｐ１ａ−３）は光酸発生剤、熱酸発生剤の両方の機能がある。（Ｐ１ａ−１）と（Ｐ１ａ−２）を組み合わせると、露光で（Ｐ１ａ−１）から発生した酸でパターン形成を行い、現像後の高温の加熱によって（Ｐ１ａ−２）から発生した酸で架橋を効率よく行うことができる。
【００９４】
Ｋ-として具体的には、トリフレート、ノナフレート等のパーフルオロアルカンスルホン酸、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロエチルスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロブチルスルホニル）イミド等のイミド酸、トリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド、トリス（パーフルオロエチルスルホニル）メチドなどのメチド酸、更には下記一般式（Ｋ−１）に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、下記一般式（Ｋ−２）に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。
【００９５】
【化３６】
0005206972.tif 000037
【００９６】
一般式（Ｋ−１）中、Ｒ102は水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアシル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、又は炭素数６〜２０のアリール基又はアリーロキシ基であり、エーテル基、エステル基、カルボニル基、ラクトン環を有していてもよく、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい。一般式（Ｋ−２）中、Ｒ103は水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、又は炭素数６〜２０のアリール基である。
【００９７】
上記Ｒ101a、Ｒ101b、Ｒ101cは互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、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、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、４−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、２−オキソシクロペンチル基、２−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、２−オキソプロピル基、２−シクロペンチル−２−オキソエチル基、２−シクロヘキシル−２−オキソエチル基、２−（４−メチルシクロヘキシル）−２−オキソエチル基等を挙げることができる。オキソアルケニル基としては、２−オキソ−４−シクロヘキセニル基、２−オキソ−４−プロペニル基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、ｐ−メトキシフェニル基、ｍ−メトキシフェニル基、ｏ−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｍ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、エチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、２−フェニル−２−オキソエチル基、２−（１−ナフチル）−２−オキソエチル基、２−（２−ナフチル）−２−オキソエチル基等の２−アリール−２−オキソエチル基等が挙げられる。Ｋ-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、１，１，１−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、１，２，３，４，５−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート等が挙げられる。
【００９８】
【化３７】
0005206972.tif 000038
（式中、Ｒ102a、Ｒ102bはそれぞれ炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。Ｒ103は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。Ｒ104a、Ｒ104bはそれぞれ炭素数３〜７の２−オキソアルキル基を示す。Ｋ-は非求核性対向イオンを表す。）
【００９９】
上記Ｒ102a、Ｒ102bとして具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、４−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。Ｒ103としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、１，４−シクロへキシレン基、１，２−シクロへキシレン基、１，３−シクロペンチレン基、１，４−シクロオクチレン基、１，４−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。Ｒ104a、Ｒ104bとしては、２−オキソプロピル基、２−オキソシクロペンチル基、２−オキソシクロヘキシル基、２−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。Ｋ-は式（Ｐ１ａ−１）及び（Ｐ１ａ−２）で説明したものと同様のものを挙げることができる。
【０１００】
【化３８】
0005206972.tif 000039
（式中、Ｒ105、Ｒ106は炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基を示す。）
【０１０１】
Ｒ105、Ｒ106のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。Ｒ105、Ｒ106のハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、１，１，１−トリフルオロエチル基、１，１，１−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。Ｒ105、Ｒ106のアリール基としてはフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基、ｍ−メトキシフェニル基、ｏ−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｍ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、エチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。Ｒ105、Ｒ106のハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、１，２，３，４，５−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。Ｒ105、Ｒ106のアラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【０１０２】
【化３９】
0005206972.tif 000040
（式中、Ｒ107、Ｒ108、Ｒ109は炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基を示す。Ｒ108、Ｒ109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、Ｒ108、Ｒ109はそれぞれ炭素数１〜６の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ105は式（Ｐ２）のものと同様である。）
【０１０３】
Ｒ107、Ｒ108、Ｒ109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、Ｒ105、Ｒ106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、Ｒ108、Ｒ109のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【０１０４】
【化４０】
0005206972.tif 000041
（式中、Ｒ101a、Ｒ101bは前記と同様である。）
【０１０５】
【化４１】
0005206972.tif 000042
（式中、Ｒ110は炭素数６〜１０のアリーレン基、炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数２〜６のアルケニレン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。Ｒ111は炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基；炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基；炭素数３〜５のヘテロ芳香族基；又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。）
【０１０６】
ここで、Ｒ110のアリーレン基としては、１，２−フェニレン基、１，８−ナフチレン基等が、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−２，３−ジイル基等が、アルケニレン基としては、１，２−ビニレン基、１−フェニル−１，２−ビニレン基、５−ノルボルネン−２，３−ジイル基等が挙げられる。Ｒ111のアルキル基としては、Ｒ101a〜Ｒ101cと同様のものが、アルケニル基としては、ビニル基、１−プロペニル基、アリル基、１−ブテニル基、３−ブテニル基、イソプレニル基、１−ペンテニル基、３−ペンテニル基、４−ペンテニル基、ジメチルアリル基、１−ヘキセニル基、３−ヘキセニル基、５−ヘキセニル基、１−ヘプテニル基、３−ヘプテニル基、６−ヘプテニル基、７−オクテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。
【０１０７】
なお、更に置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が、炭素数１〜４のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等が、炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｐ−アセチルフェニル基、ｐ−ニトロフェニル基等が、炭素数３〜５のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。
【０１０８】
上記で例示した酸発生剤として、具体的には下記のものが挙げられる。
オニウム塩としては、例えばトリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルヨードニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（２−ノルボニル）メチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、エチレンビス［メチル（２−オキソシクロペンチル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート］、１，２’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩を挙げることができる。
【０１０９】
ジアゾメタン誘導体としては、ビス（ベンゼンスルホニル）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（キシレンスルホニル）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（シクロペンチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−プロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソアミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、１−ｔｅｒｔ−アミルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体を挙げることができる。
【０１１０】
グリオキシム誘導体としては、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−Ｏ−（メタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（トリフルオロメタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（１，１，１−トリフルオロエタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｔｅｒｔ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（パーフルオロオクタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（シクロヘキサンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−フルオロベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（キシレンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（カンファースルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体を挙げることができる。
【０１１１】
ビススルホン誘導体としては、ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−ｐ−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体を挙げることができる。
【０１１２】
β−ケトスルホン酸誘導体としては、２−シクロヘキシルカルボニル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン、２−イソプロピルカルボニル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン等のβ−ケトスルホン酸誘導体を挙げることができる。
【０１１３】
ジスルホン誘導体としては、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導体を挙げることができる。
【０１１４】
ニトロベンジルスルホネート誘導体としては、ｐ−トルエンスルホン酸２，６−ジニトロベンジル、ｐ−トルエンスルホン酸２，４−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体を挙げることができる。
【０１１５】
スルホン酸エステル誘導体としては、１，２，３−トリス（メタンスルホニルオキシ）ベンゼン、１，２，３−トリス（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）ベンゼン、１，２，３−トリス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体を挙げることができる。
【０１１６】
Ｎ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体としては、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ペンタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−オクタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−クロロエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド−２，４，６−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ナフタレンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−ナフタレンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−２−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−２−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル等のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が挙げられる。
【０１１７】
特に、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（２−ノルボニル）メチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、１，２’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス（ベンゼンスルホニル）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（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−プロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−Ｏ−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−Ｏ−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ペンタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。
更に、米国特許出願公開第２００４／０７４２４２号明細書で示されるオキシムタイプの酸発生剤を添加することもできる。
【０１１８】
なお、上記酸発生剤は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。オニウム塩は矩形性向上効果に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は定在波低減効果に優れるため、両者を組み合わせることによりプロファイルの微調整を行うことが可能である。
【０１１９】
酸発生剤の添加量は、ベース樹脂１００部に対して好ましくは０．１〜５０部、より好ましくは０．５〜４０部である。０．１部より少ないと露光時の酸発生量が少なく、感度及び解像力が劣る場合があり、５０部を超えるとレジストの透過率が低下し、解像力が劣る場合がある。なお、上記（Ｐ１ａ−１）と（Ｐ１ａ−２）とを併用する場合、その併用割合は、（Ｐ１ａ−１）１部に対して（Ｐ１ａ−２）を０．００１〜１部とすることが好ましい。
【０１２０】
次に、本発明のポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料に配合される溶解阻止剤としては、重量平均分子量が１００〜１，０００、好ましくは１５０〜８００で、かつ分子内にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均０〜１００モル％の割合で置換した化合物又は分子内にカルボキシ基を有する化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基により全体として平均５０〜１００モル％の割合で置換した化合物が挙げられる。
【０１２１】
なお、フェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基全体の０モル％以上、好ましくは３０モル％以上であり、その上限は１００モル％、より好ましくは８０モル％である。カルボキシ基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でカルボキシ基全体の５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上であり、その上限は１００モル％である。
この場合、かかるフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物又はカルボキシ基を有する化合物として下記式（Ｄ１）〜（Ｄ１４）で示されるものが好ましい。
【０１２２】
【化４２】
0005206972.tif 000043
【０１２３】
但し、式中Ｒ201、Ｒ202はそれぞれ水素原子、又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。Ｒ203は水素原子、又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−（Ｒ207）hＣＯＯＨを示す。Ｒ204は−（ＣＨ2）i−（ｉ＝２〜１０）、炭素数６〜１０のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。Ｒ205は炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。Ｒ206は水素原子、炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。Ｒ207は炭素数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。Ｒ208は水素原子又は水酸基を示す。ｊは０〜５の整数である。ｕ、ｈは０又は１である。ｓ、ｔ、ｓ’、ｔ’、ｓ’’、ｔ’’はそれぞれｓ＋ｔ＝８、ｓ’＋ｔ’＝５、ｓ’’＋ｔ’’＝４を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも１つの水酸基を有するような数である。αは式（Ｄ８）、（Ｄ９）の化合物の分子量を１００〜１，０００とする数である。
【０１２４】
溶解阻止剤の配合量は、ベース樹脂１００部に対して０〜５０部、好ましくは５〜５０部、より好ましくは１０〜３０部であり、単独又は２種以上を混合して使用できる。配合量が少ないと解像性の向上がない場合があり、多すぎるとパターンの膜減りが生じ、解像度が低下する傾向がある。
【０１２５】
更に、本発明のポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料には、塩基性化合物を配合することができる。
塩基性化合物としては、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適している。塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
【０１２６】
このような塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【０１２７】
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
【０１２８】
また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。
【０１２９】
芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体（例えばアニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えばピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えばオキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えばチアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えばイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えばピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えばピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリドン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えばキノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【０１３０】
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン）等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノ−ル、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が例示される。
【０１３１】
アミド誘導体としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。
イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
【０１３２】
更に、下記一般式（Ｂ）−１で示される塩基性化合物から選ばれる１種又は２種以上を添加することもできる。
Ｎ（Ｘ）n（Ｙ）3-n          （Ｂ）−１
（上記式中、ｎ＝１、２又は３である。側鎖Ｘは同一でも異なっていてもよく、下記一般式（Ｘ）−１〜（Ｘ）−３で表すことができる。側鎖Ｙは同一又は異種の水素原子もしくは直鎖状、分岐状又は環状の炭素数１〜２０のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、Ｘ同士が結合して環を形成してもよい。）
【０１３３】
【化４３】
0005206972.tif 000044
【０１３４】
ここで、Ｒ300、Ｒ302、Ｒ305は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、Ｒ301、Ｒ304は水素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１個あるいは複数個含んでいてもよい。
Ｒ303は単結合、又は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、Ｒ306は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１個あるいは複数個含んでいてもよい。
【０１３５】
上記一般式（Ｂ）−１で表される化合物は、具体的には下記に例示される。
トリス（２−メトキシメトキシエチル）アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシメトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシプロポキシ）エチル｝アミン、トリス［２−｛２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ｝エチル］アミン、４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．８］ヘキサコサン、４，７，１３，１８−テトラオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．５．５］エイコサン、１，４，１０，１３−テトラオキサ−７，１６−ジアザビシクロオクタデカン、１−アザ−１２−クラウン−４、１−アザ−１５−クラウン−５、１−アザ−１８−クラウン−６、トリス（２−フォルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−アセトキシエチル）アミン、トリス（２−プロピオニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−イソブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−バレリルオキシエチル）アミン、トリス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（アセトキシアセトキシ）エチルアミン、トリス（２−メトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス［２−（２−オキソプロポキシ）エチル］アミン、トリス［２−（メトキシカルボニルメチル）オキシエチル］アミン、トリス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス［２−（シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス（２−メトキシカルボニルエチル）アミン、トリス（２−エトキシカルボニルエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−ヒドロキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−アセトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（４−ヒドロキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（４−ホルミルオキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（２−ホルミルオキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−メトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−メチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−メチルビス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、Ｎ−エチルビス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、トリス（メトキシカルボニルメチル）アミン、トリス（エトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ブチルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ヘキシルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、β−（ジエチルアミノ）−δ−バレロラクトンを例示できるが、これらに制限されない。
【０１３６】
更に、下記一般式（Ｂ）−２に示される環状構造を持つ塩基性化合物の１種あるいは２種以上を添加することもできる。
【化４４】
0005206972.tif 000045
（上記式中、Ｘは前述の通り、Ｒ307は炭素数２〜２０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基、又はスルフィドを１個あるいは複数個含んでいてもよい。）
【０１３７】
上記式（Ｂ）−２として具体的には、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピロリジン、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（メトキシメトキシ）エチル］モルホリン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピロリジン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピペリジン、４−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］モルホリン、酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、酢酸２−ピペリジノエチル、酢酸２−モルホリノエチル、ギ酸２−（１−ピロリジニル）エチル、プロピオン酸２−ピペリジノエチル、アセトキシ酢酸２−モルホリノエチル、メトキシ酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、４−［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、１−［２−（ｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（２−メトキシエトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−ピペリジノプロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸メチル、３−（チオモルホリノ）プロピオン酸メチル、２−メチル−３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸エチル、３−ピペリジノプロピオン酸メトキシカルボニルメチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−ヒドロキシエチル、３−モルホリノプロピオン酸２−アセトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル、３−モルホリノプロピオン酸テトラヒドロフルフリル、３−ピペリジノプロピオン酸グリシジル、３−モルホリノプロピオン酸２−メトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−（２−メトキシエトキシ）エチル、３−モルホリノプロピオン酸ブチル、３−ピペリジノプロピオン酸シクロヘキシル、α−（１−ピロリジニル）メチル−γ−ブチロラクトン、β−ピペリジノ−γ−ブチロラクトン、β−モルホリノ−δ−バレロラクトン、１−ピロリジニル酢酸メチル、ピペリジノ酢酸メチル、モルホリノ酢酸メチル、チオモルホリノ酢酸メチル、１−ピロリジニル酢酸エチル、モルホリノ酢酸２−メトキシエチル等を挙げることができる。
【０１３８】
更に、下記一般式（Ｂ）−３〜（Ｂ）−６で表されるシアノ基を含む塩基性化合物を添加することができる。
【化４５】
0005206972.tif 000046
（上記式中、Ｘ、Ｒ307、ｎは前述の通り、Ｒ308、Ｒ309は同一又は異種の炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。）
【０１３９】
シアノ基を含む塩基性化合物として具体的には、具体的には３−（ジエチルアミノ）プロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−エチル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−テトラヒドロフルフリル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−シアノメチル−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−（シアノメチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（シアノメチル）アミノアセトニトリル、１−ピロリジンプロピオノニトリル、１−ピペリジンプロピオノニトリル、４−モルホリンプロピオノニトリル、１−ピロリジンアセトニトリル、１−ピペリジンアセトニトリル、４−モルホリンアセトニトリル、３−ジエチルアミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、３−ジエチルアミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピロリジンプロピオン酸シアノメチル、１−ピペリジンプロピオン酸シアノメチル、４−モルホリンプロピオン酸シアノメチル、１−ピロリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピペリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、４−モルホリンプロピオン酸（２−シアノエチル）等が例示される。
【０１４０】
なお、塩基性化合物の配合量は、ベース樹脂１００部に対して０．００１〜２部、特に０．０１〜１部が好適である。配合量が０．００１部より少ないと配合効果が少なく、２部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
【０１４１】
本発明のポジ型レジスト材料に添加することができる分子内に≡Ｃ−ＣＯＯＨで示される基を有する化合物としては、例えば下記［Ｉ群］及び［ＩＩ群］から選ばれる１種又は２種以上の化合物を使用することができるが、これらに限定されるものではない。本成分の配合により、レジストのＰＥＤ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｄｅｌａｙ）安定性が向上し、窒化膜基板上でのエッジラフネスが改善される。
【０１４２】
［Ｉ群］
下記一般式（Ａ１）〜（Ａ１０）で示される化合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を−Ｒ401−ＣＯＯＨ（Ｒ401は炭素数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基）により置換してなり、かつ分子中のフェノール性水酸基（Ｃ）と≡Ｃ−ＣＯＯＨで示される基（Ｄ）とのモル比率がＣ／（Ｃ＋Ｄ）＝０．１〜１．０である化合物。
【０１４３】
【化４６】
0005206972.tif 000047
（式中、Ｒ408は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ402、Ｒ403はそれぞれ水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。Ｒ404は水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−（Ｒ409）h−ＣＯＯＲ’基（Ｒ’は水素原子又は−Ｒ409−ＣＯＯＨ）を示す。Ｒ405は−（ＣＨ2）i−（ｉ＝２〜１０）、炭素数６〜１０のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す、Ｒ406は炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。Ｒ407は水素原子又は炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。Ｒ409は炭素数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−Ｒ411−ＣＯＯＨ基を示す。Ｒ410は水素原子、炭素数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−Ｒ411−ＣＯＯＨ基を示す。Ｒ411は炭素数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。ｈは１〜４の整数である。ｊは０〜３、ｓ１〜ｓ４、ｔ１〜ｔ４はそれぞれｓ１＋ｔ１＝８、ｓ２＋ｔ２＝５、ｓ３＋ｔ３＝４、ｓ４＋ｔ４＝６を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも１つの水酸基を有するような数である。ｕは１〜４の整数である。κは式（Ａ６）の化合物を重量平均分子量１，０００〜５，０００とする数である。λは式（Ａ７）の化合物を重量平均分子量１，０００〜１０，０００とする数である。）
【０１４４】
［ＩＩ群］
下記一般式（Ａ１１）〜（Ａ１５）で示される化合物。
【化４７】
0005206972.tif 000048
（式中、Ｒ402、Ｒ403、Ｒ411は上記と同様の意味を示す。Ｒ412は水素原子又は水酸基を示す。ｓ５、ｔ５は、ｓ５≧０、ｔ５≧０で、ｓ５＋ｔ５＝５を満足する数である。ｈ’は０又は１である。）
【０１４５】
本成分として具体的には、下記一般式（ＡＩ−１）〜（ＡＩ−１４）及び（ＡＩＩ−１）〜（ＡＩＩ−１０）で示される化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１４６】
【化４８】
0005206972.tif 000049
（式中、Ｒ’’は水素原子又は−ＣＨ2ＣＯＯＨ基を示し、各化合物においてＲ’’の１０〜１００モル％は−ＣＨ2ＣＯＯＨ基である。κ、λは上記と同様の意味を示す。）
【０１４７】
【化４９】
0005206972.tif 000050
【０１４８】
なお、上記分子内に≡Ｃ−ＣＯＯＨで示される基を有する化合物の添加量は、ベース樹脂１００部に対して０〜５部、好ましくは０．１〜５部、より好ましくは０．１〜３部、更に好ましくは０．１〜２部である。５部より多いとレジスト材料の解像度が低下する場合がある。
【０１４９】
本発明のポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料には、更に、塗布性を向上させる等のための界面活性剤を加えることができる。
【０１５０】
界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレインエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノール等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノバルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノバルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１、ＥＦ３０３、ＥＦ３５２（（株）トーケムプロダクツ製）、メガファックＦ１７１、Ｆ１７２、Ｆ１７３（大日本インキ化学工業（株）製）、フロラードＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１（住友スリーエム（株）製）、アサヒガードＡＧ７１０、サーフロンＳ−３８１、Ｓ−３８２、ＳＣ１０１、ＳＣ１０２，ＳＣ１０３、ＳＣ１０４、ＳＣ１０５、ＳＣ１０６、ＫＨ−１０、ＫＨ−２０、ＫＨ−３０、ＫＨ−４０（旭硝子（株）製）、サーフィノールＥ１００４（日信化学工業（株）製）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ−３４１、Ｘ−７０−０９２、Ｘ−７０−０９３（信越化学工業（株）製）、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業（株）製）等が挙げられ、中でもＦＣ−４３０、サーフロンＳ−３８１、サーフィノールＥ１００４、ＫＨ−２０、ＫＨ−３０が好適である。これらは単独あるいは２種以上の組み合わせで用いることができる。
【０１５１】
本発明のパターン形成方法に用いられる化学増幅ポジ型レジスト材料中の界面活性剤の添加量としては、レジスト材料組成物中のベース樹脂１００部に対して２部以下、好ましくは１部以下である。
【０１５２】
本発明の実施に用いるレジスト材料には、特にはレジスト保護膜を用いない場合、スピンコート後のレジスト表面に配向することによって水のしみ込みやリーチングを低減させる機能を有する界面活性剤を添加することができる。この界面活性剤は高分子型の界面活性剤であり、水に溶解せずアルカリに溶解する性質であり、特に撥水性が高く滑水性を向上させるものが好ましい。このような高分子型の界面活性剤は下記に示すことができる。
【０１５３】
【化５０】
0005206972.tif 000051
（式中、Ｒ01、Ｒ04、Ｒ07、Ｒ014はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基、Ｒ02、Ｒ03、Ｒ015及びＲ016は水素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を示し、Ｒ02とＲ03、Ｒ015とＲ016はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、その場合、Ｒ02とＲ03、Ｒ015とＲ016は合計して炭素数２〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はフッ素化アルキレン基を示す。Ｒはフッ素原子、水素原子、又はＲ05と結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数の和が３〜１０の環を形成してもよい。
Ｒ05は炭素数１〜６の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基で、１つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。
Ｒ06は１つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基で、Ｒ05とＲ06が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよく、その場合Ｒ05とＲ06との炭素数の総和が２〜１２の三価の有機基を表す。
Ｒ08は単結合又は炭素数１〜４のアルキレン基、Ｒ010、Ｒ011はそれぞれ水素原子、フッ素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基、Ｒ012、Ｒ013は同一又は異種の単結合又は−Ｏ−、−ＣＲ018Ｒ019−であり、Ｒ09、Ｒ018、Ｒ019は水素原子、フッ素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基である。
Ｒ017は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、Ｒ015、Ｒ016と結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数３〜１２の非芳香環を形成してもよい。
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3はそれぞれ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−、又は−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ020−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−であり、Ｒ020は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。
０≦（ａ−１）＜１、０≦（ａ−２）＜１、０≦（ａ−３）＜１、０＜（ａ−１）＋（ａ−２）＋（ａ−３）＜１、０＜ｂ＜１であり、０＜（ａ−１）＋（ａ−２）＋（ａ−３）＋ｂ≦１である。）
【０１５４】
上記高分子型の界面活性剤の添加量は、レジストのベースポリマー１００部に対して０．００１〜２０部、好ましくは０．０１〜１０部の範囲である。
【０１５５】
一方、反転用膜としては、上記ポジ型パターンを架橋硬化して得られた膜のアルカリ現像液の溶解度より小さな溶解度を有し、かつ当該アルカリ現像液に可溶することが必要であり、好ましくは本態様に係る反転工程に用いるアルカリ現像液に対する溶解速度が０．０２ｎｍ／秒以上２ｎｍ／秒以下、好ましくは０．０５ｎｍ／秒以上１ｎｍ／秒以下のものを使用する。溶解速度が０．０２ｎｍ／秒より遅いと、１回目のレジストパターン上部まで反転膜が溶解しないために、パターンの反転が行われなかったり、反転したパターンの表層が頭張りになったりする。２ｎｍ／秒より速いと、反転膜の残膜が少なくなったり反転パターンのホール寸法が大きくなったりするという不利が生じる。
【０１５６】
この場合、特に、現像時に膜表面を適当に溶解させトレンチパターンを形成するためには、アルカリ溶解速度を０．０５ｎｍ／秒以上１ｎｍ／秒以下の範囲の溶解速度に調整する必要がある。これよりも速い溶解速度であれば現像時の膜減りが大きくなってしまい、溶解速度が遅い場合、膜表面が溶解せずにトレンチパターンが空かなくなってしまう。適度な溶解速度の調整のためにアルカリ溶解速度が１ｎｍ／秒以上のユニットと０．０５ｎｍ／秒以下のユニットとを共重合し、共重合比率を最適化することによって最適な溶解速度の材料にすることができる。
【０１５７】
本態様のパターン形成方法に用いられるアルカリ現像液に０．０２ｎｍ／秒以上２ｎｍ／秒以下の範囲の溶解速度を持つ膜（反転用膜）は、フェノール性のヒドロキシ基、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基、カルボキシル基を有するポリマーをベースポリマーとする材料が好ましく用いられる。フェノール性のヒドロキシ基を有するポリマーとしては、例えばクレゾールノボラック樹脂、フェノール低核体、カリックスアレン類、カリックスレゾルシノール、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシビニルナフタレン、ポリヒドロキシインデン及びこの共重合体、カルボキシスチレン重合体、カルボキシビニルナフタレン及びこの共重合体、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基含有スチレン重合体及びこの共重合体、フェノール置換フラーレン、マロン酸置換フラーレン、メタクリル酸及びカルボキシル基含有（メタ）アクリレート重合体及びこの共重合体、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート重合体及びこの共重合体等が挙げられる。
【０１５８】
この場合、上記フェノール性のヒドロキシ基、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基、カルボキシル基を有する繰り返し単位のみからなるポリマーのアルカリ溶解速度は、殆どが１ｎｍ／秒以上の溶解速度であるために、アルカリ溶解速度が０．０５ｎｍ／秒以下のユニットと共重合する必要がある。アルカリ溶解速度が０．０５ｎｍ／秒以下のユニットは、フェノール性のヒドロキシ基、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基、カルボキシル基の炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、あるいは酸不安定基での置換体が挙げられる。又は、スチレン類、インデン、インドール、クロモン、クマロン、アセナフチレン、ノルボルナジエン類、ノルボルネン類、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、ビニルエーテル類、ラクトン含有（メタ）アクリレート類、ヒドロキシ含有（メタ）アクリレート類が挙げられる。
【０１５９】
更に詳述すると、具体的に反転用膜のポリマーを得るときの材料としては、フェノール性のヒドロキシ基、カルボキシル基、α−トリフルオロメチルヒドロキシ基等のアルカリ溶解性基を有していることが必要であり、アルカリ溶解速度を調整するために前記アルカリ溶解性基の部分保護化、アルカリ難溶性基との組み合わせ等が必要な場合がある。
【０１６０】
フェノール性のヒドロキシ基を有する材料としては、具体的にはフェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，３−ジメチルフェノール、２，５−ジメチルフェノール、３，４−ジメチルフェノール、３，５−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２，６−ジメチルフェノール、２，３，５−トリメチルフェノール、３，４，５−トリメチルフェノール、２−ｔ−ブチルフェノール、３−ｔ−ブチルフェノール、４−ｔ−ブチルフェノール、レゾルシノール、２−メチルレゾルシノール、４−メチルレゾルシノール、５−メチルレゾルシノール、カテコール、４−ｔ−ブチルカテコール、２−メトキシフェノール、３−メトキシフェノール、２−プロピルフェノール、３−プロピルフェノール、４−プロピルフェノール、２−イソプロピルフェノール、３−イソプロピルフェノール、４−イソプロピルフェノール、２−メトキシ−５−メチルフェノール、２−ｔ−ブチル−５−メチルフェノール、ピロガロール、チモール、イソチモール等をアルデヒド類の存在下でノボラック化した樹脂が挙げられる。フェノール性のヒドロキシ基を有する重合性オレフィンを有する化合物の重合体では、ヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレン、ヒドロキシビニルアントラセン、ヒドロキシインデン、ヒドロキシアセナフチレン又は以下に示されるモノマーの重合体を挙げることができる。
【０１６１】
【化５１】
0005206972.tif 000052
【０１６２】
カルボキシル基を有する繰り返し単位を得るためのモノマーの重合体も反転用膜を形成する材料として使用し得るが、該モノマーとしては、具体的には下記に例示することができる。
【０１６３】
【化５２】
0005206972.tif 000053
【０１６４】
アルカリ溶解速度を調整するためのフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基の部分保護化には、ヒドロキシ基、カルボキシル基の水酸基の水素原子を、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、アセチル基、ピバロイル基、酸不安定基で置換することが好ましい。
なお、酸不安定基についてはフォトレジスト用ベースポリマーにて示したものが挙げられる。
【０１６５】
アルカリ溶解速度を調整するために、アルカリ難溶性の繰り返し単位を共重合することもできる。アルカリ難溶性の繰り返し単位としては、アルキル基やアリール基エステルの（メタ）アクリレート、ヒドロキシ基やラクトンを有する（メタ）アクリレート、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、ビニルカルバゾール、インデン、アセナフチレン、ノルボルネン類、ノルボルナジエン類、トリシクロデセン類、テトラシクロドデセン類に由来する繰り返し単位が挙げられる。
【０１６６】
上記反転用膜を形成するためのベースポリマーとしては、特に芳香族基を有する炭化水素を含むものが好ましい。
【０１６７】
なお、上記ベースポリマーのＧＰＣによるポリスチレン換算重量平均分子量は１，０００〜２００，０００、特に１，５００〜１００，０００であることが好ましい。
また、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．０〜７．０、特に１．０２〜５．０であることが好ましい。
【０１６８】
反転用膜形成材料としては、上記ベースポリマーに加え、パターン反転のためのアルカリ微溶解性材料、表面アルカリ溶解速度向上のためのアルカリ可溶界面活性剤、アルカリ可溶性のエッチング耐性向上剤、塩基クエンチャー、溶媒等を用いることができる。
【０１６９】
更にパターン反転のためのアルカリ微溶解性の材料として、フェノール基やマロン酸置換のフラーレン、フェノール化合物の低核体が挙げられる。これらの材料は炭素含有量が高く、エッチング耐性を向上する機能も有する。パターン反転の材料は１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。
【０１７０】
かかる材料として具体的には、特開２００６−２２７３８９号公報に示されるフェノール置換あるいはマロン酸置換フラーレン、特開２００６−２５９２４９号公報、特開２００６−２５９４８２号公報、特開２００６−２８５０９５号公報、特開２００６−２９３２９８号公報に示されるフェノール化合物、特開２００７−１９９６５３号公報記載のビスナフトール化合物、下記フェノール基を有するフルオレン化合物、４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、２，２’ジメチル−４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、２，２’ジアリル−４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、２，２’ジフルオロ−４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、２，２’ジフェニル−４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、２，２’ジメトキシ−４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビスフェノール、テトラヒドロスピロビインデン化合物、２，３，２’，３’−テトラヒドロ−（１，１’）−スピロビインデン−６，６’−ジオール、３，３，３’，３’−テトラメチル−２，３，２’，３’−テトラヒドロ−（１，１’）−スピロビインデン−６，６’−ジオール、３，３，３’，３’，４，４’−ヘキサメチル−２，３，２’，３’−テトラヒドロ−（１，１’）−スピロビインデン−６，６’−ジオール、２，３，２’，３’−テトラヒドロ−（１，１’）−スピロビインデン−５，５’−ジオール、５，５’−ジメチル−３，３，３’，３’−テトラメチル−２，３，２’，３’−テトラヒドロ−（１，１’）−スピロビインデン−６，６’−ジオール等が挙げられる。これらの材料は、アルカリ可溶性のエッチング耐性向上剤として使用することができる。
【０１７１】
なお、上記材料の添加量は、上記ベースポリマー１００部に対して０〜２００部、特に０〜１００部とすることが好ましい。配合する場合は、１部以上、特に５部以上とすることができる。
【０１７２】
本態様のパターン反転用膜の表面だけのアルカリ溶解性を向上させることは、アルカリ可溶に変質したポジレジストパターントップまでを覆ったパターン反転用膜の溶解をスムーズにし、ポジ型パターンを変換したトレンチパターンやホールパターンの寸法制御性向上のために有効である。表面のアルカリ溶解性を向上させるためにアルカリ可溶の界面活性剤、特にフッ素系界面活性剤を添加することができる。フッ素系界面活性剤としては少なくとも下記一般式（３）中、繰り返し単位ｓ−１、ｓ−２のいずれか一方又は両方を有することを特徴とする。
【化５３】
0005206972.tif 000054
（上記式中、Ｒ6、Ｒ9はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ｎは１又は２であり、ｎ＝１の場合、Ｘ1はフェニレン基、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ12−又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ12−であり、Ｒ12は単結合、又は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、エステル基又はエーテル基を有していてもよい。ｎ＝２の場合、Ｘ1はフェニレン基、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ81＝又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ81＝であり、Ｒ81は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基から水素原子が１個脱離した基であり、エステル基（−ＣＯＯ−）又はエーテル基（−Ｏ−）を有していてもよい。Ｒ7は単結合、又は炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、Ｒ8は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメチル基、又はＲ7と結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数３〜１０の環（但し、芳香環を除く）を形成してもよく、環の中にエーテル基、フッ素で置換されたアルキレン基又はトリフルオロメチル基を有していてもよい。Ｘ2はフェニレン基、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ11−又は−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒ11−であり、Ｒ11は単結合、又は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、エステル基又はエーテル基を有していてもよい。Ｒ10はフッ素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、少なくとも１個のフッ素原子で置換されていて、エーテル基、エステル基又はスルホンアミド基を有していてもよい。Ｘ2がフェニレン基の場合、ｍは１〜５の整数であり、Ｘ2がそれ以外の場合、ｍは１である。）
【０１７３】
ｓ−１を得るためのモノマーは具体的には下記に例示することができる。
【化５４】
0005206972.tif 000055
【０１７４】
【化５５】
0005206972.tif 000056
【０１７５】
【化５６】
0005206972.tif 000057
【０１７６】
【化５７】
0005206972.tif 000058
【０１７７】
【化５８】
0005206972.tif 000059
（式中、Ｒ6は前述と同様である。）
【０１７８】
更に、上記一般式（３）中のｓ−２で示されるフッ素で置換されたアルキル基を有する繰り返し単位ｓ−２を得るためのモノマーとしては、下記の具体例を挙げることができる。
【０１７９】
【化５９】
0005206972.tif 000060
【０１８０】
【化６０】
0005206972.tif 000061
【０１８１】
【化６１】
0005206972.tif 000062
（式中、Ｒ9は前述と同様である。）
【０１８２】
ｓ−１、ｓ−２の繰り返し単位は、前述のフェノール基やカルボキシル基を有するアルカリ溶解性の繰り返し単位や、アルカリ難溶解性の繰り返し単位と共重合することができる。
【０１８３】
上記アルカリ可溶界面活性剤の添加量は、ベースポリマー１００部に対して０〜５０部、特に０〜２０部が好ましい。多すぎると、膜減り量が多くなりすぎたり、エッチング耐性が低下したりする場合が生じる。なお、配合する場合は、１部以上とすることが好ましい。
【０１８４】
塩基クエンチャーとしては、上記ポジ型レジスト材料において説明した塩基性化合物と同様の塩基性化合物を用いることができる。即ち、本発明のパターン形成方法に用いるパターン反転用膜には、現像後のレジストパターンからの酸拡散を防止するために塩基化合物を添加することができ、特にパターン反転用膜の材料として酸不安定基で置換されたフェノール性化合物及びカルボキシル基含有化合物が用いられている場合、レジストパターンからの酸の拡散と脱保護反応によってアルカリ溶解速度が増加し、反転したパターンの寸法が大きくなったり、膜減り大きくなる問題が生じる。これを防止するために塩基化合物を添加することが有効である。なお、レジスト材料及びパターン反転用膜に添加される塩基性化合物は同一のものでもよく異種であってもよい。
【０１８５】
上記塩基性化合物（塩基クエンチャー）の配合量は、上記ベースポリマー１００部に対し、０〜１０部、特に０〜５部が好ましい。なお、配合する場合は、０．１部以上であることが好ましい。
【０１８６】
本発明のパターン形成方法に用いられるパターン反転用膜形成材料に用いられる有機溶媒としては、前記ポジ型レジスト材料に用いられる有機溶剤に加えて、ポジ型レジスト膜（レジストパターン）とのミキシングを防止するために炭素数３〜１０のアルコール、炭素数８〜１２のエーテルを用いることもできる。具体的にはｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、１−ブチルアルコール、２−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、３−メチル−３−ペンタノール、シクロペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、２，３−ジメチル−２−ブタノール、３，３−ジメチル−１−ブタノール、３，３−ジメチル−２−ブタノール、２−ジエチル−１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、３−メチル−１−ペンタノール、３−メチル−２−ペンタノール、３−メチル−３−ペンタノール、４−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、４−メチル−３−ペンタノール、シクロヘキサノール、１−オクタノールが挙げられる。
【０１８７】
炭素数８〜１２のエーテル化合物としては、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−ｓｅｃ−ブチルエーテル、ジ−ｎ−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−ｓｅｃ−ペンチルエーテル、ジ−ｔ−アミルエーテル、ジ−ｎ−ヘキシルエーテルから選ばれる１種以上の溶媒が挙げられる。
【０１８８】
有機溶媒の使用量は、ベースポリマー１００部に対して２００〜３，０００部、特に４００〜２，０００部が好適である。
【０１８９】
本発明に係るパターニング方法は、上記ポジ型レジスト材料基板上に塗布してレジスト膜を形成する。この場合、図１（Ａ）に示したように、本発明においては基板１０上に形成した被加工基板２０に直接又は中間介在層を介してポジ型レジスト材料によるレジスト膜３０を形成するが、レジスト膜の厚さとしては、１０〜１，０００ｎｍ、特に２０〜５００ｎｍであることが好ましい。このレジスト膜は、露光前に加熱（プリベーク）を行うが、この条件としては６０〜１８０℃、特に７０〜１５０℃で１０〜３００秒間、特に１５〜２００秒間行うことが好ましい。
なお、基板１０としては、シリコン基板が一般的に用いられる。被加工基板２０としては、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ｐ−Ｓｉ、α−Ｓｉ、ＴｉＮ、ＷＳｉ、ＢＰＳＧ、ＳＯＧ、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮ、ＭｏＳｉ、低誘電膜及びそのエッチングストッパー膜が挙げられる。中間介在層としては、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ｐ−Ｓｉ等のハードマスク、カーボン膜による下層膜と珪素含有中間膜、有機反射防止膜等が挙げられる。
【０１９０】
次いで、露光を行う。ここで、露光は波長１４０〜２５０ｎｍの高エネルギー線、その中でもＡｒＦエキシマレーザーによる１９３ｎｍの露光が最も好ましく用いられる。露光は大気中や窒素気流中のドライ雰囲気でもよいし、水中の液浸露光であってもよい。ＡｒＦ液浸リソグラフィーにおいては液浸溶媒として純水、又はアルカン等の屈折率が１以上で露光波長に高透明の液体が用いられる。液浸リソグラフィーでは、プリベーク後のレジスト膜と投影レンズの間に、純水やその他の液体を挿入する。これによってＮＡが１．０以上のレンズ設計が可能となり、より微細なパターン形成が可能になる。液浸リソグラフィーはＡｒＦリソグラフィーを４５ｎｍノードまで延命させるための重要な技術である。液浸露光の場合は、レジスト膜上に残った水滴残りを除去するための露光後の純水リンス（ポストソーク）を行ってもよいし、レジスト膜からの溶出物を防ぎ、膜表面の滑水性を上げるために、プリベーク後のレジスト膜上に保護膜を形成させてもよい。液浸リソグラフィーに用いられるレジスト保護膜としては、例えば、水に不溶でアルカリ現像液に溶解する１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール残基を有する高分子化合物をベースとし、炭素数４以上のアルコール系溶剤、炭素数８〜１２のエーテル系溶剤、及びこれらの混合溶媒に溶解させた材料が好ましい。フォトレジスト膜形成後に、純水リンス（ポストソーク）を行うことによって膜表面からの酸発生剤等の抽出、あるいはパーティクルの洗い流しを行ってもよいし、露光後に膜上に残った水を取り除くためのリンス（ポストソーク）を行ってもよい。
【０１９１】
露光における露光量は１〜２００ｍＪ／ｃｍ2程度、好ましくは１０〜１００ｍＪ／ｃｍ2程度となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で６０〜１５０℃、１〜５分間、好ましくは８０〜１２０℃、１〜３分間ポストエクスポージュアベーク（ＰＥＢ）する。
【０１９２】
更に、０．１〜５質量％、好ましくは２〜３質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液の現像液を用い、０．１〜３分間、好ましくは０．５〜２分間、浸漬（ｄｉｐ）法、パドル（ｐｕｄｄｌｅ）法、スプレー（ｓｐｒａｙ）法等の常法により現像することにより基板上に目的のレジストパターン３０ａが形成される（図１（Ｂ）参照）。
【０１９３】
この場合、パターンとしてはハーフピッチの大きさ３８×３８ｎｍ〜１００×１００ｎｍ、特に４０×４０ｎｍ〜８０×８０ｎｍのドットパターンを形成することができる。ドットパターンの大きさは露光機のレンズのＮＡによるが、ＮＡ１．３５の露光機を用いれば、最小寸法としてハーフピッチ３８ｎｍのドットを形成することができる。ドットパターンは縦横が同じ長さでも構わないし、どちらか一方が長い長軸のドットパターンでも構わない。ドットパターンの形成方法は特に制限されないが、高エネルギー線で上記レジスト膜に第１のラインパターンを形成するように露光し、次いでこの第１のラインパターンと直交する第２のラインパターンを形成するように露光し、これを現像することによってドットパターンを形成する方法を採用する方法が最も微細なハーフピッチのホールを形成することができる。
例えば図２に示されるように、Ｙラインを露光し［図２（Ａ）］、次にＸラインを露光し［図２（Ｂ）］、ＰＥＢ、現像することによってドットパターンを得る［図２（Ｃ）］ことができる方法が上記ダブルダイポール露光方法である。この場合、白色部分５０が露光領域、灰色部分６０が遮光領域である。
図３に示されるマスクを用いてドットパターンを１回の露光で形成し、これを反転することによってホールを形成することもできる。
この場合は、前記２回露光によるドット形成ほど細かなピッチのホールを形成することはできないが、１回の露光でドットパターンを形成できる簡便さがメリットである。
【０１９４】
次いで、上記パターン中の高分子化合物の酸不安定基を脱離させると共に、該高分子化合物を架橋し、架橋パターン３０ｂを形成する［図１（Ｃ）参照］。この場合、このレジストパターン中の高分子化合物の酸不安定基の脱離と架橋には、酸と加熱が必要である。この場合、酸を発生させた後、加熱によって酸不安定基の脱保護と架橋とを同時に行う。酸を発生させるには、現像後のウエハー（パターン）のフラッド露光によって光酸発生剤の分解を行う方法がある。フラッド露光の露光波長は波長１８０〜４００ｎｍで、露光量１０ｍＪ／ｃｍ2〜１Ｊ／ｃｍ2の範囲である。波長１８０ｎｍ以下、特には１７２ｎｍ、１４６ｎｍ、１２２ｎｍのエキシマレーザーや、エキシマランプの照射は、光酸発生剤からの酸の発生だけでなく、光照射による架橋反応を促進させ、過剰な架橋によってアルカリ溶解速度が低下するために好ましくない。フラッド露光の波長は１９３ｎｍより長波長のＡｒＦエキシマレーザー、２２２ｎｍのＫｒＣｌエキシマランプ、２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、２５４ｎｍの中心の低圧水銀ランプ、３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマランプ、３６５ｎｍのｉ線が好ましく用いられる。ポジ型レジスト材料にアンモニウム塩の熱酸発生剤を添加しておいて、加熱によって酸を発生させることもできる。この場合、酸の発生と架橋反応は同時に進行する。加熱の条件は１５０〜４００℃、特に１６０〜３００℃の温度範囲で１０〜３００秒の範囲が好ましい。これにより、反転用膜形成材料の溶媒に不溶の架橋レジストパターンが形成される。
【０１９５】
なお、上記アンモニウム塩の熱酸発生剤としては、具体的に下記のものが挙げられ、これをベース樹脂１００部に対し０〜１５部、特に０〜１０部添加することができる。配合する場合は、０．１部以上が好ましい。
【化６２】
0005206972.tif 000063
（式中、Ｒ101d、Ｒ101e、Ｒ101f、Ｒ101gはそれぞれ水素原子、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。Ｒ101dとＲ101e、Ｒ101dとＲ101eとＲ101fとはこれらが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ101dとＲ101e及びＲ101dとＲ101eとＲ101fは炭素数３〜１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。Ｋ-はα位の少なくとも１つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。）
【０１９６】
Ｋ-として具体的には、トリフレート、ノナフレート等のパーフルオロアルカンスルホン酸、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロエチルスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロブチルスルホニル）イミド等のイミド酸、トリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド、トリス（パーフルオロエチルスルホニル）メチドなどのメチド酸、更には下記一般式（Ｋ−１）に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、下記一般式（Ｋ−２）に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。
【０１９７】
【化６３】
0005206972.tif 000064
【０１９８】
上記一般式（Ｋ−１）中、Ｒ102aは水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアシル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、又は炭素数６〜２０のアリール基又はアリーロキシ基であり、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はラクトン環を有していてもよく、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい。上記一般式（Ｋ−２）中、Ｒ102bは水素原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、又は炭素数６〜２０のアリール基である。
【０１９９】
次に、図１（Ｄ）に示したように、架橋レジストパターン３０ｂを覆って反転用膜形成材料を塗布することにより反転用膜４０ｂを形成する。この場合、反転用膜４０の厚さはレジストパターンの高さと同等あるいは±３０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【０２００】
次いで、上記アルカリ現像液を用いて上記反転用膜４０の表面部分を溶解して上記架橋レジストパターン３０ｂを露呈させ、これによりこの架橋レジストパターン３０ｂの上記アルカリ現像液に対する溶解速度が反転用膜４０の溶解速度より速いので、架橋レジストパターン３０ｂが選択的に溶解され、これが溶解消失することで、図１（Ｅ）に示したように反転用膜４０に上記架橋レジストパターン３０ｂが反転した反転パターン４０ａが形成される。この場合、レジストパターンがドットパターンであると、反転パターンとしてホールパターンが形成される。
【０２０１】
更に、図１（Ｆ）に示したように、上記反転パターン４０ａをマスクとして、ハードマスク等の中間介在層がある場合はこの中間介在層をエッチングし、更に被加工基板２０のエッチングを行う。この場合、ハードマスク等の中間介在層のエッチングは、フロン系、ハロゲン系のガスを用いてドライエッチングすることによって行うことができ、被加工基板のエッチングは、ハードマスクとのエッチング選択比をとるためのエッチングガス及び条件を適宜選択することができ、フロン系、ハロゲン系、酸素、水素等のガスを用いてドライエッチングすることによって行うことができる。次いで、架橋レジスト膜、第２のレジスト膜を除去するが、これらの除去は、ハードマスク等の中間介在層のエッチング後に行ってもよい。なお、架橋レジスト膜の除去は、酸素、ラジカル等のドライエッチングによって行うことができ、第２のレジスト膜の除去は上記と同様に、あるいはアミン系、又は硫酸／過酸化水素水等の有機溶媒等の剥離液によって行うことができる。
【実施例】
【０２０２】
以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例等に制限されるものではない。なお、重量平均分子量（Ｍｗ）はＧＰＣによるポリスチレン換算重量平均分子量を示す。
【０２０３】
［合成例］
レジスト材料に添加される高分子化合物として、各々のモノマーを組み合わせてテトラヒドロフラン溶媒下で共重合反応を行い、メタノールに晶出し、更にヘキサンで洗浄を繰り返した後に単離、乾燥して、以下に示す組成の高分子化合物（ポリマー１〜７、比較ポリマー１，２）を得た。得られた高分子化合物の組成は1Ｈ−ＮＭＲ、分子量及び分散度はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより確認した。
【０２０４】
ポリマー１
分子量（Ｍｗ）＝９，３００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８８
【化６４】
0005206972.tif 000065
【０２０５】
ポリマー２
分子量（Ｍｗ）＝７，１００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８２
【化６５】
0005206972.tif 000066
【０２０６】
ポリマー３
分子量（Ｍｗ）＝６，０００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８９
【化６６】
0005206972.tif 000067
【０２０７】
ポリマー４
分子量（Ｍｗ）＝９，４００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７２
【化６７】
0005206972.tif 000068
【０２０８】
ポリマー５
分子量（Ｍｗ）＝７，９００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８４
【化６８】
0005206972.tif 000069
【０２０９】
ポリマー６
分子量（Ｍｗ）＝７，６００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．７９
【化６９】
0005206972.tif 000070
【０２１０】
ポリマー７
分子量（Ｍｗ）＝８，８００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．９８
【化７０】
0005206972.tif 000071
【０２１１】
比較ポリマー１
分子量（Ｍｗ）＝７，３００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．６７
【化７１】
0005206972.tif 000072
【０２１２】
比較ポリマー２
分子量（Ｍｗ）＝７，３００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．６７
【化７２】
0005206972.tif 000073
【０２１３】
［実施例１〜７、比較例１，２］
ポリマーの架橋性の評価
上記で合成した高分子化合物（ポリマー１〜７、比較ポリマー１，２）の酸触媒による熱架橋性を調べるために、下記表１に示す組成で、各ポリマー、熱酸発生剤、溶剤を混合し、０．２μｍのテフロン（登録商標）フィルターで濾過した溶液を調製した。
表１中の各組成は次の通りである。
熱酸発生剤：ＴＡＧ１、ＴＡＧ２（下記構造式参照）
【化７３】
0005206972.tif 000074
有機溶剤：ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【０２１４】
８インチシリコン基板に各ポリマー溶液を塗布し、１００℃で６０秒間、次いで１８０℃で６０秒間ベークし、光学式膜厚計で膜厚を測定した。膜上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（ＰＧＭＥＡ）とシクロヘキサノン７０：３０質量比の混合溶媒を２０秒間ディスペンスし、２，０００ｒｐｍで３０秒間スピンドライ、１００℃で６０秒間乾燥した後に膜厚を測定し、溶媒ディスペンス前の膜厚との差を求めた。
８インチシリコン基板に各ポリマー溶液を塗布し、１００℃で６０秒間、次いで１８０℃で６０秒間ベークし、２００ｎｍの膜厚であることを光学式膜厚計による測定で確認した。膜上に２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で３０秒間現像し、純水リンス、スピンドライ後に膜厚を測定し、現像前の膜厚との差を求めた。
結果を表１に示す。
【０２１５】
【表１】
0005206972.tif 000075
【０２１６】
表１の結果から、環状カーボネート構造を有するベースポリマーに熱酸発生剤を加え、塗布後１８０℃のベークを行うことによって溶媒に溶解せず、アルカリ現像液に溶解する膜となることが確認された。
【０２１７】
［実施例８〜１４、比較例３，４］
ポジ型レジスト材料の調製
上記で合成した高分子化合物（ポリマー１〜７、比較ポリマー１，２）を用いて、下記表２に示す組成のポリマー、酸発生剤、塩基クエンチャーを界面活性剤として住友スリーエム（株）製ＦＣ−４４３０を１００ｐｐｍ含有する溶媒に溶解させ、０．２μｍのテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。
【０２１８】
表２中の各組成は次の通りである。
酸発生剤：ＰＡＧ１（下記構造式参照）
【化７４】
0005206972.tif 000076
熱酸発生剤：ＴＡＧ１、ＴＡＧ２（下記構造式参照）
【化７５】
0005206972.tif 000077
塩基クエンチャー：Ｑｕｅｎｃｈｅｒ１（下記構造式参照）
【化７６】
0005206972.tif 000078
有機溶剤：ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【０２１９】
保護膜材料の調製
表３に示す組成のポリマー、塩基クエンチャーを溶媒に溶解させ、０．２μｍのテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して保護膜溶液を調製した。
反転膜材料の調製
表４に示す組成のポリマー、塩基クエンチャーを界面活性剤として住友スリーエム（株）製ＦＣ−４４３０を１００ｐｐｍ含有する溶媒に溶解させ、０．２μｍのテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して反転膜溶液を調製した。
【０２２０】
【表２】
0005206972.tif 000079
【０２２１】
【表３】
0005206972.tif 000080
保護膜ポリマー
分子量（Ｍｗ）＝８，８００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．６９
【化７７】
0005206972.tif 000081
【０２２２】
【表４】
0005206972.tif 000082
反転膜ポリマー
分子量（Ｍｗ）＝９，３００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝１．８８
【化７８】
0005206972.tif 000083
塩基クエンチャー：Ｑｕｅｎｃｈｅｒ１（下記構造式参照）
【化７９】
0005206972.tif 000084
有機溶剤：ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【０２２３】
ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）プライム処理した８インチシリコン基板にパターン反転用膜材料ＲＦ１を塗布し、１１０℃で６０秒間ベークして膜厚６０ｎｍのパターン反転用膜を形成した。これを２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液の現像液で３０秒間現像し、現像による膜減り量を求め、表４に示されるように１秒間当たりの溶解速度が０．２ｎｍであることを確認した。
【０２２４】
ＡｒＦ露光パターニング評価
表２に示す組成で調製したレジスト材料を、シリコンウエハーにＡＲＣ−２９Ａ（日産化学工業（株）製）を９０ｎｍの膜厚で成膜した基板上にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて１１０℃で６０秒間ベークし、レジスト膜の厚みを１２０ｎｍにした。その上に表３に示す保護膜材料（ＴＣ１）をスピンコーティングし、９０℃で６０秒間ベークし、保護膜の厚みを５０ｎｍにした。
これをＡｒＦエキシマレーザー液浸スキャナー（ＡＳＭＬ（株）製、ＸＴ−１７００ｉ，ＮＡ１．２０、σ０．９６／０．８、２０度ｃ−Ｑｕａｄ照明、Ｘ−Ｙ偏光照明、６％ハーフトーン位相シフトマスク）を用いて１回目の液浸露光でＸ方向の５０ｎｍ１：１のラインアンドスペースパターンを露光し、１回目の露光位置と重なる場所にＹ方向５０ｎｍ１：１ラインアンドスペースパターンの２回目の液浸露光を行い、露光後、直ちに１００℃で６０秒間ベークし、２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で３０秒間現像を行って、サイズ４０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍのドットパターンを得た。ドットパターンは、１９０℃，６０秒間のベークによって熱酸発生剤から酸を発生させ、酸不安定基の脱保護と架橋を行った。断面観察の結果、ドットパターンの高さは６０ｎｍであった。ドットパターン上に表４に示すパターン反転用膜材料（ＲＦ１）を６０ｎｍの膜厚になるように塗布し、２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で３０秒間現像を行った。ドットパターンがホールパターンに変換されているかどうかを（株）日立製作所製ＴＤＳＥＭ（Ｓ−９３８０）で観察した。
結果を表５に示す。
【０２２５】
【表５】
0005206972.tif 000085
【０２２６】
表５の結果から、実施例８〜１４のレジスト材料は、ドットパターンをホールパターンに反転することが可能であった。比較例３，４のレジスト材料は、加熱後の溶媒耐性とアルカリ溶解性が不十分であり、ドットパターンをホールパターンに変換することができなかった。
【０２２７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０２２８】
１０  基板
２０  被加工基板
３０  レジスト膜
３０ａ  レジストパターン
３０ｂ  架橋レジストパターン
４０  反転用膜
４０ａ  反転パターン
５０  露光領域
６０  遮光領域
【図１】
0005206972.tif 000091
【図４】
0005206972.tif 000092
【図５】
0005206972.tif 000093
【図６】
0005206972.tif 000094
【図７】
0005206972.tif 000095
【図２】
0005206972.tif 000096
【図３】
0005206972.tif 000097