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JPH11352692A - Resist composition - Google Patents

Resist composition

Info

Publication number
JPH11352692A
JPH11352692A JP10155479A JP15547998A JPH11352692A JP H11352692 A JPH11352692 A JP H11352692A JP 10155479 A JP10155479 A JP 10155479A JP 15547998 A JP15547998 A JP 15547998A JP H11352692 A JPH11352692 A JP H11352692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
hydroxystyrene
carbon atoms
polymer
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10155479A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobunori Abe
信紀 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Zeon Co Ltd filed Critical Nippon Zeon Co Ltd
Priority to JP10155479A priority Critical patent/JPH11352692A/en
Publication of JPH11352692A publication Critical patent/JPH11352692A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resist composition superior in the resist characteristics and to enable stable superior resolution to be obtained in electro beam allowing by using a polymer obtained by combining an acid-instable group with a copolymer of a hydroxystyrene derivative with an acrylonitile and its derivative. SOLUTION: This resist composition contains the polymer having repeating structural units represented by formula I-III and the radiation-sensitive compound to be allowed to produce an by irradiation with activated radiation. In formulae I-III, each of R<1> -R<3> and R<5> and R<6> is, independently, an H or halogen atom or a 1-4C optionally substituted alkyl or nitro group; R<4> is an acid-instable group or a group having this; and each of x and y and z is a proportion of each structural unit and 0<x<1, 0<y<1, and 0<z<1, and x+y+z=1 and each is an optional number. This polymer has an average molecular weight of 1,000-100,000, preferably, 2,000-50,000 in terms of polystyrene.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線感応性組成
物に関し、さらに詳しくは、エキシマレーザーなどの遠
紫外線、X線、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線
といった放射線を用いる半導体素子の超微細加工に有用
なレジストとして好適な放射線感応性組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation-sensitive composition, and more particularly, to a semiconductor device using radiation such as far ultraviolet rays such as excimer lasers, charged particles such as X-rays, electron beams and ion beams. The present invention relates to a radiation-sensitive composition suitable as a resist useful for fine processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子を製造する場合、シリコンウ
エハ表面にレジストを塗布して感光膜をつくり、光を照
射して潜像を形成し、ついでそれを現像してネガまたは
ポジの画像を形成するフォトリソグラフィー技術に依っ
て画像を得ている。ところで、IC、LSI、さらにV
LSIへと半導体の高集積化、高密度化、小型化に伴っ
て0.5μ以下の微細パターンを形成する技術が要求さ
れている。しかしながら近紫外線、可視光線を用いる従
来のリソグラフィーでは精度よく、0.5μm以下の微
細パターンを形成することはきわめて困難であり、歩留
りの低下も著しい。このため、波長350〜450nm
の近紫外線光を利用する従来のフォトリソグラフィーに
替えて、露光の解像度を高めるために、波長の短い遠紫
外線(短波長紫外線)、クリプトンフルオライドレーザ
ー光(KrFエキシマレーザー光;波長248nm)や
電子線などを用いるリソグラフィー技術が研究されてい
る。従来の近紫外線光を利用するリソグラフィーには、
基材高分子としてノボラック樹脂が使用されているが、
この樹脂は波長350〜450nmの紫外線光に対する
透過率は良好なものの、それより短波長の遠紫外線やK
rFエキシマレーザー光に対しては透過率が極端に悪化
するため、基材高分子としてノボラック樹脂を使用した
場合には、充分な感度が得られない、パターン形状が悪
いといった問題点が知られている。透過率の悪さを改良
する目的で、基材高分子としてポリビニルフェノール誘
導体を用いる化学増幅系レジストが検討されている(特
公平2−27660号公報)が、それでもパターン形状
や解像性についてはその要求を満足させるには至ってい
ない。また、最近の例として、より透過率を向上させる
ことを目的とした水素添加ポリビニルフェノール誘導体
を基材高分子として用いる方法(特開平5−24967
3号公報など)が知られている。この改良により解像性
の改善が認められるものの、より高度化しているレジス
トの要求特性、特に解像性やパターン形状に対しては、
更なる改良が求められている。また、近年微細加工のた
めに電子線による描画技術が注目されている。しかしな
がら、上述した化学増幅型の遠紫外線露光用レジストが
電子線露光用レジストとして転用される程度であり、電
子線描画に適したレジスト組成物の開発が求められてい
るのが現状である。
2. Description of the Related Art When manufacturing semiconductor devices, a resist is applied to the surface of a silicon wafer to form a photosensitive film, a latent image is formed by irradiating light, and then developed to form a negative or positive image. An image is obtained by photolithography technology. By the way, IC, LSI, and V
With the increasing integration, density, and miniaturization of semiconductors in LSI, a technology for forming a fine pattern of 0.5 μm or less is required. However, it is extremely difficult to accurately form a fine pattern of 0.5 μm or less by conventional lithography using near-ultraviolet light and visible light, and the yield is remarkably reduced. Therefore, the wavelength of 350 to 450 nm
Instead of conventional photolithography using near-ultraviolet light, in order to increase the resolution of exposure, far-ultraviolet light (short-wavelength ultraviolet light) having a short wavelength, krypton fluoride laser light (KrF excimer laser light; wavelength of 248 nm) or electron Lithography technology using lines and the like has been studied. Lithography using conventional near-ultraviolet light
Novolak resin is used as the base polymer,
Although this resin has a good transmittance for ultraviolet light having a wavelength of 350 to 450 nm, it has a shorter wavelength such as far ultraviolet light and K.
Since the transmittance for rF excimer laser light is extremely deteriorated, when novolak resin is used as the base polymer, there are known problems that sufficient sensitivity cannot be obtained and the pattern shape is poor. I have. For the purpose of improving the poor transmittance, a chemically amplified resist using a polyvinyl phenol derivative as a base polymer has been studied (Japanese Patent Publication No. 2-27660), but the pattern shape and resolution still remain. It has not been able to satisfy the demand. Further, as a recent example, a method using a hydrogenated polyvinylphenol derivative as a base polymer for the purpose of further improving the transmittance (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-24967).
No. 3 is known. Although the resolution is improved by this improvement, the required properties of the more advanced resist, especially the resolution and pattern shape,
Further improvements are required. In recent years, drawing techniques using electron beams have attracted attention for fine processing. However, the above-mentioned resist for chemical amplification type far-ultraviolet light exposure is only diverted as a resist for electron beam exposure, and the development of a resist composition suitable for electron beam drawing is currently required.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術のもと
で、発明者らは、前記の問題を解決すべく鋭意研究した
結果、ヒドロキシスチレン系化合物とアクリロニトリル
およびその誘導体との共重合体に酸不安定性基が結合し
た重合体を用いるとレジスト特性に優れたレジスト組成
物が得られること、さらに、このレジストは、遠紫外線
露光ばかりでなく電子線描画にも優れた解像性を安定し
て実現させることが可能であること見出し、この知見に
基づき本発明を完成するに到った。
Under these prior arts, the inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a copolymer of a hydroxystyrene-based compound and acrylonitrile and a derivative thereof has an acid. The use of a polymer having an unstable group enables a resist composition having excellent resist properties to be obtained.Furthermore, this resist stably has excellent resolution not only for far-ultraviolet light exposure but also for electron beam writing. They have found that it can be realized, and have completed the present invention based on this finding.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、一般式(1)、(2)および(3)で表される繰り
返し構造単位を有する重合体と活性化放射線に照射され
ると酸を生成する放射線感応性成分(以下、酸発生剤と
いう)とを含有することを特徴とするレジスト組成物が
提供される。
Thus, according to the present invention, when a polymer having a repeating structural unit represented by the general formulas (1), (2) and (3) is irradiated with activating radiation, A resist composition comprising a radiation-sensitive component that generates an acid (hereinafter, referred to as an acid generator) is provided.

【0005】[0005]

【化4】 Embedded image

【化5】 Embedded image

【化6】 Embedded image

【0006】(式(1)〜(3)中、R〜R
、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4の
置換可アルキル基、ハロゲン原子またはニトロ基であ
り、Rは酸不安定性基あるいは酸不安定性基を含む基
である。x、yおよびzは各構造単位の割合を表し、0
<x<1、0<y<1、0<z<1、x+y+z=1の
任意の数である。)
(In the formulas (1) to (3), R 1 to R 3 ,
R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom or a nitro group, and R 4 is an acid labile group or a group containing an acid labile group. x, y and z represent the proportion of each structural unit, and 0
<X <1, 0 <y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1. )

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明で用いられる重合体は、前記式(1)、(2)お
よび(3)で表される繰り返し構造単位を必須の構成単
位として有している重合体である。この重合体は、ブロ
ック共重合体であってもランダム共重合体であってもよ
い。この重合体のポリスチレン換算重量平均分子量(以
下、重量平均分子量という)は、下限が通常1,00
0、好ましくは2,000であり、上限は通常100,
000、好ましくは50,000である。重量平均分子
量が低い場合にはレジストの耐熱性が低下したり膜減り
が大きくなったりし、逆に大きい場合には解像性の低下
などが認められ、いずれも好ましくない。また、重合体
の分散度(Mw/Mn)は通常1.0〜3.0、好まし
くは1.0〜2.2である。分散度がこの範囲より大き
な場合には、解像性の低下が認められ好ましくない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polymer used in the present invention is a polymer having the repeating structural units represented by the formulas (1), (2) and (3) as essential structural units. This polymer may be a block copolymer or a random copolymer. The lower limit of the weight average molecular weight of this polymer in terms of polystyrene (hereinafter referred to as weight average molecular weight) is usually 1,000.
0, preferably 2,000, with an upper limit of usually 100,
000, preferably 50,000. When the weight-average molecular weight is low, the heat resistance of the resist is reduced or the film is greatly reduced. On the other hand, when the weight-average molecular weight is large, the resolution is lowered, and both are not preferred. The degree of dispersion (Mw / Mn) of the polymer is usually from 1.0 to 3.0, preferably from 1.0 to 2.2. If the degree of dispersion is larger than this range, the resolution is undesirably reduced.

【0008】式(1)、(2)および(3)においてR
〜R、R、Rの具体例としては、水素原子;メ
チル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、
n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基などの炭素
数1〜4のアルキル基やこのようなアルキル基のひとつ
以上の水素原子がハロゲン原子、アルコキシ基等で置換
された置換可アルキル基;フッ素、塩素、臭素、ヨウ素
などのハロゲン原子;ニトロ基が挙げられる。これらの
なかでも特に重合のし易さの点から水素原子、メチル基
が好ましい。
In formulas (1), (2) and (3), R
Specific examples of 1 to R 3 , R 5 , and R 6 include a hydrogen atom; a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group,
an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as an n-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, or a substitutable alkyl obtained by substituting at least one hydrogen atom of such an alkyl group with a halogen atom, an alkoxy group, or the like; Groups; halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; and nitro groups. Among these, a hydrogen atom and a methyl group are particularly preferred from the viewpoint of easiness of polymerization.

【0009】式(2)におけるRは酸により分解され
る酸不安定性基として機能する限り如何なる基であって
もよい。特に−A−C(=O)O−R(Aは単結合ま
たは2価の有機基であり、Rは炭素数4〜10のアル
キル基、炭素数5〜10の置換アリル基、炭素数7〜1
2の置換可ベンジル基、または炭素数4〜10のシクロ
オキサアルキル基、シクロオキサアルケニル基、シクロ
オキソアルキル基あるいはシクロオキソアルケニル基で
ある。)で表される基は好ましく、とりわけ好ましくは
−CRC(=O)O−Rで表される基(R
よびRは前記Rと同じ)や−C(=O)O−R
表される基である。またR〜Rとして好ましいの
は、水素原子、メチル基、エチル基であり、 Rとし
て好ましいのは炭素数4〜6の分岐(特に3級に分岐)
したアルキル基や炭素数5〜8の置換アリル基、炭素数
8〜10に置換可ベンジル基である。また置換アリル基
はアリル基の水素原子の代わりに炭素数1〜3のアルキ
ル基が1個以上、好ましくは2〜4個結合したものであ
る。同様に置換可ベンジル基は、ベンジル位基の水素原
子の代わりに炭素数1〜3のアルキル基が1個、好まし
くは2個結合したものである。
R 4 in the formula (2) may be any group as long as it functions as an acid labile group which is decomposed by an acid. In particular, -AC (= O) O-R 9 (A is a single bond or a divalent organic group, and R 9 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a substituted allyl group having 5 to 10 carbon atoms, Number 7-1
2 is a substitutable benzyl group, or a cyclooxaalkyl group, a cyclooxaalkenyl group, a cyclooxoalkyl group or a cyclooxoalkenyl group having 4 to 10 carbon atoms. Group is preferably represented by), especially preferably -CR 7 R 8 C (= O ) O-R 9 , a group represented by (R 7 and R 8 are the same as R 9) and -C (= O ) A group represented by OR 9 . Further, R 7 to R 8 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and R 9 is preferably a branched having 4 to 6 carbon atoms (particularly, a tertiary branch).
And a substituted allyl group having 5 to 8 carbon atoms, and a benzyl group capable of being substituted with 8 to 10 carbon atoms. The substituted allyl group is a group in which one or more, preferably 2 to 4 alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms are bonded instead of the hydrogen atoms of the allyl group. Similarly, the substitutable benzyl group is one in which one, preferably two, alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms are bonded in place of the hydrogen atom of the benzyl group.

【0010】合成のしやすさなどの点からは、t−ブチ
ルオキシカルボニル基、t−アミルオキシカルボニル
基、1−メチル−1−シクロプロピルエチルオキシカル
ボニル基、2−メチル−2−アダマンチルオキシカルボ
ニル基などのアルキルオキシカルボニル基;1,1−ジ
メチル−2−プロペニルオキシカルボニル基、1−メチ
ル−2−ブテニルオキシカルボニル基、3−メチル−2
−ブテニルオキシカルボニル基などのアルケニルオキシ
カルボニル基;2−テトラヒドロフラニル基、2−テト
ラヒドロピラニル基、2−(2,3−ジヒドロフラニ
ル)基、2−(2,3−ジヒドロ−4H−ピラニル)基
などのヘテロ原子含有環状有機基;1−エトキシエチル
基などのアルコキシアルキル基;t−ブチルオキシカル
ボニルメチル基、t−アミルオキシカルボニルメチル
基、1−メチル−1−シクロプロピルエチルオキシカル
ボニルメチル基、2−メチル−2−アダマンチルオキシ
カルボニルメチル基などのアルキルオキシカルボニルア
ルキル基;1,1−ジメチル−2−プロペニルオキシカ
ルボニルメチル基、1−メチル−2−ブテニルオキシカ
ルボニルメチル基、3−メチル−2−ブテニルオキシカ
ルボニルメチル基などのアルケニルオキシカルボニルオ
キシアルキル基;2−テトラヒドロフラニルオキシカル
ボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカル
ボニルメチル基、2−(2,3−ジヒドロフラニル)オ
キシカルボニルメチル基、2−(2,3−ジヒドロ−4
H−ピラニル)オキシカルボニルメチル基などのヘテロ
原子含有環結合オキシカルボニルメチル基;1−エトキ
シエチルオキシカルボニルメチル基などが好ましく、同
時にレジスト特性も好ましい例としてあげられる。
From the viewpoint of ease of synthesis, t-butyloxycarbonyl, t-amyloxycarbonyl, 1-methyl-1-cyclopropylethyloxycarbonyl, 2-methyl-2-adamantyloxycarbonyl Alkyloxycarbonyl groups such as a group; 1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonyl group, 1-methyl-2-butenyloxycarbonyl group, 3-methyl-2
Alkenyloxycarbonyl groups such as -butenyloxycarbonyl group; 2-tetrahydrofuranyl group, 2-tetrahydropyranyl group, 2- (2,3-dihydrofuranyl) group, 2- (2,3-dihydro-4H- A heteroatom-containing cyclic organic group such as a pyranyl) group; an alkoxyalkyl group such as a 1-ethoxyethyl group; a t-butyloxycarbonylmethyl group, a t-amyloxycarbonylmethyl group, a 1-methyl-1-cyclopropylethyloxycarbonyl Alkyloxycarbonylalkyl groups such as methyl group and 2-methyl-2-adamantyloxycarbonylmethyl group; 1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyl group, 1-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyl group, 3 -Methyl-2-butenyloxycarbonylmethyl group and the like Alkenyloxycarbonyloxyalkyl group; 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2- (2,3-dihydrofuranyl) oxycarbonylmethyl group, 2- (2,3-dihydro -4
A hetero atom-containing ring-bonded oxycarbonylmethyl group such as an H-pyranyl) oxycarbonylmethyl group; a 1-ethoxyethyloxycarbonylmethyl group and the like are preferable, and the resist characteristics are also preferable examples.

【0011】これらのなかでもとりわけ好ましい基の具
体例としては、アルキルオキシカルボニルメチル基、ア
ルケニルオキシカルボニルメチル基、ヘテロ原子含有環
結合オキシカルボニルメチル基、アルコキシアルキルオ
キシカルボニルメチル基などのオキシカルボニルメチル
基を有するもの、特にアルキルオキシカルボニルメチル
基を有するものを例示することができる。
Specific examples of particularly preferable groups among these include oxycarbonylmethyl groups such as alkyloxycarbonylmethyl group, alkenyloxycarbonylmethyl group, heteroatom-containing ring-bonded oxycarbonylmethyl group, and alkoxyalkyloxycarbonylmethyl group. And especially those having an alkyloxycarbonylmethyl group.

【0012】式(1)、(2)および(3)で表される
繰り返し構造単位の割合はそれぞれx、y、zで表され
る。式(1)で表される繰り返し構造単位の割合xが少
ないと解像性の低下、パターン形状の悪化を招き、逆に
多すぎるとレジスト膜のアルカリ溶解速度が大きくなり
残膜率が低下する、コントラストが低下するなどの傾向
があり、いずれも好ましくない。式(2)で表される繰
り返し構造単位の割合yが少ないと現像液に対するレジ
スト未露光部の溶解性が増大し、解像性の悪化を招き、
逆に多すぎると解像性の低下、パターン形状の悪化を招
く。また、式(3)で表される繰り返し構造単位の割合
zが多い場合には感度、解像性が低下し、ドライエッチ
ング耐性も低下する。
The proportions of the repeating structural units represented by the formulas (1), (2) and (3) are represented by x, y and z, respectively. If the proportion x of the repeating structural unit represented by the formula (1) is small, the resolution is reduced and the pattern shape is deteriorated. Conversely, if the proportion x is too large, the alkali dissolution rate of the resist film is increased and the residual film ratio is reduced. , And the contrast tends to decrease, which is not preferable. When the proportion y of the repeating structural unit represented by the formula (2) is small, the solubility of the unexposed portion of the resist in the developing solution increases, resulting in deterioration of resolution.
Conversely, if the amount is too large, the resolution is reduced and the pattern shape is deteriorated. When the proportion z of the repeating structural unit represented by the formula (3) is large, the sensitivity and the resolution are reduced, and the dry etching resistance is also reduced.

【0013】したがって、重合体中の構成単位の合計が
1であるとき、式(1)で表される単位の割合xは、下
限が通常0.3以上、好ましくは0.4以上、より好ま
しくは0.5以上であり、上限は通常0.95未満、好
ましくは0.85以下、より好ましくは0.8以下であ
り、式(2)で表される単位の割合yは、下限が通常
0.05以上、好ましくは0.07以上、より好ましく
は0.1以上であり、上限は通常0.5未満、好ましく
は0.45以下、より好ましくは0.4以下である。ま
た、式(3)で表される単位の割合zは、下限が通常
0.03以上、好ましくは0.05以上、より好ましく
は0.07以上であり、上限は通常0.5未満、好まし
くは0.45以下、より好ましくは0.4以下である。
Therefore, when the total of the structural units in the polymer is 1, the lower limit of the proportion x of the unit represented by the formula (1) is usually at least 0.3, preferably at least 0.4, more preferably Is 0.5 or more, the upper limit is usually less than 0.95, preferably 0.85 or less, more preferably 0.8 or less. The lower limit of the proportion y of the unit represented by the formula (2) is usually It is at least 0.05, preferably at least 0.07, more preferably at least 0.1, and the upper limit is usually less than 0.5, preferably at most 0.45, more preferably at most 0.4. The lower limit of the proportion z of the unit represented by the formula (3) is usually at least 0.03, preferably at least 0.05, more preferably at least 0.07, and the upper limit is usually less than 0.5, preferably at least 0.5. Is 0.45 or less, more preferably 0.4 or less.

【0014】本発明で重合体成分として用いられる前記
式(1)、(2)および(3)で表される繰り返し構造
単位を含有する重合体は各構造単位を与える単量体をラ
ジカル重合、カチオン重合、アニオン重合などの常法に
より重合する方法などが挙げられる。このほか、上述し
た各構造単位を与える単量体そのものでなくとも脱保護
や置換などの方法によって官能基を変化させることが可
能な前駆体をこれらの重合法によって重合し、後処理す
ることもできる。例えば、ヒドロキシスチレン由来の構
造単位を有する重合体を製造するに際して、ヒドロキシ
スチレンそのものではなくアセトキシスチレンを前駆体
として用い他の単量体と共重合に付すこともできる。
The polymer containing the repeating structural units represented by the formulas (1), (2) and (3) used as the polymer component in the present invention is obtained by subjecting a monomer giving each structural unit to radical polymerization, Examples of the method include polymerization by a conventional method such as cationic polymerization and anionic polymerization. In addition, it is also possible to polymerize a precursor capable of changing a functional group by a method such as deprotection or substitution without using the monomer itself that provides each of the above-described structural units by these polymerization methods, and to perform post-treatment. it can. For example, when producing a polymer having a structural unit derived from hydroxystyrene, it is possible to copolymerize with another monomer using acetoxystyrene as a precursor instead of hydroxystyrene itself.

【0015】次式(4)で表されるヒドロキシスチレン
系単量体と次式(5)で表されるアクリロニトリルとを
共重合させて共重合体を得たのち、Rで表される酸不
安定性基を含有する化合物のハロゲン化物などを共重合
体と反応させるなどの常法によって、式(4)由来の一
部のヒドロキシル基の酸素原子に前記式(2)中のR
で表される基を導入する方法が挙げられる。
Hydroxystyrene represented by the following formula (4)
System monomer and acrylonitrile represented by the following formula (5)
After copolymerization to obtain a copolymer, R4Acidic acid represented by
Copolymerization of halides of compounds containing stable groups
One of the formulas (4)
In the above formula (2), the oxygen atom of the hydroxyl group 4
A method of introducing a group represented by

【0016】[0016]

【化7】 (式(4)中、R11、R12はそれぞれ独立に水素原
子、炭素数1〜4の置換可アルキル基、ハロゲン原子ま
たはニトロ基である)
Embedded image (In the formula (4), R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom or a nitro group.)

【0017】[0017]

【化8】 (式(5)中、R13は水素原子、炭素数1〜4の置換
可アルキル基、ハロゲン原子またはニトロ基である)
Embedded image (In the formula (5), R 13 is a hydrogen atom, a C1-C4 substitutable alkyl group, a halogen atom or a nitro group.)

【0018】式(4)で表される単量体としては、4−
ヒドロキシスチレン、3−ヒドロキシスチレン、2−ヒ
ドロキシスチレン、α−メチル−4−ヒドロキシスチレ
ン、α−メチル−3−ヒドロキシスチレン、α−メチル
−2−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシ−3−メチ
ルスチレン、2−ヒドロキシ−4−メチルスチレンなど
が挙げられる。これらの中でも、酸不安定性基の導入の
しやすさ、パターン形状の良さなどから4−ヒドロキシ
スチレンが特に好ましい。
The monomer represented by the formula (4) includes 4-
Hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 2-hydroxystyrene, α-methyl-4-hydroxystyrene, α-methyl-3-hydroxystyrene, α-methyl-2-hydroxystyrene, 4-hydroxy-3-methylstyrene, -Hydroxy-4-methylstyrene and the like. Among these, 4-hydroxystyrene is particularly preferable from the viewpoint of easy introduction of an acid labile group and good pattern shape.

【0019】式(5)で表される単量体としては、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリ
ロニトリル、α−ブロモアクリロニトリル、α−ニトロ
アクリロニトリルなどが例示される。
Examples of the monomer represented by the formula (5) include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-bromoacrylonitrile, α-nitroacrylonitrile and the like.

【0020】本発明で用いる重合体の具体例としては、
4−(置換アリルオキシカルボニルメチルオキシ)スチ
レン/4−ヒドロキシスチレン/(メタ)アクリロニト
リル共重合体、4−(3級アルキルオキシカルボニルメ
チルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/(メ
タ)アクリロニトリル共重合体、4−(置換アリルオキ
シカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレ
ン/(メタ)アクリロニトリル共重合体、4−(3級ア
ルキルオキシカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロ
キシスチレン/(メタ)アクリロニトリル共重合体など
が好適に用いられる。
Specific examples of the polymer used in the present invention include:
4- (substituted allyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer, 4- (tertiary alkyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer , 4- (substituted allyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer, 4- (tertiary alkyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer Is preferably used.

【0021】4−(置換アリルオキシカルボニルメチル
オキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/(メタ)
アクリロニトリル共重合体としては、4−(3−メチル
−2−ブテニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレ
ン/4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル共重
合体、4−(1−メチル−2−ブテニルオキシカルボニ
ルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
メタクリロニトリル共重合体、4−(1,1−ジメチル
−2−プロペニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチ
レン/4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル共
重合体、4−(3−メチル−2−ブテニルオキシカルボ
ニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン
/アクリロニトリル共重合体、4−(1−メチル−2−
ブテニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレン/4
−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリル共重合体、4
−(1,1−ジメチル−2−プロペニルオキシカルボニ
ルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
アクリロニトリル共重合体などが挙げられる。
4- (substituted allyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth)
Examples of the acrylonitrile copolymer include 4- (3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer and 4- (1-methyl-2-butenyloxycarbonyl) Methyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene /
Methacrylonitrile copolymer, 4- (1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, 4- (3-methyl-2-butenyloxy) Carbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer, 4- (1-methyl-2-
(Butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4
-Hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer, 4
-(1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene /
Acrylonitrile copolymer and the like can be mentioned.

【0022】4−(3級アルキルオキシカルボニルメチ
ルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/(メ
タ)アクリロニトリル共重合体としては、t−ブチルオ
キシカルボニルメチルオキシスチレン/4−ヒドロキシ
スチレン/メタクリロニトリル共重合体、t−ブチルオ
キシカルボニルメチルオキシスチレン/4−ヒドロキシ
スチレン/アクリロニトリル共重合体、t−アミルオキ
シカルボニルメチルオキシスチレン/4−ヒドロキシス
チレン/メタクリロニトリル共重合体、t−アミルオキ
シカルボニルメチルオキシスチレン/4−ヒドロキシス
チレン/アクリロニトリル共重合体などが挙げられる。
The 4- (tertiary alkyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer includes t-butyloxycarbonylmethyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer. Copolymer, t-butyloxycarbonylmethyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer, t-amyloxycarbonylmethyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, t-amyloxycarbonylmethyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer and the like.

【0023】4−(置換アリルオキシカルボニルオキ
シ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/(メタ)アク
リロニトリル共重合体としては、4−(3−メチル−2
−ブテニルオキシカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン/メタクリロニトリル共重合体、4−
(1−メチル−2−ブテニルオキシカルボニルオキシ)
スチレン/4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリ
ル共重合体、4−(1,1−ジメチル−2−プロペニル
オキシカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシス
チレン/メタクリロニトリル共重合体、4−(3−メチ
ル−2−ブテニルオキシカルボニルオキシ)スチレン/
4−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリル共重合体、
4−(1−メチル−2−ブテニルオキシカルボニルオキ
シ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/アクリロニト
リル共重合体、4−(1,1−ジメチル−2−プロペニ
ルオキシカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシ
スチレン/アクリロニトリル共重合体などが挙げられ
る。
The 4- (substituted allyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer includes 4- (3-methyl-2)
-Butenyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, 4-
(1-methyl-2-butenyloxycarbonyloxy)
Styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, 4- (1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, 4- (3-methyl -2-butenyloxycarbonyloxy) styrene /
4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer,
4- (1-methyl-2-butenyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer, 4- (1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / Acrylonitrile copolymer and the like can be mentioned.

【0024】4−(3級アルキルオキシカルボニルオキ
シ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/(メタ)アク
リロニトリル共重合体としては、t−ブチルオキシカル
ボニルオキシスチレン/4−ヒドロキシスチレン/メタ
クリロニトリル共重合体、t−ブチルオキシカルボニル
オキシスチレン/4−ヒドロキシスチレン/アクリロニ
トリル共重合体、t−アミルオキシカルボニルオキシス
チレン/4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル
共重合体、t−アミルオキシカルボニルオキシスチレン
/4−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリル共重合体
などが挙げられる。
Examples of 4- (tertiary alkyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / (meth) acrylonitrile copolymer include t-butyloxycarbonyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, t-butyloxycarbonyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer, t-amyloxycarbonyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer, t-amyloxycarbonyloxystyrene / 4-hydroxystyrene / Acrylonitrile copolymer.

【0025】本発明において用いられる酸発生剤(以
下、PAGという)は、活性化放射線に露光されるとブ
レンステッド酸またはルイス酸を発生する物質であれば
特に制限はなく、オニウム塩、ハロゲン化有機化合物、
キノンジアジド化合物、α,α’−ビス(スルホニル)
ジアゾメタン系化合物、α−カルボニル−α’−スルホ
ニルジアゾメタン系化合物、スルホン化合物、有機酸エ
ステル化合物、有機酸アミド化合物、有機酸イミド化合
物など公知のものを用いることができる。
The acid generator (PAG) used in the present invention is not particularly limited as long as it generates a Bronsted acid or a Lewis acid when exposed to activating radiation. Organic compounds,
Quinonediazide compound, α, α'-bis (sulfonyl)
Known compounds such as diazomethane compounds, α-carbonyl-α′-sulfonyldiazomethane compounds, sulfone compounds, organic acid ester compounds, organic acid amide compounds, and organic acid imide compounds can be used.

【0026】オニウム塩としては、ジアゾニウム塩、ア
ンモニウム塩、ジフェニルヨードニウム トリフレー
ト、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム ト
リフレート、ジフェニルヨードニウム トシレート、ビ
ス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム トシレー
ト、ジフェニルヨードニウム 4−ニトロベンゼンスル
ホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウ
ム 4−ニトロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨー
ドニウム パーフルオロブタンスルホネート、ビス(4
−t−ブチルフェニル)ヨードニウム パーフルオロブ
タンスルホネート、ジフェニルヨードニウム アミドス
ルフェート、ジフェニルヨードニウム N−メチルアミ
ドスルフェート、ジフェニルヨードニウム N−シクロ
ヘキシルアミドスルフェート、ジフェニルヨードニウム
N−フェニルアミドスルフェート、ビス(4−t−ブ
チルフェニル)ヨードニウム アミドスルフェート、ビ
ス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム N−メチ
ルアミドスルフェート、ビス(4−t−ブチルフェニ
ル)ヨードニウム N−シクロヘキシルアミドスルフェ
ート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム
N−フェニルアミドスルフェート、4−メトキシジフェ
ニルヨードニウム アミドスルフェート、4−メトキシ
ジフェニルヨードニウム N−メチルアミドスルフェー
ト、4−メトキシジフェニルヨードニウム N−シクロ
ヘキシルアミドスルフェート、4−メトキシジフェニル
ヨードニウム N−フェニルアミドスルフェートなどの
ヨードニウム塩などが挙げられる。
Examples of onium salts include diazonium salts, ammonium salts, diphenyliodonium triflate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium triflate, diphenyliodonium tosylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium tosylate, and diphenyliodonium. 4-nitrobenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 4-nitrobenzenesulfonate, diphenyliodonium perfluorobutanesulfonate, bis (4
-T-butylphenyl) iodonium perfluorobutanesulfonate, diphenyliodonium amide sulfate, diphenyliodonium N-methylamide sulfate, diphenyliodonium N-cyclohexylamide sulfate, diphenyliodonium N-phenylamide sulfate, bis (4-t -Butylphenyl) iodonium amide sulfate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium N-methylamide sulfate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium N-cyclohexylamide sulfate, bis (4-t-butyl) Phenyl) iodonium
N-phenylamide sulfate, 4-methoxydiphenyliodonium amide sulfate, 4-methoxydiphenyliodonium N-methylamide sulfate, 4-methoxydiphenyliodonium N-cyclohexylamide sulfate, 4-methoxydiphenyliodonium N-phenylamidosulfate And iodonium salts such as fate.

【0027】このほか、トリフェニルスルホニウム ト
リフレート、4−t−ブチルトリフェニルスルホニウム
トリフレート、トリフェニルスルホニウム トシレー
ト、4−t−ブチルトリフェニルスルホニウム トシレ
ート、トリフェニルスルホニウム 4−ニトロベンゼン
スルホネート、4−t−ブチルトリフェニルスルホニウ
ム 4−ニトロベンゼンスルホネート、トリフェニルス
ルホニウム パーフルオロブタンスルホネート、4−t
−ブチルトリフェニルスルホニウム パーフルオロブタ
ンスルホネート、トリフェニルスルホニウム アミドス
ルフェート、トリフェニルスルホニウム N−メチルア
ミドスルフェート、トリフェニルスルホニウム N−シ
クロヘキシルアミドスルフェート、トリフェニルスルホ
ニウムN−フェニルアミドスルフェートトリフェニルス
ルホニウム、4−t−ブチルトリフェニルスルホニウム
アミドスルフェート、4−t−ブチルトリフェニルス
ルホニウム N−メチルアミドスルフェート、4−t−
ブチルトリフェニルスルホニウム N−シクロヘキシル
アミドスルフェート、4−t−ブチルトリフェニルスル
ホニウム N−フェニルアミドスルフェートトリフェニ
ルスルホニウム、4−メチルトリフェニルスルホニウム
アミドスルフェート、4−メチルトリフェニルスルホ
ニウム N−メチルアミドスルフェート、4−メチルト
リフェニルスルホニウム N−シクロヘキシルアミドス
ルフェート、4−メチルトリフェニルスルホニウム N
−フェニルアミドスルフェートトリフェニルスルホニウ
ム、4−メトキシトリフェニルスルホニウム アミドス
ルフェート、4−メトキシトリフェニルスルホニウム
N−メチルアミドスルフェート、4−メトキシトリフェ
ニルスルホニウム N−シクロヘキシルアミドスルフェ
ート、4−メトキシトリフェニルスルホニウム N−フ
ェニルアミドスルフェートトリフェニルスルホニウムな
どのスルホニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム
塩、オキソニウム塩なども挙げられる。
In addition, triphenylsulfonium triflate, 4-t-butyltriphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium tosylate, 4-t-butyltriphenylsulfonium tosylate, triphenylsulfonium 4-nitrobenzenesulfonate, 4-t- Butyltriphenylsulfonium 4-nitrobenzenesulfonate, triphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate, 4-t
-Butyltriphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium amide sulfate, triphenylsulfonium N-methylamide sulfate, triphenylsulfonium N-cyclohexylamide sulfate, triphenylsulfonium N-phenylamide sulfate triphenylsulfonium, 4-t-butyltriphenylsulfonium amide sulfate, 4-t-butyltriphenylsulfonium N-methylamidosulfate, 4-t-
Butyltriphenylsulfonium N-cyclohexylamide sulfate, 4-t-butyltriphenylsulfonium N-phenylamide sulfate triphenylsulfonium, 4-methyltriphenylsulfonium amide sulfate, 4-methyltriphenylsulfonium N-methylamidesulfate Fate, 4-methyltriphenylsulfonium N-cyclohexylamide sulfate, 4-methyltriphenylsulfonium N
-Phenylamide sulfate triphenylsulfonium, 4-methoxytriphenylsulfonium amide sulfate, 4-methoxytriphenylsulfonium
N-methylamide sulfate, 4-methoxytriphenylsulfonium N-cyclohexylamide sulfate, 4-methoxytriphenylsulfonium N-phenylamide sulfate triphenylsulfonium and other sulfonium salts, phosphonium salts, arsonium salts, oxonium salts and the like No.

【0028】ハロゲン化有機化合物としては、ハロゲン
含有オキサジアゾール系化合物、ハロゲン含有トリアジ
ン系化合物、ハロゲン含有アセトフェノン系化合物、ハ
ロゲン含有ベンゾフェノン系化合物、ハロゲン含有スル
ホキサイド系化合物、ハロゲン含有スルホン系化合物、
ハロゲン含有チアゾール系化合物、ハロゲン含有オキサ
ゾール系化合物、ハロゲン含有トリアゾール化合物、ハ
ロゲン含有2−ピロン系化合物、その他ハロゲン含有ヘ
テロ環状化合物、ハロゲン含有脂肪族炭化水素化合物、
ハロゲン含有芳香族炭化水素化合物、スルフェニルハラ
イド化合物などが挙げられる。
Examples of the halogenated organic compound include a halogen-containing oxadiazole compound, a halogen-containing triazine compound, a halogen-containing acetophenone compound, a halogen-containing benzophenone compound, a halogen-containing sulfoxide compound, a halogen-containing sulfone compound,
Halogen-containing thiazole compounds, halogen-containing oxazole compounds, halogen-containing triazole compounds, halogen-containing 2-pyrone compounds, other halogen-containing heterocyclic compounds, halogen-containing aliphatic hydrocarbon compounds,
Examples thereof include a halogen-containing aromatic hydrocarbon compound and a sulfenyl halide compound.

【0029】キノンジアジド化合物の具体例としては、
1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エ
ステル、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン
酸エステル、2,1−ナフトキノンジアジド−4−スル
ホン酸エステル、2,1−ベンゾキノンジアジド−5−
スルホン酸エステルのようなキノンジアジド誘導体のス
ルホン酸エステルなどが挙げられる。
Specific examples of the quinonediazide compound include:
1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,1-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid Ester, 2,1-benzoquinonediazide-5
And sulfonic acid esters of quinonediazide derivatives such as sulfonic acid esters.

【0030】α,α−ビス(スルホニル)ジアゾメタン
系化合物としては、未置換、対称的にまたは非対称的に
置換されたアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、
芳香族基、またはヘテロ環状基を有するα,α’−ビス
(スルホニル)ジアゾメタンなどが挙げられる。α−カ
ルボニル−α−スルホニルジアゾメタン系化合物の具体
例としては、未置換、対称的にまたは非対称的に置換さ
れたアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族
基、またはヘテロ環状基を有するα−カルボニル−α’
−スルホニルジアゾメタンなどが挙げられる。
Examples of the α, α-bis (sulfonyl) diazomethane compound include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl and the like.
Α, α′-bis (sulfonyl) diazomethane having an aromatic group or a heterocyclic group is exemplified. Specific examples of the α-carbonyl-α-sulfonyldiazomethane-based compound include an unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, or heterocyclic group-containing α-carbonyl-α-sulfonyldiazomethane-based compound. Carbonyl-α '
-Sulfonyldiazomethane and the like.

【0031】スルホン化合物の具体例としては、未置
換、対称的にまたは非対称的に置換されたアルキル基、
アルケニル基、アラルキル基、芳香族基、またはヘテロ
環状基を有するスルホン化合物、ジスルホン化合物など
を用いることができる。
Specific examples of the sulfone compound include an unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl group,
A sulfone compound or a disulfone compound having an alkenyl group, an aralkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group can be used.

【0032】有機酸エステルとしては、スルホン酸エス
テル、リン酸エステルなどが挙げられ、有機酸アミドと
しては、カルボン酸アミド、スルホン酸アミド、リン酸
アミドなどが挙げられ、有機酸イミドとしては、カルボ
ン酸イミド、スルホン酸イミド、リン酸イミドなどが挙
げられる。有機酸エステルのうち、特に、スルホン酸エ
ステルが有効である。スルホン酸エステルの好ましい具
体例としては多価フェノールの部分スルホン酸エステル
化合物、たとえば次式(6)〜(14)のような化合物
を用いることができる。
Examples of the organic acid ester include a sulfonic acid ester and a phosphoric acid ester, and examples of the organic acid amide include a carboxylic acid amide, a sulfonic acid amide, and a phosphoric acid amide. Acid imide, sulfonic imide, phosphoric imide and the like. Among the organic acid esters, sulfonic acid esters are particularly effective. As a preferable specific example of the sulfonic acid ester, a partial sulfonic acid ester compound of a polyhydric phenol, for example, compounds represented by the following formulas (6) to (14) can be used.

【0033】[0033]

【化9】 Embedded image

【化10】 Embedded image

【化11】 Embedded image

【0034】[0034]

【化12】 Embedded image

【化13】 Embedded image

【化14】 Embedded image

【0035】[0035]

【化15】 Embedded image

【化16】 Embedded image

【化17】 Embedded image

【0036】スルホン酸エステルの好ましい例としては
さらにヒドロキシイミドのスルホン酸エステル、たとえ
ば次式(15)〜(30)のような化合物も用いること
ができる。
As a preferred example of the sulfonic acid ester, a sulfonic acid ester of hydroxyimide, for example, compounds represented by the following formulas (15) to (30) can also be used.

【0037】[0037]

【化18】 Embedded image

【化19】 Embedded image

【化20】 Embedded image

【0038】[0038]

【化21】 Embedded image

【化22】 Embedded image

【化23】 Embedded image

【0039】[0039]

【化24】 Embedded image

【化25】 Embedded image

【化26】 Embedded image

【0040】[0040]

【化27】 Embedded image

【化28】 Embedded image

【化29】 Embedded image

【0041】[0041]

【化30】 Embedded image

【化31】 Embedded image

【化32】 Embedded image

【0042】[0042]

【化33】 Embedded image

【化34】 Embedded image

【0043】これらのようなスルホン酸エステルは、市
販の化合物から常法に従って合成することができる。
These sulfonic acid esters can be synthesized from commercially available compounds according to a conventional method.

【0044】これらのPAGは、単独で使用しても2種
類以上を混合して用いてもよい。これらのPAGの配合
量は、本発明で用いる重合体100重量部に対して下限
は通常0.01重量部、好ましくは0.2重量部であ
り、上限は通常50重量部、好ましくは30重量部であ
る。0.01重量部未満ではパターンの形成が不可能と
なり。50重量部を超えると現像残が発生し易くなった
り、パターン形状が悪化するなどの問題が生じ、いずれ
の場合もレジストの性能上好ましくない。
These PAGs may be used alone or as a mixture of two or more. The lower limit is usually 0.01 part by weight, preferably 0.2 part by weight, and the upper limit is usually 50 parts by weight, preferably 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer used in the present invention. Department. If the amount is less than 0.01 parts by weight, pattern formation becomes impossible. If the amount is more than 50 parts by weight, problems such as the occurrence of undeveloped residue and the deterioration of the pattern shape occur, and in either case, it is not preferable in terms of resist performance.

【0045】本発明において、前記重合体とPAGとを
含有するレジスト組成物は、溶剤に溶解させて用いる。
溶剤は、一般にレジスト組成物用の溶剤として使用され
ているものを用いることができ、その具体例としては、
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シ
クロペンタノン、メチルアミルケトンなどのケトン類;
n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノー
ル、i−ブタノール、t−ブタノール、シクロヘキサノ
ールなどのアルコール類;エチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジオ
キサンなどのエーテル類;エチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレング
リコールモノエチルエーテルなどのアルコールエーテル
類;ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ブ
チル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸
メチル、酪酸エチルなどの鎖状エステル類;γ−ブチロ
ラクトンなどの環状エステル類;α−オキシプロピオン
酸メチル、α−オキシプロピオン酸エチル、2−メトキ
シプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチ
ルなどのオキシカルボン酸エステル類;セロソルブアセ
テート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソル
ブアセテート、プロピルセロソルブアセテート、ブチル
セロソルブアセテートなどのセロソルブエステル類;プ
ロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテート、プロピ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ブチル
エーテルなどのプロピレングリコール類;ジエチレンギ
リコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエー
テル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのジ
エチレングリコール類;トリクロロエチレンなどのハロ
ゲン化炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭
化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジ
メチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、N−メ
チルピロリドンなどの極性溶媒などが例示され、これら
は単独または2種類以上を混合して用いてもよい。
In the present invention, the resist composition containing the polymer and PAG is used after being dissolved in a solvent.
As the solvent, those generally used as a solvent for a resist composition can be used, and specific examples thereof include:
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl amyl ketone;
alcohols such as n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol and cyclohexanol; ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether and dioxane; ethylene glycol dimethyl ether and ethylene glycol monoethyl Alcohol ethers such as ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; chain esters such as propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate and ethyl butyrate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; methyl α-oxypropionate, ethyl α-oxypropionate, methyl 2-methoxypropionate Oxycarboxylic acid esters such as ethyl 2-methoxypropionate; cellosolve esters such as cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl Propylene glycols such as ether acetate and propylene glycol monobutyl ether; diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol diethyl ether; halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene; toluene, xylene Examples of any aromatic hydrocarbons include polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. May be used.

【0046】本発明においては、添加剤としてレジスト
組成物に一般に添加されているもの、例えば界面活性
剤、保存安定剤、増感剤、ストリエーション防止剤、低
分子フェノール化合物など相溶性のある添加剤を含有さ
せることができる。
In the present invention, additives generally added to the resist composition as additives, such as surfactants, storage stabilizers, sensitizers, striation inhibitors, low molecular weight phenol compounds, and other compatible additives. An agent can be contained.

【0047】本発明の組成物において、前記式(1)〜
(3)で表される構成単位を有する重合体は、放射線の
照射により酸発生剤から生成する酸の作用を受けて、被
照射部分の溶解度が変化する。本発明の組成物は、アル
カリ現像液を用いることにより、ポジ型レジストとして
作用する。式(1)で表される繰り返し構造単位を重合
体中に存在させることにより、耐ドライエッチング性、
解像性、溶解抑止効果などのレジスト特性が向上する。
In the composition of the present invention, the above formulas (1) to (1)
The polymer having the structural unit represented by (3) undergoes the action of an acid generated from an acid generator upon irradiation with radiation, so that the solubility of the irradiated portion changes. The composition of the present invention acts as a positive resist by using an alkaline developer. By providing the repeating structural unit represented by the formula (1) in the polymer, dry etching resistance and
Resist characteristics such as resolution and dissolution inhibiting effect are improved.

【0048】本発明のレジスト組成物はアルカリ現像液
として通常、アルカリ水溶液を用いるが、具体例として
は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウ
ム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウ
ム、アンモニアなどの無機アルカリの水溶液;エチルア
ミン、プロピルアミンなどの第一アミン類の水溶液;ジ
エチルアミン、ジプロピルアミンなどの第二アミンの水
溶液;トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの第三
アミンの水溶液;ジエチルエタノールアミン、トリエタ
ノールアミンなどのアルコールアミン類の水溶液;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、トリメチルヒドロキシメチルア
ンモニウムヒドロキシド、トリエチルヒドロキシメチル
アンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチ
ルアンモニウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウム
ヒドロキシドの水溶液などが挙げられる。上記アルカリ
現像液は単独でも、2種類以上の混合であってもよい。
また、必要に応じて、上記アルカリ水溶液にメタノー
ル、エタノール、プロパノール、エチレングリコールな
どの水溶性有機溶媒、ほう酸リチウム、ほう酸ナトリウ
ム、ほう酸カリウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、
塩化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カ
リウムなどの無機塩、界面活性剤、重合体の溶解抑止剤
などを添加することができる。
The resist composition of the present invention generally uses an aqueous alkali solution as an alkali developing solution. Specific examples thereof include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium silicate, sodium silicate and potassium silicate. Aqueous solutions of inorganic alkalis such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate and ammonia; aqueous solutions of primary amines such as ethylamine and propylamine; diethylamine and dipropylamine Aqueous solution of secondary amine; aqueous solution of tertiary amine such as trimethylamine and triethylamine; aqueous solution of alcoholamines such as diethylethanolamine and triethanolamine; tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide De, trimethyl hydroxymethyl ammonium hydroxide, triethyl hydroxymethyl ammonium hydroxide, such as an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide, such as trimethyl hydroxyethyl ammonium hydroxide and the like. The alkali developer may be used alone or in combination of two or more.
Also, if necessary, methanol, ethanol, propanol, water-soluble organic solvents such as ethylene glycol, lithium borate, sodium borate, potassium borate, lithium chloride, sodium chloride,
Inorganic salts such as potassium chloride, lithium bromide, sodium bromide and potassium bromide, surfactants, and dissolution inhibitors for polymers can be added.

【0049】本発明のレジスト組成物を溶剤に溶解させ
たレジスト溶液をシリコンウエハ、ガラスウエハー、表
面にクロムあるいは酸化クロムを蒸着したガラスウエハ
ーなどの基板表面に常法により塗布した後、溶剤を乾燥
除去することによりレジスト膜を形成することができ
る。このときの塗布方法としては、特にスピンコーティ
ングが賞用される。このようにして得られたレジスト膜
にパターンを形成させるための露光で用いられる露光源
としては遠紫外線、KrFエキシマレーザー光、X線、
電子線などが挙げられる。更に、露光後に熱処理(露光
後ベーク)を行うことで、脱保護反応を終結させる。
A resist solution obtained by dissolving the resist composition of the present invention in a solvent is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer, a glass wafer, or a glass wafer having chromium or chromium oxide deposited on the surface by a conventional method. By removing the resist film, a resist film can be formed. As a coating method at this time, spin coating is particularly awarded. Exposure sources used for exposure for forming a pattern on the thus obtained resist film include far ultraviolet rays, KrF excimer laser light, X-rays, and the like.
Electron beam and the like. Furthermore, a heat treatment (post-exposure bake) is performed after the exposure to terminate the deprotection reaction.

【0050】[0050]

【実施例】以下に参考例、合成例、実施例を挙げて本発
明をさらに具体的に説明する。なお、各例中の部及び%
は、特に断りのない限り重量基準である。
The present invention will be described more specifically with reference to Reference Examples, Synthesis Examples and Examples. In addition, part and% in each example
Are by weight unless otherwise specified.

【0051】(参考例1)3−メチル−2−ブテニル
ブロモアセテートの合成 3−メチル−2−ブテン−1−オール43.1g(0.
50mol)、トリエチルアミン51.6g(0.51
mol)、ジクロロメタン300mlを1リットルフラ
スコに仕込み、0℃に冷却した。これを0℃下で攪拌し
ながら、ブロモアセチルブロマイド105.0g(0.
52mol)を1時間かけて滴下し、更に室温で10時
間攪拌を続けた。得られた反応液から固形分を濾過し、
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回、飽和食塩水で2
回洗浄後、蒸留し、66.5gの3−メチル−2−ブテ
ニル ブロモアセテートを得た。
Reference Example 1 3-Methyl-2-butenyl
Synthesis of bromoacetate 43.1 g of 3-methyl-2-buten-1-ol (0.
50 mol), 51.6 g (0.51 g) of triethylamine
mol) and dichloromethane (300 ml) were charged into a 1-liter flask and cooled to 0 ° C. While stirring the mixture at 0 ° C, 105.0 g of bromoacetyl bromide (0.
52 mol) was added dropwise over 1 hour, and stirring was further continued at room temperature for 10 hours. The solid content was filtered from the obtained reaction solution,
3 times with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and 2 times with saturated saline solution
After washing twice, distillation was performed to obtain 66.5 g of 3-methyl-2-butenyl bromoacetate.

【0052】(参考例2)1,1−ジメチル−2−プロ
ペニル ブロモアセテートの合成 3−メチル−2−ブテン−1−オールの代わりに3−メ
チル−1−ブテン−3−オール43.1g(0.50m
ol)を用いる他は、参考例1と同様の方法により7
5.4gの1,1−ジメチル−2−プロペニル ブロモ
アセテートを得た。
Reference Example 2 Synthesis of 1,1-dimethyl-2-propenyl bromoacetate 43.1 g of 3-methyl-1-buten-3-ol instead of 3-methyl-2-buten-1-ol ( 0.50m
ol), except that 7 was used in the same manner as in Reference Example 1.
5.4 g of 1,1-dimethyl-2-propenyl bromoacetate were obtained.

【0053】(合成例1)4−(3−メチル−2−ブテ
ニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン/アクリロニトリル重合体
(Synthesis Example 1) 4- (3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer

【0054】重合工程 4−ヒドロキシスチレン72.1g(0.60mo
l)、アクリロニトリル3.7g(0.07mol)、
アゾビスイソブチロニトリル 14.8g(0.09m
ol)、ジオキサン150mlを500mlのフラスコ
に仕込み、窒素気流下、80℃で5時間攪拌を行った。
得られた反応液を5リットルのキシレンに投入し、生じ
た沈澱を濾過した。50℃で5時間真空乾燥した後、得
られた固形分をアセトン200mlに溶解させ、3リッ
トルのn−ヘキサンに投入し、生じた沈澱を濾過した
(再沈操作)。この再沈操作を3回繰り返したのち、乾
燥し、49.3gの4−ヒドロキシスチレン/アクリロ
ニトリル重合体を得た。得られた重合体は、GPC分析
の結果、Mw=8,600であった。また、H−NM
Rスペクトル解析の結果、4−ヒドロキシスチレン/ア
クリロニトリル重合体の重合比率は92/8であった。
Polymerization Step 4-Hydroxystyrene 72.1 g (0.60 mol)
l), 3.7 g (0.07 mol) of acrylonitrile,
Azobisisobutyronitrile 14.8 g (0.09 m
ol) and 150 ml of dioxane were charged into a 500 ml flask and stirred at 80 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream.
The obtained reaction solution was poured into 5 liters of xylene, and the resulting precipitate was filtered. After vacuum drying at 50 ° C. for 5 hours, the obtained solid was dissolved in 200 ml of acetone, poured into 3 liters of n-hexane, and the resulting precipitate was filtered (reprecipitation operation). This reprecipitation operation was repeated three times and then dried to obtain 49.3 g of a 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer. As a result of GPC analysis, the obtained polymer had Mw = 8,600. Also, 1 H-NM
As a result of R spectrum analysis, the polymerization ratio of 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer was 92/8.

【0055】修飾工程 さきに得られた4−ヒドロキシスチレン/アクリロニト
リル重合体23.0g、アセトン150mlを500m
lフラスコに仕込み、溶解させた。これに参考例1で得
た3−メチル−2−ブテニル ブロモアセテート14.
5g(0.07mol)、無水炭酸カリウム10.6g
(0.077mol)、よう化カリウム3.3g(0.
02mol)を加え、50℃で15時間攪拌を行った。
得られた反応液から塩類を除去した後、5リットルの
0.1%塩酸に投入し、生じた沈澱物を濾過した。50
℃で真空乾燥後、得られた固形分をTHF150mlに
溶解させ、不溶解成分を除去後、5リットルの0.1%
塩酸に投入し、生じた沈澱を濾過した(再沈操作)。こ
の再沈操作をさらに2回繰り返した後、乾燥し、31.
3gの4−(3−メチル−2−ブテニルオキシカルボニ
ルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
アクリロニトリル共重合体を得た。得られた重合体は、
GPC分析の結果、Mw=9,560であった。また、
H−NMRスペクトル解析の結果、4−(3−メチル
−2−ブテニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレ
ン/4−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリルの比率
は、32/60/8であった。
Modification Step 23.0 g of the 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer obtained above and 150 ml of acetone were added to 500 m
One flask was charged and dissolved. 13. 3-methyl-2-butenyl bromoacetate obtained in Reference Example 1
5 g (0.07 mol), 10.6 g of anhydrous potassium carbonate
(0.077 mol), 3.3 g of potassium iodide (0.
02 mol), and the mixture was stirred at 50 ° C. for 15 hours.
After removing salts from the obtained reaction solution, the mixture was poured into 5 liters of 0.1% hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered. 50
After vacuum drying at ℃, the obtained solid was dissolved in 150 ml of THF to remove insoluble components.
The mixture was poured into hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered (reprecipitation operation). This reprecipitation operation was repeated two more times, followed by drying.
3 g of 4- (3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene /
An acrylonitrile copolymer was obtained. The resulting polymer is
As a result of GPC analysis, Mw was 9,560. Also,
As a result of 1 H-NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile was 32/60/8.

【0056】(合成例2)4−(t−ブチルオキシカル
ボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレ
ン/アクリロニトリル重合体
(Synthesis Example 2) 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer

【0057】修飾工程 合成例1で得られた4−ヒドロキシスチレン/アクリロ
ニトリル重合体23.0gを用い、3−メチル−2−ブ
テニル ブロモアセテートの代わりにt−ブチル ブロ
モアセテート13.7g(0.07mol)を用いる以
外は合成例1と同様の修飾操作により、29.9gの4
−(t−ブチルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレ
ン/4−ヒドロキシスチレン/アクリロニトリル共重合
体を得た。得られた重合体は、GPC分析の結果、Mw
=9,100であった。また、H−NMRスペクトル
解析の結果、4−(t−ブチルオキシカルボニルメチル
オキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/アクリロ
ニトリルの比率は、31/61/8であった。
Modification Step Using 23.0 g of the 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer obtained in Synthesis Example 1, 13.7 g (0.07 mol) of t-butyl bromoacetate instead of 3-methyl-2-butenyl bromoacetate 29.9 g of 4 by the same modification as in Synthesis Example 1 except that
-(T-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer was obtained. As a result of GPC analysis, the obtained polymer was found to have Mw
= 9,100. As a result of 1 H-NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile was 31/61/8.

【0058】(合成例3)4−(t−ブチルオキシカル
ボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレ
ン/メタクリロニトリル重合体 重合工程 メタクリロニトリル6.7g(0.10mol)を用い
る他は合成例1と同様の重合操作により21.9gの4
−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル重合体を得
た。得られた重合体は、GPC分析の結果、Mw=7,
150であった。また、H−NMRスペクトル解析の
結果、4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル重
合体の重合比率は88/12であった。 修飾工程 さきに得られた4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニ
トリル重合体22.8gを用いる他は、合成例2と同様
の操作により、30.5gの(t−ブチルオキシカルボ
ニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン
/メタクリロニトリル共重合体を得た。得られた重合体
は、GPC分析の結果、Mw=8,220であった。ま
た、H−NMRスペクトル解析の結果、4−(t−ブ
チルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン/メタクリロニトリルの比率は、30
/58/12であった。
(Synthesis Example 3) 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile polymer Polymerization step Synthesis example except that 6.7 g (0.10 mol) of methacrylonitrile was used. By the same polymerization operation as in Example 1, 21.9 g of 4
-A hydroxystyrene / methacrylonitrile polymer was obtained. The obtained polymer was analyzed by GPC and found to have Mw = 7,
It was 150. As a result of 1 H-NMR spectrum analysis, the polymerization ratio of 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile polymer was 88/12. Modification Step Except for using 22.8 g of the 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile polymer obtained above, 30.5 g of (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2. -A hydroxystyrene / methacrylonitrile copolymer was obtained. As a result of GPC analysis, Mw of the obtained polymer was 8,220. As a result of 1 H-NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile was 30.
/ 58/12.

【0059】(合成例4)4−(1,1−ジメチル−2
−プロペニルオキシカルボニルメチルオキシ)スチレン
/4−ヒドロキシスチレン/メタクリロニトリル重合体 修飾工程 参考例2で得られた1,1−ジメチル−2−プロペニル
ブロモアセテート14.5g(0.07mol)を用
いる他は、合成例3と同様の操作により、32.8gの
4−(1,1−ジメチル−2−プロペニルオキシカルボ
ニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン
/メタクリロニトリルを得た。得られた重合体は、GP
C分析の結果、Mw=8,400であった。また、
−NMRスペクトル解析の結果、4−(1,1−ジメチ
ル−2−プロペニルオキシカルボニルメチルオキシ)ス
チレン/4−ヒドロキシスチレン/2−ヒドロキシエチ
ルメタクリレートの比率は、29/59/12であっ
た。
Synthesis Example 4 4- (1,1-dimethyl-2)
-Propenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile polymer Modification step Other than using 14.5 g (0.07 mol) of 1,1-dimethyl-2-propenyl bromoacetate obtained in Reference Example 2. In the same manner as in Synthesis Example 3, 32.8 g of 4- (1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / methacrylonitrile was obtained. The resulting polymer is GP
As a result of C analysis, Mw was 8,400. In addition, 1 H
As a result of -NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / 2-hydroxyethyl methacrylate was 29/59/12.

【0060】(合成例5)4−(t−ブチルオキシカル
ボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレ
ン/アクリロニトリル重合体
(Synthesis Example 5) 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer

【0061】重合工程 4−ヒドロキシスチレン72.1g(0.60mo
l)、アクリロニトリル18.6g(0.35mo
l)、アゾビスイソブチロニトリル 14.8g(0.
09mol)、ジオキサン150mlを500mlのフ
ラスコに仕込み、窒素気流下、80℃で5時間攪拌を行
った。得られた反応液を5リットルのキシレンに投入
し、生じた沈澱を濾過した。50℃で5時間真空乾燥し
た後、得られた固形分をアセトン200mlに溶解さ
せ、3リットルのn−ヘキサンに投入し、生じた沈澱を
濾過した(再沈操作)。この再沈操作を3回繰り返した
のち、乾燥し、52.9gの4−ヒドロキシスチレン/
アクリロニトリル重合体を得た。得られた重合体は、G
PC分析の結果、Mw=9,060であった。また、
H−NMRスペクトル解析の結果、4−ヒドロキシスチ
レン/アクリロニトリル重合体の重合比率は67/33
であった。
Polymerization Step 4-hydroxystyrene 72.1 g (0.60 mol)
l), 18.6 g of acrylonitrile (0.35 mol
l), 14.8 g of azobisisobutyronitrile (0.
09 mol) and 150 ml of dioxane were charged into a 500 ml flask, and stirred at 80 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. The obtained reaction solution was poured into 5 liters of xylene, and the resulting precipitate was filtered. After vacuum drying at 50 ° C. for 5 hours, the obtained solid was dissolved in 200 ml of acetone, poured into 3 liters of n-hexane, and the resulting precipitate was filtered (reprecipitation operation). This reprecipitation operation was repeated three times, then dried, and 52.9 g of 4-hydroxystyrene /
An acrylonitrile polymer was obtained. The resulting polymer is G
As a result of PC analysis, Mw was 9,060. Also, 1
As a result of H-NMR spectrum analysis, the polymerization ratio of 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer was 67/33.
Met.

【0062】修飾工程 さきに得られた4−ヒドロキシスチレン/アクリロニト
リル重合体19.6g、アセトン150mlを500m
lフラスコに仕込み、溶解させた。これにt−ブチル
ブロモアセテート9.8g(0.05mol)、無水炭
酸カリウム7.6g(0.055mol)、よう化カリ
ウム3.3g(0.02mol)を加え、50℃で15
時間攪拌を行った。得られた反応液から塩類を除去した
後、5リットルの0.1%塩酸に投入し、生じた沈澱物
を濾過した。50℃で真空乾燥後、得られた固形分をT
HF 150mlに溶解させ、不溶解成分を除去後、5
リットルの0.1%塩酸に投入し、生じた沈澱を濾過し
た(再沈操作)。この再沈操作を2回繰り返した後、乾
燥し、23.3gの4−(t−ブチルオキシカルボニル
メチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/ア
クリロニトリル共重合体を得た。得られた重合体は、G
PC分析の結果、Mw=9,920であった。また、
H−NMRスペクトル解析の結果、4−(t−ブチルオ
キシカルボニルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキ
シスチレン/アクリロニトリルの比率は、23/44/
33であった。
Modification Step 19.6 g of the 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer obtained above and 150 ml of acetone were added to 500 m
One flask was charged and dissolved. This is t-butyl
9.8 g (0.05 mol) of bromoacetate, 7.6 g (0.055 mol) of anhydrous potassium carbonate, and 3.3 g (0.02 mol) of potassium iodide were added, and the mixture was heated at 50 ° C. for 15 hours.
Stirring was performed for hours. After removing salts from the obtained reaction solution, the mixture was poured into 5 liters of 0.1% hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered. After vacuum drying at 50 ° C., the obtained solid was
After dissolving in 150 ml of HF and removing insoluble components, 5
The mixture was poured into 1 liter of 0.1% hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered (reprecipitation operation). After repeating this reprecipitation operation twice, it was dried to obtain 23.3 g of 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile copolymer. The resulting polymer is G
As a result of PC analysis, Mw was 9,920. Also, 1
As a result of H-NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (t-butyloxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile was 23/44 /
33.

【0063】(合成例6)4−(t−ブチルオキシカル
ボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/1
−メチルシクロヘキシル メタクリレート重合体 修飾工程 さきに得られた4−ヒドロキシスチレン/アクリロニト
リル重合体19.6g、アセトン150mlを500m
lフラスコに仕込み、溶解させた。これにジt−ブチル
ジカーボネート10.9g(0.05mol)、無水
炭酸カリウム7.6g(0.055mol)を加え、5
0℃で15時間攪拌を行った。得られた反応液から塩類
を除去した後、5リットルの0.1%塩酸に投入し、生
じた沈澱物を濾過した。50℃で真空乾燥後、得られた
固形分をTHF150mlに溶解させ、不溶解成分を除
去後、5リットルの0.1%塩酸に投入し、生じた沈澱
を濾過した(再沈操作)。この再沈操作を2回繰り返し
た後、乾燥し、21.3gの4−(t−ブチルオキシカ
ルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン/
アクリロニトリル共重合体を得た。得られた重合体は、
GPC分析の結果、Mw=9,730であった。また、
H−NMRスペクトル解析の結果、4−(t−ブチル
オキシカルボニルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシス
チレン/アクリロニトリルの比率は、24/43/33
であった。
Synthesis Example 6 4- (t-butyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / 1
-Methylcyclohexyl methacrylate polymer Modification step 19.6 g of the 4-hydroxystyrene / acrylonitrile polymer obtained above and 150 ml of acetone were added to 500 m
One flask was charged and dissolved. To this, 10.9 g (0.05 mol) of di-t-butyl dicarbonate and 7.6 g (0.055 mol) of anhydrous potassium carbonate were added, and 5
Stirring was performed at 0 ° C. for 15 hours. After removing salts from the obtained reaction solution, the mixture was poured into 5 liters of 0.1% hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered. After vacuum drying at 50 ° C., the obtained solid was dissolved in 150 ml of THF to remove insoluble components, and then poured into 5 liters of 0.1% hydrochloric acid, and the resulting precipitate was filtered (reprecipitation operation). After repeating this reprecipitation operation twice, it was dried and 21.3 g of 4- (t-butyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene /
An acrylonitrile copolymer was obtained. The resulting polymer is
As a result of GPC analysis, Mw was 9,730. Also,
As a result of 1 H-NMR spectrum analysis, the ratio of 4- (t-butyloxycarbonyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene / acrylonitrile was 24/43/33.
Met.

【0064】(実施例1〜6、比較例1、2)実施例1
〜6として上記合成例1〜6で合成された重合体、比較
例1として特開平5−249673号公報記載の実施例
1の方法に従って調製されたt−ブチルアセテート改質
ポリ(4−ビニルフェノール)(GPC分析による重量
平均分子量(Mw)=6,000)、比較例2として特
公平2−27660号公報記載の実施例2で用いたポリ
(p−t−ブトキシカルボニルオキシスチレン)をそれ
ぞれ100部、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウ
ムトリフレート5部、フッ素系界面活性剤0.01部を
乳酸エチル440部に溶解させ、0.1μmのポリテト
ラフルオロエチレン製フィルター(日本ミリポア社製)
で濾過してレジスト溶液を調製した。このレジスト溶液
をシリコンウエハー上にスピンコートした後、100℃
で90秒間のベークを行うことにより膜厚0.7μmの
レジスト膜を形成した。このウエハをEB描画装置(日
立製作所社製HL−800D)を用いて描画を行った。
描画パターンは1000μm×80μmの領域に所望サ
イズのコンタクトホールを2:1(長さ比)の割合で配
置した。描画後、90℃で60秒間のベークを行った
後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で1
分間の浸漬現象を行い、ポジ型パターンを得た。結果を
表1に示すが、ここで評価に用いたパターンは描画領域
のほぼ中央に位置するパターンである。
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2) Example 1
The polymers synthesized in Synthesis Examples 1 to 6 above were used as Comparative Examples 1 to 6, and the t-butyl acetate-modified poly (4-vinylphenol) prepared according to the method of Example 1 described in JP-A-5-249673 as Comparative Example 1 ) (Weight-average molecular weight (Mw) by GPC analysis = 6,000), and 100% each of poly (pt-butoxycarbonyloxystyrene) used in Example 2 described in JP-B-2-27660 as Comparative Example 2. Parts, triphenylsulfonium triflate 5 parts as an acid generator and 0.01 part of a fluorine-based surfactant dissolved in 440 parts of ethyl lactate, and a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter (manufactured by Nippon Millipore)
To prepare a resist solution. After spin coating this resist solution on a silicon wafer,
By baking for 90 seconds, a resist film having a thickness of 0.7 μm was formed. This wafer was drawn using an EB drawing apparatus (HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd.).
In the drawing pattern, contact holes of a desired size were arranged at a ratio of 2: 1 (length ratio) in an area of 1000 μm × 80 μm. After the drawing, baking was performed at 90 ° C. for 60 seconds, and the resultant was baked with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution.
The immersion phenomenon for a minute was performed to obtain a positive pattern. The results are shown in Table 1. Here, the pattern used for evaluation is a pattern located substantially at the center of the drawing area.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】上記評価は以下の方法によって行った。 「感度」:0.20μmのコンタクト・ホール(C/
H)が解像する電子線照射量をもって定義する。 「解像度」:上記感度時の照射量における解像限界力を
表す
The above evaluation was performed by the following method. “Sensitivity”: 0.20 μm contact hole (C /
H) is defined by the amount of electron beam irradiation resolved. "Resolution": Represents the resolution limit power at the irradiation dose at the above sensitivity

【0067】この結果から、本発明の重合体を用いると
理想的感度、高解像性を有するレジスト組成物が得られ
ることが判った。
From these results, it was found that a resist composition having ideal sensitivity and high resolution can be obtained by using the polymer of the present invention.

【0068】[0068]

【発明の効果】かくして本発明によれば、感度、解像性
などのレジスト特性に優れ、波長の短い遠紫外線やKr
Fエキシマレーザー光、あるいは電子線を用いるリソグ
ラフィーに適したレジスト材料が得られる。本発明のレ
ジスト組成物は、特に電子線を用いた半導体素子の微細
加工用ポジ型レジストとして好適である。
As described above, according to the present invention, the resist characteristics such as sensitivity and resolution are excellent, and far ultraviolet rays having a short wavelength and Kr are used.
A resist material suitable for lithography using F excimer laser light or electron beam can be obtained. The resist composition of the present invention is particularly suitable as a positive resist for fine processing of a semiconductor device using an electron beam.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1)、(2)および(3) 【化1】 【化2】 【化3】 (式(1)〜(3)中、R〜R、R、Rはそれ
ぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4の置換可アルキル
基、ハロゲン原子またはニトロ基であり、Rは酸不安
定性基あるいは酸不安定性基を含む基である。x、yお
よびzは各構造単位の割合を表し、0<x<1、0<y
<1、0<z<1、x+y+z=1の任意の数であ
る。)で表される繰り返し構造単位を有する重合体と活
性化放射線に照射されると酸を生成する放射線感応性成
分とを含有することを特徴とするレジスト組成物。
1. The compounds of the general formulas (1), (2) and (3) Embedded image Embedded image (In the formula (1) to (3), an R 1 ~R 3, R 5, R 6 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom or a nitro group, R 4 Is an acid labile group or a group containing an acid labile group, x, y and z represent the proportion of each structural unit, and 0 <x <1, 0 <y
<1, 0 <z <1, x + y + z = 1. A resist composition comprising a polymer having a repeating structural unit represented by formula (1) and a radiation-sensitive component that generates an acid when irradiated with activating radiation.
【請求項2】 Rが式 −CRC(=O)O−
(式中R、R はそれぞれ水素原子、ハロゲン原
子、炭素数1〜5のアルキル基、Rは炭素数4〜10
のアルキル基、炭素数5〜10の置換アリル基、炭素数
7〜12の置換可ベンジル基、または炭素数4〜10の
シクロオキサアルキル基、シクロオキサアルケニル基、
シクロオキソアルキル基あるいはシクロオキソアルケニ
ル基である)で表されることを特徴とする請求項1に記
載の組成物。
2. R4Is the formula −CR7R8C (= O) O-
R9(Where R7, R 8Are hydrogen and halogen
, An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R9Has 4 to 10 carbon atoms
Alkyl group, substituted allyl group having 5 to 10 carbon atoms, carbon number
7 to 12 substitutable benzyl groups, or 4 to 10 carbon atoms
Cyclooxaalkyl group, cyclooxaalkenyl group,
Cyclooxoalkyl or cyclooxoalkenyl
2) which is represented by the following formula:
Composition.
【請求項3】 Rが式−C(=O)O−R(式中R
は炭素数4〜10のアルキル基、炭素数5〜10の置
換アリル基、炭素数7〜12の置換可ベンジル基、また
は炭素数4〜10のシクロオキサアルキル基、シクロオ
キサアルケニル基、シクロオキソアルキル基あるいはシ
クロオキソアルケニル基)で表されることを特徴とする
請求項1に記載の組成物。
3. R 4 is of the formula —C (= O) O—R 9 (wherein R
9 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a substituted allyl group having 5 to 10 carbon atoms, a substitutable benzyl group having 7 to 12 carbon atoms, a cyclooxaalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a cyclooxaalkenyl group, The composition according to claim 1, which is represented by an oxoalkyl group or a cyclooxoalkenyl group).
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