JP4562240B2

JP4562240B2 - ポジ型感放射線性組成物及びそれを用いたパターン形成方法

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Publication number: JP4562240B2
Application number: JP2000137461A
Authority: JP
Inventors: 慎一漢那; 邦彦児玉
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2010-10-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平版印刷板やＩＣ等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、更にその他のフォトファブリケーション工程に使用されるポジ型感放射線性組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠紫外光やエキシマレーザー光を用いたリソグラフィーのパターン形成に用いるレジストとして、米国特許第4,491,628号、欧州特許第29,139号等に記載されている化学増幅系レジスト組成物がある。化学増幅型ポジレジスト組成物は、遠紫外光等の放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させパターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。
【０００３】
上記化学増幅型ポジレジスト組成物は、アルカリ可溶性樹脂、放射線露光によつて酸を発生する化合物（光酸発生剤）、及び酸分解性基を有するアルカリ可溶性樹脂に対する溶解阻止化合物から成る３成分系と、酸との反応により分解しアルカリ可溶となる基を有する樹脂と光酸発生剤からなる２成分系、更に酸との反応により分解しアルカリ可溶となる基を有する樹脂、酸分解性基を有する低分子溶解阻止化合物、及び光酸発生剤から成るハイブリット系に大別できる。
【０００４】
特開平５−３２３５９０号には、光酸発生剤を２種用いることが記載され、特開平５−１８１２７９号には強酸を発生する光酸発生剤と、弱酸を発生する光酸発生剤とを用いることが記載され、特開平１１−１２５９０７号には沸点１５０℃以上のカルボン酸を発生する化合物と、カルボン酸以外の酸を発生させる化合物を用いることが記載されている。
【０００５】
また、特開平２−１９８４７号にはポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）のフェノール性ヒドロキシル基を全部あるいは部分的にテトラヒドロピラニル基で保護した樹脂を含有することを特徴とするレジスト組成物が開示されている。
特開平４−２１９７５７号には同様にポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）のフェノール性ヒドロキシル基の２０〜７０％がアセタール基で置換された樹脂を含有することを特徴とするレジスト組成物が開示されている。
更に特開平５−２４９６８２号にも同様のアセタール保護された樹脂を用いたフォトレジスト組成物が示されている。また特開平８−１２３０３２号にはアセタール基で置換された基を含む三元共重合体を用いたフォトレジスト組成物が示されている。
更に、特開平８−２５３５３４号にはアセタール基で置換された基を含む、部分架橋ポリマーを用いたフォトレジスト組成物が示されている。
【０００６】
これらポジ型化学増幅レジストは、超微細加工が可能な光源短波長化に有効な系となり得るものであるが、更に露光した後、後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られる、即ちプロセス許容性が大きい化学増幅系フォトレジストが要求されている。上記のような従来の技術ではこの要求に十分に応えるものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ポジ型化学増幅レジストにあって、露光した後、後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られるプロセス許容性が大きいポジ型感放射線性組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）
（ａ）下記一般式（II）で表される酸分解性基を有する、酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂、
（ｂ）活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生する化合物、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）溶剤
を含有することを特徴とするポジ型感放射線性組成物。
【化４】

一般式（II）中：
Ｒ₁は、炭素数１〜４個のアルキル基を表す。
Ｗは、置換あるいは無置換の環状アルキル基を表す。
ｎは、１〜４の自然数を表す。
（２）（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物をさらに含有することを特徴とする（１）に記載のポジ型感放射線性組成物。
（３）（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物が、下記一般式（ＰＡＧ４ａ）で表されることを特徴とする（２）に記載のポジ型感放射線性組成物。
【化５】

一般式（ＰＡＧ４ａ）に於いて、
Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵は、各々独立に、置換もしくは未置換の、アルキル基又はアリール基を示す。Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵のうちの２つは、それぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
Ｚａ^-は、置換されていてもよいベンゼンスルホン酸アニオンを表す。
（４）（ｂ）活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生する化合物が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
【０００９】
【化３】

【００１０】
一般式（Ｉ）中：Ｒ₁₁〜Ｒ₁₅は、各々独立に、水素原子、直鎖、分岐あるいは環状アルキル基、直鎖、分岐あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−Ｓ−Ｒ₀基を表す。Ｒ₀は、直鎖、分岐あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。
Ａ⁺は、Ｓ⁺又はＩ⁺を表す。
Ｂ^-は、ＣＨ₃ＣＯＯ^-、Ｃ₂Ｈ₅ＣＯＯ^-、又はＣ₃Ｈ₇ＣＯＯ^-を表す。
ｍは、２又は３を表す。
（５）（ａ）の樹脂が、フェノール性水酸基を含有するアルカリ可溶性樹脂の該フェノール性水酸基の少なくとも一部が上記一般式（II）で表される酸分解性基で保護されている樹脂であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
（６）有機塩基性化合物を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
（７）（ｄ）の溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルの２種類を含有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載の組成物により膜を形成し、当該膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポジ型感放射線性組成物に含有される化合物、樹脂等の成分について詳細に説明する。
尚、本発明は、上記（１）〜（８）に係る発明であるが、その他の事項についても参考の為に記載した。
〔Ｉ〕（ａ）酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂
本発明に於ける、酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂は、一般式（ＩＩ）で表される酸分解性基を有するが、その他の酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂についても参考の為に記載した。
本発明において、好ましい上記樹脂として、アルカリ可溶性基が、酸分解性基（保護基）で保護された構造を有する樹脂を挙げることができる。以下この樹脂を「（ａ）酸分解性樹脂」ともいう。
ここで、アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基等が挙げられる。これらの中でもフェノール性水酸基が好ましい。
（ａ）酸分解性樹脂のなかでも、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂の該フェノール性水酸基を上記一般式（II）で示される基で保護されたものが好ましい。
【００１４】
フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂は、ｏ−，ｍ−又はｐ−ヒドロキシスチレン、あるいはｏ−，ｍ−又はｐ−ヒドロキシ−α−メチルスチレンを少なくとも３０モル％、好ましくは５０モル％以上含有する共重合体又はそのホモポリマー、あるいは部分的に水素添加された樹脂であることが好ましく、ｐ−ヒドロキシスチレンホモポリマーがより好ましい。
上記共重合体の共重合モノマーとしては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレン、アセトキシスチレン、アルコキシスチレン類が好ましく、スチレン、アセトキシスチレン、ｔ−ブトキシスチレンがより好ましい。
このアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量の範囲は、ＧＰＣ法で測定されたポリスチレン換算値として、好ましくは３０００〜８００００であり、より好ましくは７０００〜５００００である。分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の範囲は１．０１〜４．０であり、好ましくは１．０５〜１．２０である。この分子量分布のポリマーを得るにはアニオン重合等の手法を用いることが好ましい。
【００１５】
一般式（II）において：
ｎは１〜４の自然数であり、２又は３が好ましい。
Ｒ₁として、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチルが好ましく挙げられ、なかでもメチルがより好ましい。
また、Ｗの有機基は、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、珪素原子のうち少なくとも１種の原子と少なくとも１つの炭素原子より構成される。
より具体的には、Ｗは以下に示される基が好ましい。
【００１６】
【化５】

【００１７】
式中：
Ｒ₂は、水素原子、炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基、炭素数２〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルケニル基、置換あるいは無置換のアリール基、並びに置換あるいは無置換のアラルキル基からなる群から選択される基を表す。
Ｒ₃は、水素原子、炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基、炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、水酸基、並びにシアノ基からなる群から選択される基を表す。
Ｘは、ハロゲン原子を表す。
Ｒ₄は、置換あるいは無置換のアリール基、又は置換あるいは無置換の炭素数３〜１５個の環状アルキル基を表す。
ｍは、１〜４の自然数であり、１又は２が好ましい。
【００１８】
上記Ｒ₂及びＲ₃において、炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル等が好ましく、メチル、エチルがより好ましい。
Ｒ₂における炭素数２〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルケニル基としてはビニル、１−プロペニル、アリル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、２−ペンテニル、シクロヘキセニル等が好ましく、ビニル、イソプロペニルがより好ましい。
【００１９】
Ｒ₂、Ｒ₄のアリール基としては、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、クメニル等が好ましく、フェニルがより好ましい。Ｒ₂のアラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、α−メチルベンジル、ベンズヒドリル等が好ましく、ベンジルがより好ましい。Ｒ₄における炭素数３〜１５個の環状アルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が好ましい。
これらの、アリール、アラルキル、環状アルキル基には、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アセチル基、アミノ基、エステル基、アミド基等が置換されていてもよい。
Ｒ₃における炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましい。
【００２０】
ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、塩素、臭素がより好ましい。
また、Ｗは上記に示したように、シアノ基、ホルミル基であってもよい。
【００２１】
一般式（II）で表される保護基のより具体的な例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。但し、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｈはフェニル基を表す。
【００２２】
【化６】

【００２３】
【化７】

【００２４】
【化８】

【００２５】
（ａ）酸分解性樹脂に含有される上記保護基でフェノール水酸基が保護されている樹脂は、対応するビニルエーテルを合成し、テトラヒドロフラン等の適当な溶媒に溶解したフェノール性水酸基含有アルカリ可溶性樹脂と既知の方法により反応させることにより得ることができる。
反応は、通常酸性の触媒、好ましくは、酸性イオン交換樹脂や、塩酸、ｐ−トルエンスルホン酸あるいは、ピリジニウムトシレートのような塩の存在下実施される。対応するビニルエーテルは、クロロエチルビニルエーテルのような活性な原科から、求核置換反応等の方法により合成することができる。
【００２６】
好ましい（ａ）酸分解性樹脂の具体例を、それを構成する構造単位によって以下に例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｈはフェニル基、ｔＢｕはｔ−ブチル基、Ａｃはアセチル基を表す。
【００２７】
【化９】

【００２８】
【化１０】

【００２９】
【化１１】

【００３０】
【化１２】

【００３１】
【化１３】

【００３２】
【化１４】

【００３３】
【化１５】

【００３４】
【化１６】

【００３５】
【化１７】

【００３６】
【化１８】

【００３７】
【化１９】

【００３８】
【化２０】

【００３９】
【化２１】

【００４０】
【化２２】

【００４１】
【化２３】

【００４２】
【化２４】

【００４３】
本発明の組成物には、（ａ）酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂として、フェノール水酸基が一般式（II）で表される保護基で保護された上記樹脂が含有されることが好ましい。
一般式（II）で表される保護基による保護率は、樹脂中の全フェノール性水酸基に対して好ましくは５〜４５モル％であり、より好ましくは１０〜３０モル％である。
本発明の組成物において、（ａ）酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂の総使用量は、組成物の全重量（溶剤を除く）を基準として１０〜９９．９重量％が好ましく、より好ましくは５０〜９９．５重量％、さらに好ましくは７０〜９９．０重量％である。
【００４４】
本発明の組成物は、例えば一般式（II）で表される保護基で例示される酸分解性基を含有していないアルカリ可溶性樹脂を含有することができ、これにより感度が向上する。酸分解性基を含有していないアルカリ可溶性樹脂（以下単に「アルカリ可溶性樹脂」という）としては、ノボラック樹脂、ノボラック樹脂の誘導体；ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）、ｐ／ｍ−ヒドロキシスチレン共重合体、ｐ／ｏ−ヒドロキシスチレン共重合体、ｐ−ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体等のｐ−ヒドロキシスチレンユニットを含有する共重合体；４−ヒドロキシ−３−メチルスチレン樹脂、４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルスチレン樹脂等のアルキル置換ヒドロキシスチレン樹脂；これらの樹脂のＯＨ部のアルキル化物又はアセチル化物が好ましく挙げられる。
【００４５】
更に上記アルカリ可溶性樹脂のフェノール核の一部（全フェノール核の３０ｍｏｌ％以下）が水素添加されている樹脂は、樹脂の透明性が向上し、感度、解像力、良好なプロファイル形成の点で好ましい。そのような樹脂として、部分水素化ノボラツク樹脂、部分水素化ポリヒドロキシスチレン等が挙げられる。
【００４６】
本発明の組成物に含有させることができるその他のアルカリ可溶性樹脂として、アセトン−ピロガロール樹脂、ヒドロキシスチレン−Ｎ−置換マレイミド共重合体、ポリヒドロキシスチレンの一部Ｏ−アルキル化物もしくはＯ−アシル化物、スチレン−無水マレイン酸共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその誘導体、スチレン−ポリヒドロキシスチレン共重合体等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。
【００４７】
本発明に用いられる特に好ましいアルカリ可溶性樹脂は、ノボラック樹脂、ｐ−ヒドロキシスチレンユニットを含有するアルカリ可溶性樹脂（好ましくはポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）、ｐ／ｍ−ヒドロキシスチレン共重合体、ｐ／ｏ−ヒドロキシスチレン共重合体、ｐ−ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体）、４−ヒドロキシ−３−メチルスチレン樹脂、４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルスチレン樹脂のようなアルキル置換ヒドロキシスチレン樹脂、上記樹脂のＯＨ部のアルキル化物又はアセチル化物、ポリヒドロキシスチレン樹脂、部分水素化ノボラック樹脂、部分水素化ポリヒドロキシスチレン樹脂である。
【００４８】
本発明において、ポリヒドロキシスチレンとは、ｐ−ヒドロキシスチレンモノマー、ｍ−ヒドロキシスチレンモノマー、ｏ−ヒドロキシスチレンモノマー又はそれらのオルソ位が炭素数１〜４のアルキル置換されたヒドロキシスチレンモノマーの中から選ばれた少なくとも一種類以上のモノマーを重合して得られたポリマーを示す。
【００４９】
上記ノボラック樹脂は所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の存在下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得られる。
【００５０】
所定のモノマーとしては、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾール等のクレゾール類、２，５−キシレノール、３，５−キシレノール、３，４−キシレノール、２，３−キシレノール等のキシレノール類、ｍ−エチルフェノール、ｐ−エチルフェノール、ｏ−エチルフェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフエノール、２，３，５−トリメチルフェノール等のアルキルフェノール類、ｐ−メトキシフェノール、ｍ−メトキシフェノール、３，５−ジメトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、ｍ−エトキシフェノール、ｐ−エトキシフェノール、ｍ−プロポキシフェノール、ｐ−プロポキシフェノール、ｍ−ブトキシフェノール、ｐ−ブトキシフェノール等のアルコキシフェノール類、２−メチル−４−イソプロピルフェノール等のビスアルキルフェノール類、ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールＡ、フェニルフェノール、レゾルシノール、ナフトール等のヒドロキシ芳香化合物を単独もしくは２種類以上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。
【００５１】
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−ニトロベンズアルデヒド、ｍ−ニトロベンズアルデヒド、ｐ−ニトロベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−エチルベンズアルデヒド、ｐ−ｎ−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール及びこれらのアセタール体等を使用することができるが、これらの中で、ホルムアルデヒドを使用するのが好ましい。
【００５２】
これらのアルデヒド類は、単独でもしくは２種類以上組み合わせて用いられる。酸性触媒としては硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸等を使用することができる。
酸分解性基を含有していないアルカリ可溶性樹脂の含有量としては、該樹脂と酸分解性基含有樹脂との合計に対して、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下、更に好ましくは２０重量％以下である。
【００５３】
〔II〕（ｂ）活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生する化合物（以下、「（ｂ）光酸発生剤」ともいう）
（ｂ）光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生し、上記（ａ）の樹脂、例えば（ａ）酸分解性樹脂の酸分解性基を分解し、アルカリ現像液に対する溶解性が増大させるように作用する。そして発生するカルボン酸が、その分子量が１００以下であるため、本発明のポジ型感放射線性組成物に配合することにより、露光した後、後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られる。発生するカルボン酸の分子量が１００を越える化合物では、そのような効果は得られない。
上記（ｂ）光酸発生剤として、上記一般式（Ｉ）で表される化合物が好ましい。
【００５４】
上記Ｒ₁₁〜Ｒ₁₅、Ｒ_oにおいて、炭素数１〜６の直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル等が好ましく、メチル、エチルがより好ましい。Ｒ₁₁〜Ｒ₁₅における直鎖状、分岐状及び環状のアルコキシ基としては、炭素数１〜６のものが挙げられ、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましい。
Ｒ_oのアリール基としては、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、クメニル等が好ましく、フェニルがより好ましい。
これらの、アリール、アルコキシ、アルキル基には、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アセチル基、アミノ基、エステル基、アミド基等が置換されていてもよい。
ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、塩素、臭素がより好ましい。
【００５５】
一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例（ＰＡＧ−Ｂ１）〜（ＰＡＧ−Ｂ６）を以下に示す。これらの化合物は、活性光線又は放射線の照射によりその構造に応じて、酢酸、プロピオン酸、又は酪酸を発生する。
【００５６】
【化２５】

【００５７】
なかでも、（ＰＡＧ−Ｂ１）及び（ＰＡＧ−Ｂ４）が特に好ましい化合物である。
（ｂ）光酸発生剤の本発明の組成物中の含有量は、組成物の全固形分に対し、好ましくは０．１〜２０重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％、更に好ましくは１〜７重量％である。
（ｂ）光酸発生剤と共に、後述する（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物を組成物に配合すると、上記効果が一層顕著に発現する。
次に（ｂ'）の化合物について説明する。
【００５８】
〔III〕（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物（以下、「（ｂ'）光酸発生剤」ともいう）
（ｂ'）光酸発生剤としては、例えば、M.TUNOOKA etal, Polymer Preprints Japan, 35(8)、G. Berner et al, J. Rad. Curing, 13(4)、 W. J. Mijs et al, Coating Technol., 55(697), 45(1983), Akzo、H. Adachi et al, Polymer Preprints, Japan, 37(3)、欧州特許第0199,672号、同84515号、同044,115号、同618,564号、同0101,122号、米国特許第4,371,605号、同4,431,774 号、特開昭64-18143号、特開平2-245756号、特開平3-140109号等に記載のイミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物を挙げることができる。
【００５９】
上記（ｂ'）活性光線又は放射線の照射により分解してスルホン酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられるものについて以下に説明する。
【００６０】
（１）下記の一般式（ＰＡＧ３）で表されるヨードニウム塩、又は一般式（ＰＡＧ４）で表されるスルホニウム塩。
【００６１】
【化２６】

【００６２】
ここで式Ａｒ¹、Ａｒ²は、各々独立、に置換もしくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基としては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカプト基及びハロゲン原子が挙げられる。
【００６３】
Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵は、各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好ましくは、炭素数６〜１４のアリール基、炭素数１〜８のアルキル基及びそれらの置換誘導体である。好ましい置換基としては、アリール基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、炭素数１〜８のアルキル基、シクロアルキル基、ニトロ基、カルボキシル基、メルカプト基、ヒロドキシ基及びハロゲン原子であり、アルキル基に対しては炭素数１〜８のアルコキシ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基である。
【００６４】
Ｚ^-は、対アニオンを示し、例えば置換していてもよいアルカンスルホン酸アニオン、置換していてもよいベンゼンスルホン酸アニオン、置換していてもよいナフタレンスルホン酸アニオン、置換していてもよいアントラセンスルホン酸アニオン、置換していてもよいカンファスルホン酸アニオン、スルホン酸基含有染料等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。
【００６５】
またＲ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵のうちの２つ及びＡｒ¹、Ａｒ²はそれぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
【００６６】
光酸発生剤としては例えば、上記一般式（ＰＡＧ３）、（ＰＡＧ４）において、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ｒ²⁰³〜Ｒ²⁰⁵が置換あるいは未置換のアリール基を表し、Ｚ^-が光の照射により酸として発生したときにレジスト膜中で拡散性が比較的小さいものである。具体的には、Ｚ^-が、分岐状又は環状の炭素数８個以上のアルキル基又はアルコキシ基の群の中から選ばれる基を少なくとも１個有するか、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数４〜７個のアルキル基又はアルコキシ基の群の中から選ばれる基を少なくとも２個有するか、もしくは直鎖状又は分岐状の炭素数１〜３個のアルキル基又はアルコキシ基の群の中から選ばれる基を少くとも３個有するベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸又はアントラセンスルホン酸のアニオンを示す。
【００６７】
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６８】
【化２７】

【００６９】
【化２８】

【００７０】
【化２９】

【００７１】
【化３０】

【００７２】
【化３１】

【００７３】
【化３２】

【００７４】
【化３３】

【００７５】
【化３４】

【００７６】
【化３５】

【００７７】
【化３６】

【００７８】
一般式（ＰＡＧ３）、（ＰＡＧ４）で示される上記オニウム塩は公知であり、例えばJ. W. Knapczyk et al, J. Am. Chem. Soc., 91, 145(1969)、A. L. Maycok et al, J. Org. Chem., 35, 2532,(1970)、E. Goethas et al, Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546,(1964)、H. M. Leicester、J. Ame. Chem. Soc., 51, 3587(1929)、J. V. Crivello et al, J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677(1980)、米国特許第2,807,648号及び同4,247,473号、特開昭53-101331号等に記載の方法により合成することができる。
【００７９】
（２）一般式（ＰＡＧ６）で表されるイミノスルホネート誘導体。
【００８０】
【化３７】

【００８１】
Ｒ²⁰⁶は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Ａは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
【化３８】

【００８３】
【化３９】

【００８４】
【化４０】

【００８５】
【化４１】

【００８６】
これらの（ｂ'）光酸発生剤の添加量は、組成物の全固形分に対し、通常０．１〜２０重量％であり、好ましくは０．５〜１０重量％、より好ましくは１〜７重量％である。
【００８７】
〔IV〕（ｃ）溶剤
本発明のポジ型感放射線性組成物は、各成分を溶解する溶剤に溶かして塗液を調製し、支持体上に塗布する。ここで使用することができる溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、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、２−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましい。これらの溶剤は１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８８】
〔Ｖ〕（ｄ）界面活性剤
上記溶剤に界面活性剤を加えることが好ましい。用いられる界面活性剤としては、具体的に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−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類等のノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１，ＥＦ３０３，ＥＦ３５２（新秋田化成（株）製）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７３、Ｆ１７６、Ｆ１８９、Ｒ０８（大日本インキ（株）製）、フロラ−ドＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム（株）製）、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）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１（信越化学工業（株）製）やアクリル酸系もしくはメタクリル酸系（共）重合ポリフローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業（株）製）、トロイゾルＳ−３６６（トロイケミカル（株）製）等を挙げることができる。これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分１００重量部当たり、通常、２重量部以下、好ましくは１重量部以下である。これらの中でも、フッ素原子及び／又は珪素原子含有界面活性剤が好ましい。
これらの界面活性剤は１種単独で添加してもよいし、また、いくつかを組み合わせて添加することもできる。
【００８９】
〔VI〕有機塩基性化合物
本発明のポジ型感放射線性組成物には、有機塩基性化合物を用いることが好ましい。
本発明で用いることのできる好ましい有機塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。なかでも下記（Ａ）〜（Ｅ）で示される構造を含む含窒素塩基性化合物が好ましい。含窒素塩基性化合物を用いることにより、露光から後加熱までの経時によっても性能変化が小さい。
【００９０】
【化４２】

【００９１】
（式中、Ｒ²⁵⁰、Ｒ²⁵¹及びＲ²⁵²は、各々独立に、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアミノアルキル基、炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基又は炭素数６〜２０の置換もしくは非置換のアリール基であり、ここでＲ²⁵¹とＲ²⁵²は互いに結合して環を形成してもよい。）
【００９２】
【化４３】

【００９３】
（式中、Ｒ²⁵³、Ｒ²⁵⁴、Ｒ²⁵⁵およびＲ²⁵⁶は、同一または異なり、炭素数１〜６のアルキル基を示す）。
好ましい化合物としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられ、モノ、ジ、トリアルキルアミン、置換もしくは未置換のアニリン、置換もしくは未置換のピペリジン、モノあるいはジエタノールアミン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
【００９４】
好ましい具体的な化合物として、グアニジン、１，１−ジメチルグアニジン、１，１，３，３，−テトラメチルグアニジン、２−アミノピリジン、３−アミノピリジン、４−アミノピリジン、２−ジメチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、２−ジエチルアミノピリジン、２−（アミノメチル）ピリジン、２−アミノ−３−メチルピリジン、２−アミノ−４−メチルピリジン、２−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノ−６−メチルピリジン、３−アミノエチルピリジン、４−アミノエチルピリジン、３−アミノピロリジン、ピペラジン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペリジン、４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ピペリジノピペリジン、２−イミノピペリジン、１−（２−アミノエチル）ピロリジン、ピラゾール、３−アミノ−５−メチルピラゾール、５−アミノ−３−メチル−１−ｐ−トリルピラゾール、ピラジン、２−（アミノメチル）−５−メチルピラジン、ピリミジン、２，４−ジアミノピリミジン、４，６−ジヒドロキシピリミジン、２−ピラゾリン、３−ピラゾリン、Ｎ−アミノモルフォリン、Ｎ−（２−アミノエチル）モルフォリン、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデカ−７−エン、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、トリ（ｎ−ブチル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、Ｎ−フェニルジエタノールアミン、Ｎ−ヒドロキシエチルピペリジン、２，６−ジイソプロピルアニリン、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−モルホリノエチルチオ尿素、Ｎ−ヒドロキシエチルモルホリン等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【００９５】
これらの中でも特に好ましい化合物としては、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデカ−７−エン、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、トリ（ｎ−ブチル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、Ｎ−フェニルジエタノールアミン、Ｎ−ヒドロキシエチルピペリジン、２，６−ジイソプロピルアニリン、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−モルホリノエチルチオ尿素、Ｎ−ヒドロキシエチルモルホリンである。これらの含窒素塩基性化合物は、１種単独であるいは２種以上組み合わせて用いることができる。
含窒素塩基性化合物の使用量は、組成物の固形分を基準として、通常、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜５重量％である。０．００１重量％未満では上記含窒素塩基性化合物の添加の効果が得られない。一方、１０重量％を超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向がある。
【００９６】
〔VII〕本発明に使用されるその他の成分
本発明のポジ型感放射線性組成物には必要に応じて、更に染料、顔料、可塑剤、光増感剤、低分子溶解阻止化合物及び現像液に対する溶解性を促進させるフェノール性ＯＨ基を２個以上有する化合物などを含有させることができる。
【００９７】
本発明で使用できるフェノール性ＯＨ基を２個以上有する化合物は、好ましくは分子量１０００以下のフェノール化合物である。また、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有することが必要であるが、これが１０を越えると、現像ラチチュードの改良効果が失われる。また、フェノ−ル性水酸基と芳香環との比が０．５未満では膜厚依存性が大きく、また、現像ラチチュードが狭くなる傾向がある。この比が１．４を越えると該組成物の安定性が劣化し、高解像力及び良好な膜厚依存性を得るのが困難となって好ましくない。
【００９８】
このフェノール化合物の好ましい添加量は、アルカリ可溶性樹脂に対して２〜５０重量％であり、更に好ましくは５〜３０重量％である。５０重量％を越えた添加量では、現像残渣が悪化し、また現像時にパターンが変形するという新たな欠点が発生して好ましくない。
【００９９】
このような分子量１０００以下のフェノール化合物は、例えば、特開平４−１２２９３８号、特開平２−２８５３１号、米国特許第４９１６２１０号、欧州特許第２１９２９４号等に記載の方法を参考にして、当業者に於て容易に合成することが出来る。
フェノール化合物の具体例を以下に示すが、本発明で使用できる化合物はこれらに限定されるものではない。
【０１００】
レゾルシン、フロログルシン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，３′，４′，５′−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセトン−ピロガロール縮合樹脂、フロログルコシド、２，４，２′，４′−ビフェニルテトロール、４，４′−チオビス（１，３−ジヒドロキシ）ベンゼン、２，２′，４，４′−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、２，２′，４，４′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォキシド、２，２′，４，４′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォン、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４−（α−メチルベンジリデン）ビスフェノール、α，α′，α″−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、α，α′，α″−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１−エチル−４−イソプロピルベンゼン、１，２，２−トリス（ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１，２−トリス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２，５，５−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン、１，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，３−トリス（ヒドロキシフェニル）ブタン、パラ〔α，α，α′，α′−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）〕−キシレン等を挙げることができる。
【０１０１】
好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー＃１０１、オイルイエロー＃１０３、オイルピンク＃３１２、オイルグリーンＢＧ、オイルブルーＢＯＳ，オイルブルー＃６０３、オイルブラックＢＹ、オイルブラックＢＳ、オイルブラックＴ−５０５（以上オリエント化学工業株式会社製）、クリスタルバイオレット（ＣＩ４２５５５）、メチルバイオレット（ＣＩ４２５３５）、ローダミンＢ（ＣＩ４５１７０Ｂ）、マラカイトグリーン（ＣＩ４２０００）、メチレンブルー（ＣＩ５２０１５）等を挙げることができる。
【０１０２】
更に、下記に挙げるような分光増感剤を添加し、使用する光酸発生剤が吸収を持たない遠紫外より長波長領域に増感させることで、本発明の感光性組成物をｉ又はｇ線に感度を持たせることができる。好適な分光増感剤としては、具体的にはベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、２−クロロチオキサントン、アントロン、９−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−Ｔ、９，１０−ジフェニルアントラセン、９−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、２−ニトロフルオレン、５−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、２−クロロ−４−ニトロアニリン、Ｎ−アセチル−ｐ−ニトロアニリン、ｐ−ニトロアニリン、、Ｎ−アセチル−４−ニトロ−１−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−tert−ブチルアントラキノン１，２−ベンズアンスラキノン、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、１，２−ナフトキノン、３，３’−カルボニル−ビス（５，７−ジメトキシカルボニルクマリン）及びコロネン等であるがこれらに限定されるものではない。
また、これらの分光増感剤は、光源の遠紫外光の吸光剤としても使用可能である。この場合、吸光剤は基板からの反射光を低減し、レジスト膜内の多重反射の影響を少なくさせることで、定在波改良の効果を発現する。
【０１０３】
〔VIII〕本発明のポジ型感放射線性組成物の使用方法等
本発明の感放射線性組成物は、精密集積回路素子の製造に使用されるような基板（例：シリコン／二酸化シリコン被覆）上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。
【０１０４】
本発明の感放射線性組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
【０１０５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明がこれにより限定されるものではない。
尚、実施例１、２、１４〜１６は、「参考例」と読み替えるものとする。
【０１０６】
実施例、比較例等で用いた（ａ）酸分解性樹脂、（ｂ）光酸発生剤、（ｂ'）光酸発生剤等は下記の通りである。
（酸分解性樹脂）
Ｐ１：ｐ−（１−（エトキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３５／６５）
Ｐ２：ｐ−（１−（シクロヘキシルエトキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３０／７０）
Ｐ３：ｐ−（１−（シクロヘキシルエトキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−アセトキシスチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３０／１０／６０）
Ｐ４：ｐ−（１−（シクロヘキシルエトキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−ｔ−ブチルスチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３０／１０／６０）
Ｐ５：ｐ−（１−（ベンジルオキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３０／７０）
Ｐ６：ｐ−（１−（フェネチルオキシエトキシ）エトキシ）スチレン／ｐ−アセトキシスチレン／ｐ−ヒドロキシスチレン（３０／１０／６０）
上記各樹脂において、保護基等を付与する前のポリヒドロキシスチレンの重量平均分子量（ＧＰＣ法で確認されたポリスチレン換算値）は、Ｐ１〜Ｐ３が８０００であり、Ｐ４及びＰ５が１５０００であり、Ｐ６が２００００である。
【０１０７】
（（ｂ）光酸発生剤）
ＰＡＧ−Ｂ１：(ｐｈ)₃Ｓ⁺ ＣＨ₃ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ２：(ｐｈ)₃Ｓ⁺ Ｃ₂Ｈ₅ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ３：(ｐｈ)₃Ｓ⁺ ｎ−Ｃ₃Ｈ₇ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ４：(ｐｈ)₂Ｉ⁺ ＣＨ₃ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ５：(ｐｈ)₂Ｉ⁺ Ｃ₂Ｈ₅ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ６：(ｐｈ)₂Ｉ⁺ ｎ−Ｃ₃Ｈ₇ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ７：(ｐｈ)₃Ｓ⁺ ｎ−Ｃ₄Ｈ₉ＣＯＯ^-
ＰＡＧ−Ｂ８：(ｐｈ)₂Ｉ⁺ ｎ−Ｃ₄Ｈ₉ＣＯＯ^-
【０１０８】
ここで、上記ｐｈはフェニル基を表す。
【０１０９】
（（ｂ'）光酸発生剤）
ＰＡＧ−Ａ１、ＰＡＧ−Ａ２、ＰＡＧ−Ａ３：下記構造の化合物
【０１１０】
【化４４】

【０１１１】
（界面活性剤）
Ｒ０８：メガファックＲ０８（大日本インク（株）製）
Ｗ−１：トロイゾルＳ−３６６（トロイケミカル（株）製）
【０１１２】
（有機塩基性化合物）
Ｅ−１、Ｅ−２：下記構造の化合物
【０１１３】
【化４５】

【０１１４】
＜（ａ）酸分解性樹脂の合成例＞
合成例１〔酸分解性樹脂Ｐ２の合成〕
ｐ−ヒドロキシスチレン（日本曹達製ＶＰ−８０００）７０ｇを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）３２０ｇに加熱溶解させ、減圧留去により脱水した後２０℃まで冷却した。この溶液にピリジニウム−ｐ−トルエンスルホネート０．３５ｇおよびシクロヘキサンエタノール２２．４ｇを加えた。この溶液にｔ−ブチルビニルエーテル１７．５ｇをゆっくり加え、２０℃で５時間反応させた。反応液にトリエチルアミン０．２８ｇ、酢酸エチル３２０ｍｌを加え、これを蒸留水１５０ｍｌで３回洗浄した。溶剤を留去、濃縮した。得られたオイルをアセトン１００ｍｌに溶解させこれを、蒸留水２Ｌにゆっくりと注いだ。析出した粉体をろ取、乾燥すると目的物が５４ｇ得られた。
【０１１５】
合成例２〔酸分解性樹脂Ｐ３の合成〕
ｐ−ヒドロキシスチレン（日本曹達製ＶＰ−８０００）７０ｇを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）３２０ｇに加熱溶解させ、減圧留去により脱水した後２０℃まで冷却した。この溶液にピリジニウム−ｐ−トルエンスルホネート０．３５ｇおよびシクロヘキサンエタノール２２．４ｇを加えた。この溶液にｔ−ブチルビニルエーテル１７．５ｇをゆっくり加え、２０℃で５時間反応させた。反応液にピリジン５．５３ｇを加え、これに無水酢酸５．９ｇをゆっくり加えた。室温で１時間反応させ、この溶液に酢酸エチル３２０ｍｌを加え、これを蒸留水１５０ｍｌで３回洗浄した。溶剤を留去、濃縮した。得られたオイルをアセトン１００ｍｌに溶解させこれを、蒸留水２Ｌにゆっくりと注いだ。析出した粉体をろ取、乾燥すると目的物が５８ｇ得られた。
上記と同様の方法で樹脂Ｐ１、Ｐ４〜Ｐ６を合成した。
【０１１６】
＜（ｂ）光酸発生剤の合成＞
合成例３〔光酸発生剤ＰＡＧ−Ｂ１（トリフェニルスルホニウムアセテート）の合成〕
トリフェニルスルホニウムヨージド２０ｇをメタノール５００ｍｌに溶解し、これに酸化銀（Ｉ）１２．５ｇを加えて、室温で４時間撹拌した。反応液をろ過して銀化合物を除去した後、ろ液に酢酸４．０ｇを加えた。溶液を濃縮し、得られた油状物をジイソプロピルエーテル３００ｍ１で２回洗浄すると上記目的物が１１．２ｇ得られた。
これと同様な方法で、ＰＡＧ−Ｂ２、ＰＡＧ−Ｂ３、ＰＡＧ−Ｂ７を合成した。
【０１１７】
合成例４〔光酸発生剤ＰＡＧ−Ｂ４（ジフェニルヨードニウムアセテート）の合成〕
（ジフェニルヨードニウム）ヨージド５０ｇをメタノール２リットルに溶解させ、これに酸化銀（Ｉ）２２ｇを加えて、室温で４時間攪拌した。反応液を濾過して銀化合物を除去した後、ろ液に酢酸７．５ｇを加えた。溶液を濃縮し、得られた固体をジイソプロピルエーテル３００ｍｌで洗浄すると目的物が３２ｇ得られた。
これと、同様な方法で、ＰＡＧ−Ｂ５、ＰＡＧ−Ｂ６、及びＰＡＧ−Ｂ８を合成した。
【０１１８】
＜（ｂ'）光酸発生剤の合成＞
合成例５〔光酸発生剤ＰＡＧ−Ａ１の合成〕
ジフェニルスルホキシド５０ｇをベンゼン８００ミリリットルに溶解し、これに塩化アルミニウム２００ｇを加え、２４時間還流した。反応液を氷２リットルにゆっくりと注ぎ、これに濃塩酸４００ミリリットルを加えて７０℃で１０分加熱した。この水溶液を酢酸エチル５００ミリリットルで洗浄し、ろ過した後に、ヨウ化アンモニウム２００ｇを水４００ミリリットルに溶かしたものを加えた。
析出した粉体をろ取、水洗した後、酢酸エチルで洗浄、乾燥するとトリフェニルスルホニウムヨージドが７０ｇ得られた。トリフェニルスルホニウムヨージド５０ｇをメタノール３００ミリリットルに溶解し、これに酸化銀３１ｇを加えて４時間攪拌した。反応液をろ過した後、２，４，６−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩（２，４，６−トリイソンプロピルベンゼンスルホニルクロリドをテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水、メタノール中で加熱反応させることによって得られる）４５ｇを加えた。この溶液を濃縮し得られた粉体を水で十分に洗浄し、酢酸エチル／アセトンから再結晶すると化合物（ＰＡＧ−Ａ１）が５０ｇ得られた。
【０１１９】
合成例６〔光酸発生剤（ＰＡＧ−Ａ２）の合成〕
市販のトリアリールスルホニウムＣｌ塩（Ｆｌｕｋａ製トリフェニルスルホニウムクロリド５０％水溶液）、トリフェニルスルホニウム、４，４’−ビス（ジフェニルスルホニオ）ジフェニルスルフィドなどの混合物の水溶液１９．９ｇ（０．０３０モル）をイオン交換水２００ｍｌに溶解した。この溶液には下記構造のハード型（分岐型）ドデシルベンゼンスルホン酸のＮａ塩１０．５ｇ（０．０３０モル）のイオン交換水４００ｍｌ溶液を室温にて攪拌下添加した。
析出した粘調個体をデカントにて分離し、イオン交換水１リットルにて水洗した。
析出した粘調個体をアセトン１００ｍｌに溶解し、イオン交換水５００ｍｌに攪拌下投入して再結晶させた。析出物を真空下、５０℃にて乾燥した結果、ガラス状固体１５．５ｇを得た。ＮＭＲ測定によりこの固体が目的物である光酸発生剤（ＰＡＧ−Ａ２）であることを確認した。
【０１２０】
合成例７〔光酸発生剤（ＰＡＧ−Ａ３）の合成〕
ジフェニルスルホキシド５０９をベンゼン８００ｍ１に溶解させ、これに塩化アルミニウム２００ｇを加え、２４時間還流した。反応液を水２Ｌにゆっくりと注ぎ、これに濃塩酸４００ｍ１を加えて７０℃で１０分加熱した。この水溶液を酢酸エチル５００ｍ１で洗浄し、ろ過した後にヨウ化アンモニウム２００ｇを水４００ｍ１に溶解したものを加えた。
析出した粉体をろ取、水洗した後酢酸エチルで洗浄、乾燥するとトリフェニルスルホニウムヨージドが７０ｇ得られた。
トリフェニルスルホニウムヨージド３０．５ｇをメタノール１０００ｍ１に溶解させ、この溶液に酸化銀１９．１ｇを加え、室温で４時間撹伴した。溶液をろ過し、これに過剰量の上記で合成したペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の溶液を加えた。反応液を濃縮し、これをジクロロメタン５００ｍ１に溶解し、この溶液を５％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、及び水で洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮するとトリフェニルスルホニウムペンタフロロベンセンスルホネートが得られた。
【０１２１】
実施例１〜１６、比較例１〜６
（組成物の調整と評価）
下記表１に示す各成分を溶剤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）８ｇに溶解し、０．１μｍのフィルターで濾過してレジスト溶液を調整した。このレジスト溶液を、スピンコーターを利用してシリコンウエハー上に塗布し、１３０℃で９０秒間、真空吸着型のホットプレートで乾燥し、膜厚０．４μｍのレジスト膜を得た。但し、実施例１０では溶剤としてＰＧＭＥＡ５．６ｇとＰＭＧＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）２．４ｇの混合溶媒を用い、実施例１３では溶剤としてＰＧＭＥＡ６．４ｇとＰＭＧＥ１．６ｇの混合溶媒を用いた。
【０１２２】
【表１】

【０１２３】
このレジスト膜に波長２４８ｎｍのＫｒエキシマレーザーステッパー（ＮＡ＝０．６３）を用いて露光を行った。露光後、アミン濃度が５ｐｐｍ以下に制御された環境にウェハーを２時間放置したのち、１００℃ホットプレートで９０秒加熱を行い、直ちに０．２６Ｎテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液に６０秒間浸漬し、３０秒間水でリンスして乾燥した。このようにして得られたシリコンウエハー上のラインパターンを測調走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）で測長すると共に、パターンの頭部形状を観察した。
これらの測長及びパターン頭部の観察は、露光後、時間を置かずに加熱・現像処理を行って得られたパターンと、露光後２時間引き置いた後、加熱・現像処理して得られたパターンについて行った。
露光後、時間をおかずに加熱・現像処理を行って得られたパターンの測定された寸法を基準にして、露光後２時間引き置いた後、加熱・現像処理して得られたパターンの寸法の変化の割合をＰＥＤ（post exposure delay）の指標とした。
また、パターンの頭部形状について下記の２段階評価を行った。
〇：矩形形状である
×：丸みを帯びた（Round Top）形状である
これらの結果を表２に示した。
【０１２４】
【表２】

【０１２５】
上記表２に示す結果から明らかなように、実施例の本発明のポジ型感放射線性組成物は、露光後、２時間経過した後に加熱・現像処理を行っても、寸法変化が小さく（ＰＥＤが小さく）、しかもレジストパターンの形状に優れる。
一方、光酸発生剤として露光によりスルホン酸を発生する化合物のみを用いた比較例の１〜４の組成物は、露光後２時間経過した後に加熱・現像処理を行った場合、寸法変化が大きく（ＰＥＤが大きく）、しかも優れたレジストパターンの形状が維持されない。さらに、光酸発生剤として露光により分子量が１００を越えるカルボン酸を発生する化合物を用いた比較例５、６の場合も同様である。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明のポジ型感放射線性組成物は、露光した後、後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られ、プロセス許容性が大きい。

Claims

（ａ）下記一般式（II）で表される酸分解性基を有する、酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂、
（ｂ）活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生する化合物、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）溶剤
を含有することを特徴とするポジ型感放射線性組成物。

一般式（II）中：
Ｒ₁は、炭素数１〜４個のアルキル基を表す。
Ｗは、置換あるいは無置換の環状アルキル基を表す。
ｎは、１〜４の自然数を表す。
（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のポジ型感放射線性組成物。
（ｂ'）活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物が、下記一般式（ＰＡＧ４ａ）で表されることを特徴とする請求項２に記載のポジ型感放射線性組成物。

一般式（ＰＡＧ４ａ）に於いて、
Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵は、各々独立に、置換もしくは未置換の、アルキル基又はアリール基を示す。Ｒ²⁰³、Ｒ²⁰⁴、Ｒ²⁰⁵のうちの２つは、それぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
Ｚａ^-は、置換されていてもよいベンゼンスルホン酸アニオンを表す。
（ｂ）活性光線又は放射線の照射により分子量１００以下のカルボン酸を発生する化合物が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。

一般式（Ｉ）中：Ｒ₁₁〜Ｒ₁₅は、各々独立に、水素原子、直鎖、分岐あるいは環状アルキル基、直鎖、分岐あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−Ｓ−Ｒ₀基を表す。Ｒ₀は、直鎖、分岐あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。
Ａ⁺は、Ｓ⁺又はＩ⁺を表す。
Ｂ^-は、ＣＨ₃ＣＯＯ^-、Ｃ₂Ｈ₅ＣＯＯ^-、又はＣ₃Ｈ₇ＣＯＯ^-を表す。
ｍは、２又は３を表す。
（ａ）の樹脂が、フェノール性水酸基を含有するアルカリ可溶性樹脂の該フェノール性水酸基の少なくとも一部が上記一般式（II）で表される酸分解性基で保護されている樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
有機塩基性化合物を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
（ｄ）の溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルの２種類を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
請求項１〜７のいずれかに記載の組成物により膜を形成し、当該膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。