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KR100420020B1 - Positive-type resist composition, and acid dissociative group-containing monomer for use in the same - Google Patents

Positive-type resist composition, and acid dissociative group-containing monomer for use in the same Download PDF

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KR100420020B1
KR100420020B1 KR10-1999-0058366A KR19990058366A KR100420020B1 KR 100420020 B1 KR100420020 B1 KR 100420020B1 KR 19990058366 A KR19990058366 A KR 19990058366A KR 100420020 B1 KR100420020 B1 KR 100420020B1
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Abstract

본 발명은 (A) 하기 단위의 중합체 및 (B) 산 발생제를 포함하는 조성물에 관한 것이다 :The present invention relates to a composition comprising (A) a polymer of the following units and (B) an acid generator:

본 발명에 의하면, 감도, 해상성, 전자선 내성 및 단면 형상이 우수한 패턴을 저렴하게 형성하는 ArF 용 포지티브형 레지스트 조성물 및 산 해리성기 함유 모노머가 제공된다.According to the present invention, there is provided a positive resist composition for ArF and an acid dissociable group-containing monomer which inexpensively forms a pattern excellent in sensitivity, resolution, electron beam resistance and cross-sectional shape.

Description

포지티브형 레지스트 조성물, 및 이에 사용되는 산 해리성기 함유 모노머 {POSITIVE-TYPE RESIST COMPOSITION, AND ACID DISSOCIATIVE GROUP-CONTAINING MONOMER FOR USE IN THE SAME}POSITIVE-TYPE RESIST COMPOSITION, AND ACID DISSOCIATIVE GROUP-CONTAINING MONOMER FOR USE IN THE SAME}

본 발명은 화학 증폭형의 포지티브형 레지스트 조성물 및 이에 사용되는 산 해리성기 함유 모노머에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 산 해리성기로서 1-알킬(탄소수 2 이상)-1-시클로헥실에스테르를 갖는 다환식 올레핀 모노머 및 이것으로 합성되는 기재 수지를 배합한 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저용 화학 증폭형의 포지티브형 레지스트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to chemically amplified positive resist compositions and acid dissociable group-containing monomers used therein. More specifically, the chemically amplified type for the ArF excimer laser is characterized by blending a polycyclic olefin monomer having 1-alkyl (2 or more carbon atoms) -1-cyclohexyl ester as an acid dissociable group and a base resin synthesized therefrom. It relates to a positive resist composition of.

현재, 0.30 ㎛ 이하의 레지스트 패턴 형성에는, 이미 KrF (248 ㎚) 엑시머 레이저용의 화학 증폭형 레지스트가 실용화되고 있다.At present, chemically amplified resists for KrF (248 nm) excimer lasers have already been put into practical use for resist pattern formation of 0.30 mu m or less.

한편으로는, 0.15 ㎛ 이하의 ArF (193 ㎚) 엑시머 레이저를 사용한 리소그래피 프로세스의 개발도 활발히 행해져, ArF 용 레지스트에 대하여 다수의 제안이 이루어지고 있다.On the other hand, the development of a lithography process using an ArF (193 nm) excimer laser of 0.15 mu m or less has been actively carried out, and many proposals have been made for resists for ArF.

예를 들면, 일본 공개 특허 공보 평9-230595 호, 동 공보 평9-244247 호에는, tert-부틸옥시카르보닐기나 1-메틸시클로헥실옥시카르보닐기와 같은 산 해리성기를 갖는 다환식 폴리올레핀 수지를 사용한 레지스트가 제안되고 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-230595 and 9-244247 disclose resists using polycyclic polyolefin resins having acid dissociable groups such as tert-butyloxycarbonyl group or 1-methylcyclohexyloxycarbonyl group. Is being proposed.

또한, WO97/33198 호, 일본 공개 특허 공보 평10-10739 호, 동 공보 평10-111569 호에는, tert-부틸옥시카르보닐기나 1-메틸-1-시클로헥실옥시카르보닐기 등의 산 해리성기를 갖는 노르보르넨과 무수 말레산을 공중합시킨 수지를 사용한 레지스트가 제안되고 있다.Further, WO97 / 33198, JP-A-10-10739 and JP-A-10-111569 have a nort having acid dissociable groups such as tert-butyloxycarbonyl group and 1-methyl-1-cyclohexyloxycarbonyl group. Resists using a resin obtained by copolymerizing bornene and maleic anhydride have been proposed.

그러나, 이들의 공보에 제안되어 있는 산 해리성기는 산 발생제에서 발생한 산에 의한 해리성이 불충분하기 때문에, 그와 같은 산 해리성기를 갖는 수지를 사용한 레지스트에서는, 감도가 충분하지 않다는 문제가 있다. 또한, 해상성과 레지스트 패턴 단면 형상에서도 충분하지 않아 개선이 요망되고 있다.However, since the acid dissociable groups proposed in these publications are insufficient in dissociation by an acid generated in an acid generator, there is a problem that the sensitivity using a resin having such an acid dissociable group is insufficient. . In addition, resolution and resist pattern cross-sectional shapes are not enough, and improvement is desired.

또한, 1-메틸-1-시클로헥실옥시카르보닐기는, 이것을 합성하는 원료인 1-메틸-1-히드록시시클로헥산이 매우 고가이므로 공업적으로 곤란하다는 문제가 있다.Moreover, the 1-methyl-1-cyclohexyloxycarbonyl group has a problem that it is industrially difficult because 1-methyl-1-hydroxycyclohexane which is a raw material for synthesizing this is very expensive.

또한, 일본 공개 특허 공보 평10-130340 호, 동 공보 평10-153864 호, 동 공보 평10-198035 호, 동 공보 평10-207058 호, 동 공보 평10-207070 호, 동 공보 평10-218941 호, 동 공보 평10-218947 호 등도 ArF 용 포지티브형 레지스트를 제안하고 있으나, 특별히 산 해리성기로서 특징있는 것은 제안되어 있지 않다.Further, Japanese Unexamined Patent Publication Nos. Hei 10-130340, Hei 10-153864, Hei 10-198035, Hei 10-207058, Hei 10-207070, Hei 10-218941 Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 10-218947 and others also propose a positive resist for ArF, but it is not proposed to be particularly characterized as an acid dissociable group.

한편, 일본 공개 특허 공보 평10-161313 호에는, 지환식 탄화수소기의 1 위치의 탄소 원자에 에틸기, 프로필기 등의 탄소수 2 이상의 저급 알킬기가 결합함으로써, 고감도화가 달성되는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 공보의 단락 번호 0029 에는, 지환식 탄화수소기로는, 시클로헥실기와 같은 단환기에서는 드라이 에칭 내성이 불충분하기 때문에, 아다만탄 등의 축합 고리가 특히 바람직하다고 기재되어 있다.On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 10-161313 discloses that high sensitivity is achieved by bonding a lower alkyl group having 2 or more carbon atoms such as an ethyl group and a propyl group to a carbon atom at one position of an alicyclic hydrocarbon group. In addition, Paragraph No. 0029 of this publication discloses that an alicyclic hydrocarbon group is particularly preferably a condensed ring such as adamantane because the dry etching resistance is insufficient in a monocyclic group such as a cyclohexyl group.

그러나, 아다만탄은 매우 고가로 공업화가 곤란하다. 게다가, 근년의 반도체 산업에서는, 저렴한 재료의 제공이 이전보다 증가하여 산업상 중요해지고 있다. 또한, 상기 공보 발명에서는 지환식 탄화수소기를 아크릴 수지의 측쇄에 갖는 중합체를 구체적으로 개시하고 있으나, 이와 같은 측쇄에 지환식 탄화수소기를 갖는 아크릴 수지는 전자선 내성이 작다는 문제를 갖는다.However, adamantane is very expensive and difficult to industrialize. In addition, in the semiconductor industry in recent years, the provision of inexpensive materials has increased more than ever before and has become industrially important. In addition, although the above-mentioned publication discloses the polymer which has an alicyclic hydrocarbon group in the side chain of an acrylic resin specifically, the acrylic resin which has an alicyclic hydrocarbon group in such side chain has a problem that electron beam tolerance is small.

전자선 내성이란, 예를 들면 반도체 소자 제조에 있어서 레지스트 패턴의 프로파일 형상은 SEM (주사형 전자 현미경) 에 의해, 또한 레지스트 패턴 치수는 고분해능 FEB 측정 장치 (예를 들면, 히따찌세이사쿠쇼 제조의 "S-8820") 로 계측되는데, 이와 같은 장치에 사용되고 있는 전자선의 영향을 받아 레지스트 패턴이 열화되어 레지스트 패턴 크기에 치수 변화가 발생한다는 문제가 있다.With electron beam resistance, for example, in the manufacture of semiconductor devices, the profile shape of the resist pattern is determined by SEM (scanning electron microscope), and the resist pattern dimension is a high resolution FEB measuring device (e.g., manufactured by Hitachi Seisakusho). S-8820 "), there is a problem that the resist pattern is deteriorated under the influence of the electron beam used in such a device, causing a dimensional change in the resist pattern size.

따라서, 본 발명은 감도, 해상성 및 레지스트 패턴 단면 형상이 우수하고 저렴하여, 전자선의 영향을 받아도 레지스트 패턴 크기의 치수 변화가 적은 전자선 내성이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 ArF 용 포지티브형 레지스트 조성물 및 이에 사용되는 산 해리성기 함유 모노머의 제공을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a positive resist composition for ArF that is excellent in sensitivity, resolution, and resist pattern cross-sectional shape and is inexpensive, so that a resist pattern excellent in electron beam resistance with little dimensional change in resist pattern size can be formed even under the influence of an electron beam. And an acid dissociable group-containing monomer for use therein.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 산 해리성기로서 1-알킬(탄소수 2 이상)-1-시클로헥실옥시카르보닐기를 갖는 신규의 다환식 올레핀 모노머를 사용하여 합성되는 기재 수지를 사용함으로써, 본 발명의 목적을 달성하였다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining, the objective of this invention is to use the base resin synthesize | combined using the novel polycyclic olefin monomer which has a 1-alkyl (C2 or more) -1-cyclohexyloxycarbonyl group as an acid dissociable group. Was achieved.

청구항 1 의 발명은, (A) 적어도 하기 화학식 1 로 표시되는 단위를 함유하는 중합체 및 (B) 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물이다 :The invention of claim 1 is a positive resist composition comprising (A) a polymer containing at least the unit represented by the following formula (1) and (B) a compound which generates an acid by irradiation with radiation:

(식중, R 은 수소 원자 또는 저급 알킬기를 나타내고, R1은 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내며, n 은 0 또는 1 이다)(Wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 1 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, n is 0 or 1)

청구항 2 의 발명은, (A) 성분이 상기 화학식 1 로 표시되는 단위와, 다른 공중합 가능한 모노머와의 공중합체인, 청구항 1 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 2 is the positive resist composition according to claim 1, wherein the component (A) is a copolymer of the unit represented by the formula (1) with another copolymerizable monomer.

청구항 3 의 발명은, 상기 다른 공중합 가능한 모노머가 무수 말레산 및 다환식 올레핀으로부터 선택되는 1 종 이상인, 청구항 2 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 3 is the positive resist composition according to claim 2, wherein the other copolymerizable monomer is at least one member selected from maleic anhydride and polycyclic olefins.

청구항 4 의 발명은, 상기 다른 공중합 가능한 모노머가 무수 말레산인, 청구항 3 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 4 is the positive resist composition according to claim 3, wherein the other copolymerizable monomer is maleic anhydride.

청구항 5 의 발명은, 상기 다른 공중합 가능한 모노머의 단위가 하기 화학식 2 로 표시되는 다환식 올레핀으로부터 유도되는 단위의 1 종 이상인, 청구항 3 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다 :The invention of claim 5 is the positive resist composition according to claim 3, wherein the unit of the other copolymerizable monomer is at least one of units derived from a polycyclic olefin represented by the following formula (2):

(식중, R 과 n 은 상기와 동일하고, R2는 수소 원자, 카르복실기 또는 하나 이상의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다)(Wherein R and n are the same as described above and R 2 is a C1-C10 alkyloxycarbonyl group having a hydrogen atom, a carboxyl group or at least one hydroxyl group)

청구항 6 의 발명은, (A) 성분이 적어도 하기 화학식 3 으로 표시되는 단위를 함유하는 중합체인, 청구항 4 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다 :The invention of claim 6 is the positive resist composition according to claim 4, wherein the component (A) contains at least a unit represented by the following general formula (3):

(식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하다)(Wherein R, R 1 and n are the same as above)

청구항 7 의 발명은, (A) 성분이 적어도 상기 화학식 3 및 하기 화학식 4 로 표시되는 단위를 포함하는 중합체인, 청구항 6 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다 :The invention of claim 7 is the positive resist composition according to claim 6, wherein the component (A) is a polymer comprising at least the units represented by the general formula (3) and the following general formula (4):

(식중, R 은 상기와 동일하고, R3은 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기이며, m 은 0 또는 1 이다)(Wherein R is the same as above, R 3 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms having a hydroxyl group, and m is 0 or 1)

청구항 8 의 발명은, (A) 성분이 하기 3 개 이상의 단위를 포함하는 화학식 5 로 표시되는 중합체인, 청구항 5 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다 :The invention of claim 8 is the positive resist composition according to claim 5, wherein the component (A) is a polymer represented by the formula (5) comprising three or more units:

(식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하고, R4는 하나 이상의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다)(Wherein R, R 1 and n are the same as above and R 4 is an alkyloxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms having at least one hydroxyl group)

청구항 9 의 발명은, R1이 탄소수 2 이상의 저급 알킬기인, 청구항 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 8 중 어느 한 항에 있어서의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 9 is the positive resist composition according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 8, wherein R 1 is a lower alkyl group having 2 or more carbon atoms.

청구항 10 의 발명은, R3이 저급 모노히드록시알킬기 또는 저급 디히드록시알킬기인, 청구항 7 또는 9 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 10 is the positive resist composition according to claim 7 or 9, wherein R 3 is a lower monohydroxyalkyl group or a lower dihydroxyalkyl group.

청구항 11 의 발명은, R1이 에틸기인, 청구항 9 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 11 is the positive resist composition according to claim 9, wherein R 1 is an ethyl group.

청구항 12 의 발명은, R3이 2-히드록시프로필기인, 청구항 10 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 12 is the positive resist composition according to claim 10, wherein R 3 is a 2-hydroxypropyl group.

청구항 13 의 발명은, 추가로 유기 카르복실산 또는 인의 옥소산 또는 그의 유도체를, (A) 에 대하여 0.01 ∼ 5 중량% 배합하여 이루어지는, 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The positive resist composition according to any one of claims 1 to 12, further comprising 0.01 to 5 wt% of an organic carboxylic acid or an oxo acid or a derivative thereof of phosphorus based on (A). to be.

청구항 14 의 발명은, 추가로 유기 아민을, (A) 에 대하여 0.01 ∼ 5 중량% 배합하여 이루어지는, 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에서의 포지티브형 레지스트 조성물이다.Invention of Claim 14 is the positive resist composition in any one of Claims 1-13 which mix | blends 0.01-5 weight% of organic amines with respect to (A) further.

청구항 15 의 발명은, 추가로 담즙산과 산 해리성기의 에스테르를, (A) 에 대하여 5 ∼ 20 중량% 배합하여 이루어지는, 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에서의 포지티브형 레지스트 조성물이다.Invention of Claim 15 is the positive resist composition in any one of Claims 1-14 which mix | blends 5-20 weight% of esters of a bile acid and an acid dissociable group with respect to (A).

청구항 16 의 발명은, 담즙산 에스테르가 콜산, 데옥시콜산, 울소콜산 및 리토콜산의 tert-부틸에스테르인, 청구항 15 기재의 포지티브형 레지스트 조성물이다.The invention of claim 16 is the positive resist composition according to claim 15, wherein the bile acid ester is tert-butyl ester of cholic acid, deoxycholic acid, ulsocholic acid and lithopholic acid.

청구항 17 의 발명은, 하기 화학식 6 으로 표시되는 산 해리성기 함유 모노머이다 :The invention of claim 17 is an acid dissociable group-containing monomer represented by the following general formula (6):

(식중, R 과 R1은 상기 정의와 동일하다)Wherein R and R 1 are the same as defined above.

발명의 실시 형태Embodiment of the invention

(A) 성분(A) component

본 발명의 (A) 성분은 적어도 하기 화학식 1 로 표시되는 단위를 포함하는 중합체이다 :Component (A) of the present invention is a polymer containing at least the unit represented by the following general formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

(식중, R 은 수소 원자 또는 저급 알킬기를 나타내고, R1은 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내며, n 은 0 또는 1 이다)(Wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 1 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, n is 0 or 1)

화학식 1 로 표시되는 단위는, 비시클로[2.2.1]-2-헵텐(노르보르넨), 테트라시클로[4.4.0.12.5.17.10]-3-도데센과 같은 다환식 올레핀으로부터 유도되는 단위를 중합체중의 주쇄로 갖고, 그 고리상의 5 또는 8 위치에 1-탄소수 2 이상의 알킬-1-시클로헥실 (본 발명의 산 해리성기 부분) 옥시카르보닐기를 갖는 것이다.The unit represented by the formula (1) is a unit derived from a polycyclic olefin such as bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene), tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1 7.10 ] -3-dodecene It has a main chain in a polymer, and has the alkyl-1-cyclohexyl (acid dissociable group part of this invention) oxycarbonyl group of 1-C2 or more in the 5 or 8 position on the ring.

본 발명의 (A) 성분은 이와 같은 다환식 올레핀으로부터 유도되는 단위를 주쇄로 갖고, 그 고리상에 본 발명의 산 해리성기 함유 옥시카르보닐 (에스테르) 기를 가지므로, 산 해리성기 부분에 아다만틸기와 같은 고가인 다환식 탄화수소기를 사용하지 않아도, 내드라이 에칭성이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 전자선 내성도 우수하다.Component (A) of the present invention has a unit derived from such a polycyclic olefin as a main chain, and has an acid dissociable group-containing oxycarbonyl (ester) group of the present invention on the ring, so It is possible to form a resist pattern excellent in dry etching resistance without using an expensive polycyclic hydrocarbon group such as a methyl group. In addition, the electron beam resistance is also excellent.

또한, 동시에 저렴한 본 발명의 산 해리성기 부분을 사용할 수 있으므로, 저렴한 포지티브형 레지스트 조성물을 제공할 수 있다.In addition, since the acid dissociable group portion of the present invention can be used at the same time, it is possible to provide an inexpensive positive resist composition.

또한, 본 발명의 산 해리성기 부분은 산 해리성이 우수하므로, 감도, 해상성 및 레지스트 패턴 단면 형상이 향상된다.Further, since the acid dissociable group portion of the present invention is excellent in acid dissociation property, sensitivity, resolution and resist pattern cross-sectional shape are improved.

화학식 1 로 표시되는 단위에 있어서, R 은 수소 원자 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 저급 알킬기이다. 화학식 1 의 단위를 형성하는 모노머는 (메타)아크릴산-탄소수 2 이상의 알킬-1-시클로헥실에스테르와 시클로펜타디엔 또는 디시클로펜타디엔을 공지의 반응인 디엘스-알더 (Diels-Alder) 반응으로 합성할 수 있다. 이와 같은 반응으로, 화학식 1 의 단위를 형성하는 모노머를 얻을 수 있기 때문에, R 은 수소 원자, 메틸기가 바람직하다.In the unit represented by General formula (1), R is a hydrogen atom or lower alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Monomers that form the units of formula (1) are synthesized by (meth) acrylic acid-alkyl-1-cyclohexyl ester having 2 or more carbon atoms and cyclopentadiene or dicyclopentadiene by a known Diels-Alder reaction. can do. In such a reaction, since a monomer forming a unit of the formula (1) can be obtained, R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

R1은 탄소수 2 이상의 알킬기이면, 특별히 한정되지 않지만, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하다. R1에 이와 같은 저급 알킬기를 사용함으로써, 산 해리성이 향상되므로, 감도, 해상성 및 레지스트 패턴 단면 형상이 향상된다.If R <1> is a C2 or more alkyl group, it will not specifically limit, but lower alkyl groups, such as an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, are preferable. By using such a lower alkyl group for R 1 , since acid dissociation is improved, sensitivity, resolution and resist pattern cross-sectional shape are improved.

(A) 성분은, 적어도 1 ∼ 80 몰%, 바람직하게는 15 ∼ 50 몰% 의 상기 화학식 1 로 표시되는 단위를 포함하는 중합체이면 되고, 다른 공중합 가능한 모노머와의 공중합체가 바람직하다.The component (A) may be a polymer containing at least 1 to 80 mol%, preferably 15 to 50 mol% of a unit represented by the formula (1), and a copolymer with another copolymerizable monomer is preferable.

이 외의 공중합 가능한 모노머의 단위로는, 공지의 에틸렌성 이중 결합을 갖는 화합물을 목적에 따라 임의로 사용할 수 있다.As a unit of another copolymerizable monomer, the compound which has a well-known ethylenic double bond can be used arbitrarily according to the objective.

이와 같은 에틸렌성 이중 결합을 갖는 화합물로는, 특히 무수 말레산 및 다환식 올레핀으로부터 선택되는 적어도 1 종이 해상성, 레지스트 패턴 단면 형상이 우수하기 때문에 바람직하다.Especially as a compound which has such ethylenic double bond, since at least 1 sort (s) chosen from maleic anhydride and polycyclic olefin is excellent in resolution and resist pattern cross-sectional shape, it is preferable.

다환식 올레핀으로는, 비시클로[2.2.1]-2-헵텐(노르보르넨), 테트라시클로[4.4.0.12.5.17.10]-3-도데센과 같은 다환식 올레핀을 들 수 있다. 또한, 그 고리위에 알칼리 용해성을 향상시키는 관능기나, 기판과 레지스트막의 밀착성을 향상시키는 관능기 등과 같은 각종 치환기를 갖고 있어도 된다.Examples of the polycyclic olefins include polycyclic olefins such as bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene) and tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1 7.10 ] -3-dodecene. Moreover, you may have various substituents, such as a functional group which improves alkali solubility on the ring, and a functional group which improves the adhesiveness of a board | substrate and a resist film.

이와 같은 공중합 가능한 다환식 올레핀으로부터 유도되는 모노머 단위는 하기 화학식 2 로 표시되는 다환식 올레핀 단위의 적어도 1 종이 바람직하다 :The monomer unit derived from such a copolymerizable polycyclic olefin is preferably at least one polycyclic olefin unit represented by the following general formula (2):

[화학식 2][Formula 2]

(식중, R 과 n 은 상기와 동일하고, R2은 수소 원자, 카르복실기 또는 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다)(Wherein R and n are the same as described above and R 2 is a C1-C10 alkyloxycarbonyl group having a hydrogen atom, a carboxyl group or at least one hydroxyl group)

R2가 수소 원자인 경우에는, 무치환의 다환식 올레핀 단위로 내드라이 에칭성을 향상시킨다. R2가 카르복실기인 경우에는, 알칼리 용해성을 향상시킨다. 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기인 경우, 실리콘 웨이퍼나 무기막이 형성된 실리콘 웨이퍼와 레지스트층과의 밀착성을 향상시킨다. 그와 같은 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 알킬옥시카르보닐기란, 히드록실기 하나, 또는 2 개를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기가 바람직하다.When R <2> is a hydrogen atom, dry etching resistance is improved by an unsubstituted polycyclic olefin unit. When R <2> is a carboxyl group, alkali solubility is improved. In the case of a C1-C10 alkyloxycarbonyl group having at least one hydroxyl group, the adhesion between the silicon wafer or the silicon wafer on which the inorganic film is formed and the resist layer is improved. The alkyloxycarbonyl group having at least one hydroxyl group is preferably an alkyloxycarbonyl group having 1 to 2 carbon atoms or 2 to 10 carbon atoms.

구체적으로는, 히드록시메틸옥시카르보닐기, 히드록시에틸옥시카르보닐기, 히드록시프로필옥시카르보닐기, 히드록시부틸옥시카르보닐기, 2,3-디히드록시부틸옥시카르보닐기, 히드록시펜틸옥시카르보닐기 등을 들 수 있고, 특히 2-히드록시프로필옥시카르보닐기가 바람직하다.Specifically, a hydroxymethyloxycarbonyl group, hydroxyethyloxycarbonyl group, hydroxypropyloxycarbonyl group, hydroxybutyloxycarbonyl group, 2,3-dihydroxybutyloxycarbonyl group, hydroxypentyloxycarbonyl group, etc. are mentioned, Especially 2-hydroxypropyloxycarbonyl group is preferable.

화학식 1 과 2 의 공중합체의 경우, 화학식 1 의 단위는 1 ∼ 80 몰%, 바람직하게는 10 ∼ 50 몰%, 화학식 2 의 단위는 20 ∼ 99 몰%, 바람직하게는 50 ∼ 90 몰% 의 범위가 밀착성과 해상성이 향상되기 때문에 바람직하다.In the case of the copolymers of the formulas (1) and (2), the units of the formula (1) are 1 to 80 mol%, preferably 10 to 50 mol%, and the units of the formula (2) are 20 to 99 mol%, preferably 50 to 90 mol% It is preferable because a range improves adhesiveness and resolution.

화학식 2 로 표시되는 단위는 1 종 또는 2 종 이상을 동시에 공중합시킬 수 있고, 특히 내드라이 에칭성, 알칼리 가용성 및 밀착성의 모든것에 우수하기 때문에, 하기 적어도 3 개의 단위를 포함하는 화학식 5 로 표시되는 중합체가 바람직하다 :The unit represented by the formula (2) is capable of copolymerizing one or two or more kinds at the same time, and is particularly excellent in all of the dry etching resistance, alkali solubility and adhesion, and therefore, the unit represented by the formula (5) including at least three units Polymers are preferred:

[화학식 5][Formula 5]

(식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하고, R4는 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다)(Wherein R, R 1 and n are the same as described above, and R 4 is a C1-C10 alkyloxycarbonyl group having at least one hydroxyl group)

화학식 5 의 공중합체의 경우, x 는 1 ∼ 80 몰%, 바람직하게는 10 ∼ 50 몰%, y 는 1 ∼ 45 몰%, 바람직하게는 1 ∼ 40 몰%, z 는 1 ∼ 20 몰%, 바람직하게는 5 ∼ 10 몰% 의 범위가 알칼리 가용성, 밀착성 및 해상성을 고려하면 바람직하다.In the case of the copolymer of the formula (5), x is 1 to 80 mol%, preferably 10 to 50 mol%, y is 1 to 45 mol%, preferably 1 to 40 mol%, z is 1 to 20 mol%, Preferably, the range of 5-10 mol% is preferable considering alkali solubility, adhesiveness, and resolution.

화학식 2 로 표시되는 단위의 모노머는, R2가 수소 원자인 경우를 제외하고, 화학식 1 로 표시되는 단위의 모노머와 마찬가지로, (메타)아크릴산 또는 (메타)아크릴산의 히드록시알킬에스테르와 시클로펜타디엔 또는 디시클로펜타디엔을, 공지의 반응인 디엘스-알더 반응으로 합성할 수 있다. R2가 수소 원자인 경우에는, 노르보르넨 등의 치환기를 갖지 않는 다환식 올레핀을 사용하면 된다.The monomer of the unit represented by the formula (2) is a hydroxyalkyl ester and cyclopentadiene of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid, similarly to the monomer of the unit represented by the formula (1), except that R 2 is a hydrogen atom. Or dicyclopentadiene can be synthesize | combined by the Diels-Alder reaction which is a well-known reaction. When R <2> is a hydrogen atom, you may use polycyclic olefin which does not have substituents, such as norbornene.

다른 공중합 가능한 모노머가 무수 말레산인 경우에는, 적어도 하기 화학식 3 으로 표시되는 단위를 포함하는 중합체가 바람직하다 :When the other copolymerizable monomer is maleic anhydride, a polymer containing at least the unit represented by the following general formula (3) is preferable:

[화학식 3][Formula 3]

(식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하다)(Wherein R, R 1 and n are the same as above)

또한, 적어도 상기 화학식 3 및 하기 화학식 4 로 표시되는 단위를 포함하는 중합체를 사용하면, 기판에 대한 밀착성이 향상되어 바람직하다 :In addition, the use of a polymer containing at least the units represented by the above formula (3) and the following formula (4) improves the adhesion to the substrate is preferable:

[화학식 4][Formula 4]

(식중, R 은 상기와 동일하고, R3은 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기이며, m 은 0 또는 1 이다)(Wherein R is the same as above, R 3 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms having at least one hydroxyl group, and m is 0 or 1)

화학식 3 으로 표시되는 단위는, 화학식 6 으로 표시되는 다환식 올레핀 모노머와 무수 말레산을 디옥산, 테트라히드로푸란과 같은 적당한 유기 용매중에 용해하여, 과산화벤조일, 2,2'-아조이소부티로니트릴, 아세틸퍼옥시드, 라우릴퍼옥시드 등의 라디칼 중합 개시제를 더하여, 공중합시킴으로써 얻을 수 있다.The unit represented by the formula (3) dissolves the polycyclic olefin monomer and the maleic anhydride represented by the formula (6) in a suitable organic solvent such as dioxane and tetrahydrofuran to form benzoyl peroxide, 2,2'-azisobutyronitrile. It can be obtained by adding and copolymerizing radical polymerization initiators, such as acetyl peroxide and lauryl peroxide.

화학식 6 으로 표시되는 다환식 올레핀 모노머는, n=0 인 경우, 1-알킬(탄소수 2 이상)-1-히드록시시클로헥산 (이하, 간단히 시클로헥산 유도체라 함) 과 (메타)아크릴산할라이드와의 에스테르를 합성한 후, 이것과 시클로펜타디엔을 디엘스-알더 반응으로 용이하게 합성할 수 있다.When n = 0, the polycyclic olefin monomer represented by the formula (6) is a compound of 1-alkyl (carbon number 2 or more) -1-hydroxycyclohexane (hereinafter simply referred to as cyclohexane derivative) and (meth) acrylic acid halide. After synthesize | combining ester, this and cyclopentadiene can be synthesize | combined easily by the Diels-Alder reaction.

그 화학 반응식을 다음에 나타낸다 :The chemical reaction scheme is shown below:

시클로헥산 유도체는 시판되고 있지 않으므로, 케톤으로부터 알코올을 얻는 공지의 반응인 시클로헥사논과 그리나드 (Grignard) 시약이나 알킬리튬을 사용한 구핵 부가 반응으로 합성할 수 있다. 이 반응식을 하기에 나타낸다 :Since a cyclohexane derivative is not commercially available, it can synthesize | combine by the nucleophilic addition reaction using cyclohexanone, the Grignard reagent, and alkyl lithium which are well-known reactions for obtaining alcohol from a ketone. This scheme is shown below:

(식중, R5는 탄소수 2 이상의 알킬기이다)(Wherein R 5 is an alkyl group having 2 or more carbon atoms)

또한, 시클로헥산 유도체는, 시클로헥사논과 리튬아세틸리드나 나트륨아세틸리드와 같은 금속 알키닐을 사용한 구핵 부가 반응에 의해 1-알키닐-1-히드록시시클로헥산올을 얻는 제 1 공정, 이어서 이것을 수소 부가하는 제 2 공정을 거쳐 합성할 수 있다. 이 때, 1-알키닐-1-히드록시시클로헥산올은 시판품을 저렴한 비용으로 용이하게 입수할 수 있으므로, 제 2 공정만으로도 합성할 수 있다.In addition, the cyclohexane derivative is the first step of obtaining 1-alkynyl-1-hydroxycyclohexanol by nucleophilic addition reaction using cyclohexanone and metal alkynyl such as lithium acetylide or sodium acetylide, followed by hydrogen. The addition can be carried out through a second step. At this time, since 1-alkynyl-1-hydroxycyclohexanol can obtain a commercial item easily and at low cost, it can synthesize | combine only by a 2nd process.

후자의 합성법인 금속 알키닐을 사용한 상기 2 공정에 의한 합성법이 반응 공정수는 많아지지만, 부생성물이 없고 고수율로 얻을 수 있으므로 바람직하다.The synthesis method according to the above two steps using the metal alkynyl, which is the latter synthesis method, is preferable because the number of reaction steps increases, but there is no by-product and can be obtained in high yield.

특히, 1-알키닐-1-히드록시시클로헥산올을 수소 부가하는 방법이 1-알킬-1-히드록시시클로헥산올을 저렴한 비용으로 용이하게 입수할 수 있으므로, 공업적 가치가 높아 바람직하다. 이 합성 절차를 하기에 나타낸다 :In particular, the method of hydrogenating 1-alkynyl-1-hydroxycyclohexanol is easy to obtain 1-alkyl-1-hydroxycyclohexanol at low cost, and since it is high in industrial value, it is preferable. This synthesis procedure is shown below:

(식중, R6은 수소 원자 또는 알킬기이다)(Wherein R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group)

또한, 화학식 6 으로 표시되는 다환식 올레핀 모노머는, n=2 인 경우, n=1 인 경우와 마찬가지로, 시클로헥사논 유도체와 아크릴산 또는 메타크릴산과의 에스테르화물을 시클로펜타디엔의 2 량체인 디시클로펜타디엔과 디엘스-알더 반응에 의해 합성할 수 있다.In the case of n = 2, the polycyclic olefin monomer represented by the formula (6) is a dicyclo which is a dimer of cyclopentadiene in the esterified product of a cyclohexanone derivative with acrylic acid or methacrylic acid as in the case of n = 1. It can be synthesized by pentadiene and Diels-Alder reaction.

화학식 4 로 표시되는 단위에 있어서, R 은 화학식 1 에서의 경우와 동일하다.In the unit represented by the formula (4), R is the same as in the formula (1).

또한, R3은 실리콘 웨이퍼나 무기 막이 형성된 실리콘 웨이퍼와 레지스트층과의 밀착성을 향상시키기 위한 관능기로, 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 알킬기이면, 특별히 한정되지 않지만, 히드록실기 하나, 또는 2 개를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기가 바람직하다.R 3 is a functional group for improving the adhesion between the silicon wafer and the silicon wafer on which the inorganic film is formed and the resist layer, and is not particularly limited as long as it is an alkyl group having at least one hydroxyl group. One or two hydroxyl groups are used. An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable.

구체적으로는, 히드록시메틸기, 히드록시에틸기, 히드록시프로필기, 히드록시부틸기, 디히드록시부틸기, 히드록시펜틸기 등이, 특히 2-히드록시프로필, 2,3-디히드록시부틸기가 바람직하다.Specifically, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, hydroxybutyl group, dihydroxybutyl group, hydroxypentyl group and the like are particularly 2-hydroxypropyl, 2,3-dihydroxybutyl Group is preferred.

화학식 4 로 표시되는 단위의 모노머는, 화학식 2 로 표시되는 단위와 동일하게 (메타)아크릴산의 히드록시알킬에스테르와 시클로펜타디엔 또는 디시클로펜타디엔을 디엘스-알더 반응시킴으로써 얻을 수 있다.The monomer of the unit represented by General formula (4) can be obtained by carrying out the Diels-Alder reaction of the hydroxyalkyl ester of (meth) acrylic acid, cyclopentadiene, or dicyclopentadiene similarly to the unit represented by General formula (2).

화학식 3 또는 4 에서의 무수 말레산과 다환식 올레핀 모노머의 공중합 비율은 이론상으로는 각각 50 몰% 이다. 그러나, 실제로는 무수 말레산끼리, 다환식 올레핀 모노머끼리의 공중합도 일어나기 때문에, 무수 말레산으로부터 유도되는 단위 40 ∼ 60 몰%, 다환식 올레핀 모노머로부터 유도되는 단위 40 ∼ 60 몰% 이다.The copolymerization ratio of maleic anhydride and a polycyclic olefin monomer in the formula (3) or (4) is, in theory, 50 mol% each. However, since copolymerization of maleic anhydride and polycyclic olefin monomers also occurs in practice, it is 40 to 60 mol% of units derived from maleic anhydride and 40 to 60 mol% of units derived from polycyclic olefin monomers.

또한, 화학식 3 과 4 의 공중합체의 경우는, 화학식 3 의 단위 40 ∼ 90 몰%, 바람직하게는 50 ∼ 80 몰%, 화학식 4 의 단위 10 ∼ 60 몰%, 바람직하게는 20 ∼ 50 몰% 이다. 화학식 3 의 단위가 이들의 범위보다 적어지면 감도가 저하되고, 너무 많으면 기판과의 밀착성이 떨어진다.In the case of the copolymers of the formulas (3) and (4), 40 to 90 mol% of the units of the formula (3), preferably 50 to 80 mol%, 10 to 60 mol% of the units of the formula (4), preferably 20 to 50 mol% to be. When the unit of the formula (3) is smaller than these ranges, the sensitivity is lowered, and when too large, the adhesion with the substrate is inferior.

또한, 화학식 2, 3, 4 로 표시되는 단위 이외에도, 종래 ArF 포지티브형 레지스트의 기재 수지의 모노머로서 공지의 것을 필요에 따라 공중합시켜도 된다.In addition to the units represented by the formulas (2), (3) and (4), known monomers may be copolymerized as necessary as monomers of the base resin of the conventional ArF positive type resist.

본 발명의 (A) 성분의 중량 평균 분자량은 2,000 ∼ 15,000, 바람직하게는 3,000 ∼ 6,000 의 범위가 좋다.The weight average molecular weight of (A) component of this invention is 2,000-15,000, Preferably the range of 3,000-6,000 is good.

(B) 성분(B) component

본 발명에 있어서, (B) 성분으로는 화학 증폭형 레지스트의 산 발생제로서 공지인 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 음이온이 탄소수 1 ∼ 10 인 플루오로알킬술폰산이온의 오늄염이다.In this invention, a well-known thing can be used as an acid generator of a chemically amplified resist as (B) component, It does not specifically limit. Preferably, the anion is an onium salt of fluoroalkylsulfonic acid ions having 1 to 10 carbon atoms.

오늄염의 양이온으로는 메틸기, 에틸기, 프로필, n-부틸기, tert-부틸과 같은 저급 알킬기 또는 메톡시기, 에톡시기와 같은 저급 알콕시기로 치환되어 있어도 좋은 페닐요오드늄 또는 술포늄을 들 수 있다.Examples of the cation of the onium salt include phenyl iodonium or sulfonium which may be substituted with a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl, n-butyl group, tert-butyl or lower alkoxy group such as methoxy group or ethoxy group.

음이온으로는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소화된 플루오로알킬술폰산 이온이다. 탄소수가 길어질수록, 또한 불소화율 (알킬기중의 불소 원자의 비율) 이 적어질수록 술폰산으로서의 강도가 떨어지기 때문에, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기의 수소 원자의 전부가 불소화된 플루오로알킬술폰산이 바람직하다.As an anion, some or all of the hydrogen atoms of a C1-C10 alkyl group are fluorinated fluoroalkyl sulfonic acid ions. The longer the carbon number and the lower the fluorination rate (the ratio of the fluorine atoms in the alkyl group), the lower the strength as the sulfonic acid. Therefore, fluoroalkylsulfonic acid in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are fluorinated is preferable. .

구체적으로는, 디페닐요오드늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오드늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트, 트리페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트, 트리(4-메틸페닐)술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트 등을 들 수 있다. 이들중, 비스(4-tert-부틸페닐)요오드늄의 메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트가 바람직하다.Specifically, trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of diphenyl iodonium, trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, and tri Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of phenylsulfonium, trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of tri (4-methylphenyl) sulfonium, and the like. Of these, methanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of bis (4-tert-butylphenyl) iodonium is preferable.

이들은 1 종 또는 2 종 이상을 동시에 사용하여도 된다.These may use 1 type (s) or 2 or more types simultaneously.

(B) 성분은, (A) 성분에 대하여, 0.1 ∼ 20 중량%, 바람직하게는 1 ∼ 10 중량% 의 비율로 사용할 수 있다.The component (B) may be used in an amount of 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the component (A).

본 발명의 조성물에는, 필요에 따라 상기 이외의 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제로는, 예를 들면 유기 카르복실산, 인의 옥소산 또는 그의 유도체, 유기 아민, 담즙산과 산 해리성기의 에스테르 등을 들 수 있다.Various additives other than the above can be mix | blended with the composition of this invention as needed. Examples of the additive include organic carboxylic acids, oxo acids of phosphorus or derivatives thereof, organic amines, esters of bile acids and acid dissociable groups, and the like.

유기 카르복실산으로는, 포화 또는 불포화 지방족 카르복실산, 지환식 카르복실산, 방향족 카르복실산 등의 유기 카르복실산을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 포화 지방족 카르복실산으로는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루탈산, 아디핀산 등의 1 가 또는 다가 카르복실산을 들 수 있다. 불포화 지방족 카르복실산으로는, 아크릴산, 크로톤산, 이소크로톤산, 3-부텐산, 메타크릴산, 4-펜텐산, 프로피올산, 2-부틴산, 말레산, 푸말산, 아세틸렌카르복실산 등을 들 수 있다. 지환식 카르복실산으로는, 1,1-시클로헥산디카르복실산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,1-시클로헥산디아세트산 등을 들 수 있다. 방향족 카르복실산으로는, p-히드록시벤조산, o-히드록시벤조산, 2-히드록시-3-니트로벤조산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산 등의, 수산기, 니트로기, 카르복실기 등의 치환기를 갖는 방향족 카르복실산을 들 수 있다.Examples of the organic carboxylic acid include organic carboxylic acids such as saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acid, alicyclic carboxylic acid, and aromatic carboxylic acid, but are not particularly limited. Examples of the saturated aliphatic carboxylic acid include monovalent or polyvalent carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid and adipic acid. As unsaturated aliphatic carboxylic acid, acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 3-butene acid, methacrylic acid, 4-pentene acid, propiolic acid, 2-butynic acid, maleic acid, fumaric acid, acetylene carboxylic acid, etc. Can be mentioned. As alicyclic carboxylic acid, 1,1-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid Acids, 1,1-cyclohexanediacetic acid, and the like. As aromatic carboxylic acid, aromatic which has substituents, such as hydroxyl group, nitro group, carboxyl group, such as p-hydroxybenzoic acid, o-hydroxybenzoic acid, 2-hydroxy-3-nitrobenzoic acid, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, etc. Carboxylic acid can be mentioned.

인의 옥소산 또는 그의 유도체로는, 구체적으로 인산, 아인산, 인산디n-부틸에스테르, 인산디페닐에스테르 등의 인산 또는 아인산 또는 이들의 에스테르와 같은 유도체, 포스폰산, 포스폰산디메틸에스테르, 포스폰산디n-부틸에스테르, 페닐포스폰산, 포스폰산디페닐에스테르, 포스폰산디벤질에스테르 등의 포스폰산 및 이들의 에스테르와 같은 유도체, 포스핀산, 페닐포스핀산 등의 포스핀산 및 이들의 에스테르와 같은 유도체를 들 수 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of phosphorus oxo acids or derivatives thereof include phosphoric acid or phosphorous acid such as phosphoric acid, phosphorous acid, phosphoric acid di-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester, or derivatives such as phosphorous acid or esters thereof, phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, and phosphonic acid di. derivatives such as phosphonic acids and esters thereof, such as n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester and phosphonic acid dibenzyl ester, phosphinic acids such as phosphinic acid and phenylphosphinic acid and derivatives thereof Although it may be mentioned, it is not limited to this.

이들 중에서, 말론산, 숙신산 등의 포화 지방족 카르복실산이 ArF 레이저광에 대한 투과성이 높고, 해상성이 우수하므로 바람직하다.Among these, saturated aliphatic carboxylic acids such as malonic acid and succinic acid are preferable because of their high transmittance to ArF laser light and excellent resolution.

유기 아민으로는, 예를 들면 지방족 아민, 방향족 아민, 복소환식 아민을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다. 지방족 아민으로는, 디에틸아민, 트리에틸아민, n-프로필아민, 디-n-프로필아민, 트리-n-프로필아민, 트리이소프로판올아민, 이소프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리에탄올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로는, 벤질아민, 아닐린, N-메틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, o-메틸아닐린, m-메틸아닐린, p-메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, 디페닐아민, 디-p-톨릴아민 등을 들 수 있다. 복소환식 아민으로는, 피리딘, o-메틸피리딘, o-에틸피리딘, 2,3-디메틸피리딘, 4-에틸-2-메틸피리딘, 3-에틸-4-메틸피리딘 등을 들 수 있다.Examples of the organic amine include aliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines, but are not limited thereto. Examples of the aliphatic amines include diethylamine, triethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, triisopropanolamine, isopropylamine, tributylamine, tripentylamine and triethanolamine , Dipropanolamine, tripropanolamine and the like. As aromatic amines, benzylamine, aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, o-methylaniline, m-methylaniline, p-methylaniline, N, N-diethylaniline, diphenylamine, di -p-tolylamine, etc. are mentioned. Examples of the heterocyclic amine include pyridine, o-methylpyridine, o-ethylpyridine, 2,3-dimethylpyridine, 4-ethyl-2-methylpyridine, and 3-ethyl-4-methylpyridine.

이들 중에서, 트리펜틸아민 등의 지방족 아민이 ArF 레이저광에 대한 투과성이 높고, 레지스트 패턴 형상이 우수하므로 바람직하다.Among these, aliphatic amines such as tripentylamine are preferable because of their high transmittance to ArF laser light and excellent resist pattern shapes.

유기 카르복실산 또는 인의 옥소산 또는 그의 유도체의 배합 비율은 (A) 성분에 대하여, 0.01 ∼ 5 중량%, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.2 중량% 의 범위이다. 이 범위이면, 해상성 및 감도가 향상되어 바람직하다.The compounding ratio of the organic carboxylic acid or the oxo acid of phosphorus or its derivative (s) is 0.01-5 weight% with respect to (A) component, Preferably it is the range of 0.02-0.2 weight%. If it is this range, resolution and sensitivity will improve and it is preferable.

유기 아민의 배합 비율은 (A) 성분에 대하여, 0.01 ∼ 5 중량%, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.2 중량% 의 범위이다. 이 범위이면, 레지스트 패턴 형상 및 감도가 향상되어 바람직하다.The compounding ratio of organic amine is 0.01-5 weight% with respect to (A) component, Preferably it is the range of 0.02-0.2 weight%. If it is this range, a resist pattern shape and a sensitivity will improve and it is preferable.

담즙산과 산 해리성기의 에스테르는 ArF 용 포지티브형 레지스트의 용해 억제제로서 공지된 것으로, 특별히 한정되지 않는다. 이 에스테르는 콜산, 데옥시콜산, 울소콜산 및 리토콜산 등에서 선택된 담즙산의 tert-부틸에스테르, 테트라히드로피라닐에스테르, 에톡시에틸에스테르 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 상기 에스테르는 ArF 엑시머 레이저에 대한 높은 투과성을 나타내고, 산 발생제로부터 발생한 산의 작용에 의해 산 해리성기가 해리되기 때문에, 레지스트 패턴의 콘트라스트를 향상시키기 위해 필요에 따라 사용된다. 그 배합 비율은 (A) 성분에 대하여 5 ∼ 20 중량% 이다.Esters of bile acids and acid dissociable groups are known as dissolution inhibitors of positive resists for ArF and are not particularly limited. The esters include, but are not limited to, tert-butyl ester, tetrahydropyranyl ester, ethoxyethyl ester, and the like of bile acids selected from cholic acid, deoxycholic acid, ulsocholic acid and lithopholic acid. The ester exhibits high permeability to the ArF excimer laser and is used as necessary to improve the contrast of the resist pattern because the acid dissociable group is dissociated by the action of the acid generated from the acid generator. The compounding ratio is 5-20 weight% with respect to (A) component.

또한, 본 발명의 조성물에는, 추가로 필요에 따라, 상용성이 있는 첨가물, 예를 들면 할레이션 방지제 등을 적당히 배합할 수 있다.In addition, the composition of the present invention may further contain a compatible additive, for example, an antihalation agent, as appropriate.

본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 상기의 각 성분을 적당한 용제에 용해하여 용액의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 용제의 예로는, 종래의 포지티브형 포토레지스트 조성물에 사용되는 용제를 들 수 있고, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류 ; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 또는 이들의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 또는 모노페닐에테르 등의 다가 알코올류 및 그의 유도체 ; 디옥산과 같은 고리식 에테르류 ; 및 젖산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루빈산메틸, 피루빈산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다.It is preferable that the positive photoresist composition of this invention melt | dissolves said each component in a suitable solvent, and uses it in the form of a solution. As an example of such a solvent, the solvent used for the conventional positive photoresist composition is mentioned, For example, Ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone; Ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, or monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether thereof Polyhydric alcohols and derivatives thereof; Cyclic ethers such as dioxane; And esters such as ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate and ethyl ethoxypropionate. These may be used independently and may mix and use 2 or more types.

본 발명의 조성물의 적합한 사용 방법에 대하여 일례를 나타내면, 먼저, 실리콘 웨이퍼 등의 기판상에, 포지티브형 레지스트 조성물의 용액을 스핀너 등으로 도포하고, 건조하여 감광층을 형성시키고, 이어서 패턴이 그려진 포토마스크를 통하여 노광한다. 다음에, 이것을 노광후 가열 (PEB) 한 후, 현상액, 예를 들면 1 ∼ 10 중량% 테트라메틸암모늄히드록시드 (TMAH) 수용액과 같은 알칼리성 수용액으로 현상하면, 노광부가 용해 제거되어 마스크 패턴에 충실한 화상 (레지스트 패턴)을 얻을 수 있다. 또한, 레지스트 패턴의 해상성을 더욱 높게 하기 위해서는, 기판과 본 발명의 조성물을 사용하여 얻어지는 감광층과의 사이에 반사 방지막을 개재시키면 된다.An example of a suitable method of using the composition of the present invention is shown firstly, a solution of a positive resist composition is first applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner, dried to form a photosensitive layer, and then a pattern is drawn. It exposes through a photomask. Next, after exposing this to post-exposure heating (PEB) and developing with a developing solution, for example, an alkaline aqueous solution such as 1 to 10% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the exposed portion is dissolved and removed to adhere to the mask pattern. An image (resist pattern) can be obtained. In order to further increase the resolution of the resist pattern, an antireflection film may be interposed between the substrate and the photosensitive layer obtained by using the composition of the present invention.

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

제조예 1 (다환식 올레핀 모노머의 합성)Preparation Example 1 (Synthesis of Polycyclic Olefin Monomer)

1-에틸-1-히드록시시클로헥산 128 g 과 트리에틸아민 120 g 을 테트라히드로푸란 600 ㎖ 에 용해하고, 빙욕에서 냉각하면서 교반하여, 이것에 아크릴산클로리드 91 g 을 10 분간에 걸쳐 적하하였다. 이어서, 천천히 실온으로 되돌려, 다시 24 시간 교반하였다. 반응 용액을 물로 중성이 될 때까지 충분히 세정한 후, 테트라히드로푸란을 로타리 에바폴레이터로 제거하고, 아크릴산1-에틸-1-시클로헥실 95 g (수율 52 %) 을 얻었다.128 g of 1-ethyl-1-hydroxycyclohexane and 120 g of triethylamine were dissolved in 600 ml of tetrahydrofuran, stirred while cooling in an ice bath, and 91 g of acrylate chloride was added dropwise thereto over 10 minutes. Then, it returned to room temperature slowly and stirred for 24 hours again. After the reaction solution was sufficiently washed with water until neutral, tetrahydrofuran was removed with a rotary evaporator to obtain 95 g (yield 52%) of 1-ethyl-1-cyclohexyl acrylate.

이어서, 얻어진 아크릴산1-에틸-1-시클로헥실 91 g 을 빙욕에서 냉각하면서 교반하고, 이것에, 디시클로펜타디엔을 40 ℃ 로 가열하고 열분해하여 얻어지는 시클로펜타디엔 35 g 을 60 분간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료후, 다시 12 시간 교반하였다. 이 반응 용액을 1 ㎜Hg, 115 ∼ 117 ℃ 의 조건에서 감압 증류하여, 하기 화학식을 갖는 화합물을 얻었다 :Subsequently, 91 g of obtained 1-ethyl-1-cyclohexyl acrylate was stirred while cooling in an ice bath, and 35 g of cyclopentadiene obtained by heating and decomposing dicyclopentadiene to 40 ° C. was added dropwise over 60 minutes. . After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 12 hours. The reaction solution was distilled under reduced pressure under conditions of 1 mmHg and 115 to 117 ° C to obtain a compound having the following formula:

또한, Et 는 에틸기를 나타낸다. 그 수량은 119 g (수율 96 %) 이었다.In addition, Et represents an ethyl group. The yield was 119 g (96% yield).

또한, 프로톤 NMR 분석 데이터는 :In addition, proton NMR analytical data is:

0.8 ppm, 1.2∼1.7 ppm, 1.9 ppm, 2.2 ppm, 2.9 ppm, 3.2 ppm, 6.0 ppm, 6.2 ppm 이고 ;0.8 ppm, 1.2-1.7 ppm, 1.9 ppm, 2.2 ppm, 2.9 ppm, 3.2 ppm, 6.0 ppm, 6.2 ppm;

FTIR 분석 데이터는 :FTIR analysis data is:

2972 ㎝-1, 2936 ㎝-1, 2863 ㎝-1, 2726 ㎝-1, 1449 ㎝-1, 1336 ㎝-1, 1271 ㎝-1이며,2972 cm -1 , 2936 cm -1 , 2863 cm -1 , 2726 cm -1 , 1449 cm -1 , 1336 cm -1 , 1271 cm -1 ,

이상의 분석 데이터로부터 상기 화합물이 동정되었다.The compound was identified from the above analytical data.

제조예 2 (중합체 1 의 합성)Preparation Example 2 (Synthesis of Polymer 1)

제조예 1 에서 얻어진 다환식 올레핀 모노머 31 g 과 무수 말레산 12.25 g 을 디옥산 43 g 에 용해하고, 반응 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴 4.3 g 을 더하여, 70 ℃ 에서 10 시간 중합 반응시켰다. 반응 종료후, 반응물을 n-헵탄 1 리터중에 쏟아 중합체를 석출시키는 조작을 2 회 반복하였다. 얻어진 공중합체를 실온하에서 감압 건조하였다.31 g of the polycyclic olefin monomer obtained in Production Example 1 and 12.25 g of maleic anhydride were dissolved in 43 g of dioxane, 4.3 g of azobisisobutyronitrile was added as a reaction initiator, and the polymerization reaction was carried out at 70 ° C for 10 hours. After the reaction was completed, the operation of pouring the reaction into 1 liter of n-heptane to precipitate the polymer was repeated twice. The obtained copolymer was dried under reduced pressure at room temperature.

이와 같은 방법으로 하여, 하기 화학식으로 표시되는 공중합체를 얻었다. 이 공중합체의 수량은 26 g 으로, 중량 평균 분자량은 4300 이고, 분산도는 1.4 이었다 :In this manner, a copolymer represented by the following formula was obtained. The yield of this copolymer was 26 g, the weight average molecular weight was 4300 and the degree of dispersion was 1.4:

제조예 3 (중합체 2 의 합성)Preparation Example 3 (Synthesis of Polymer 2)

제조예 1 에서 얻어진 다환식 올레핀 모노머 24.8 g 과 아크릴산2-히드록시프로필을 시클로펜타디엔과 디엘스-알더 반응시켜 얻어진 다환식 올레핀 모노머 4.9 g 및 무수 말레산 12.25 g 을 디옥산 42 g 에 용해하고, 반응 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴 4.2 g 을 더하여, 70 ℃ 에서 10 시간 중합 반응시켰다. 반응 종료후, 반응물을 n-헵탄 1 리터중에 쏟아 중합체를 석출시키는 조작을 2 회 반복하였다. 얻어진 공중합체를 실온하에서 감압 건조하였다.24.8 g of the polycyclic olefin monomer obtained in Production Example 1 and 2-hydroxypropyl acrylate were reacted with cyclopentadiene and DIEL-Alder to dissolve 4.9 g of the polycyclic olefin monomer and 12.25 g of maleic anhydride in 42 g of dioxane, As a reaction initiator, 4.2 g of azobisisobutyronitrile was added and the polymerization reaction was carried out at 70 ° C for 10 hours. After the reaction was completed, the operation of pouring the reaction into 1 liter of n-heptane to precipitate the polymer was repeated twice. The obtained copolymer was dried under reduced pressure at room temperature.

이와 같은 방법으로 하여, 하기 화학식으로 표시되는 공중합체를 얻었다. 이 공중합체의 수량은 26 g 으로, 중량 평균 분자량은 4700 이고, 분산도는 1.4 이었다 :In this manner, a copolymer represented by the following formula was obtained. The yield of this copolymer was 26 g, the weight average molecular weight was 4700 and the degree of dispersion was 1.4:

또한, x 및 y 는 각각 80 몰% 및 20 몰% 이었다.In addition, x and y were 80 mol% and 20 mol%, respectively.

비교 제조예 1 (중합체 3 의 합성)Comparative Preparation Example 1 (Synthesis of Polymer 3)

아크릴산1-메틸-1-시클로헥실을 시클로펜타디엔과 디엘스-알더 반응시켜 얻어진 다환식 올레핀 모노머 29.25 g, 무수 말레산 12.25 g 을 디옥산 42 g 에 용해하고, 반응 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴 4.2 g 을 더하여, 70 ℃ 에서 10 시간 중합 반응시켰다. 반응 종료후, 반응물을 n-헵탄 1 리터중에 쏟아 중합체를 석출시키는 조작을 2 회 반복하였다. 얻어진 공중합체를 실온하에서 감압 건조하였다.29.25 g of polycyclic olefin monomers and 12.25 g of maleic anhydride obtained by reacting 1-methyl-1-cyclohexyl acrylic acid with cyclopentadiene and Diels-Alder are dissolved in 42 g of dioxane and used as azobisisobutyro as a reaction initiator. 4.2 g of nitriles were added, and the polymerization reaction was carried out at 70 ° C for 10 hours. After the reaction was completed, the operation of pouring the reaction into 1 liter of n-heptane to precipitate the polymer was repeated twice. The obtained copolymer was dried under reduced pressure at room temperature.

이와 같은 방법으로 하여, 하기 화학식으로 표시되는 공중합체를 얻었다. 이 공중합체의 수량은 24 g 으로, 중량 평균 분자량은 4800 이고, 분산도는 1.6 이었다 :In this manner, a copolymer represented by the following formula was obtained. The yield of this copolymer was 24 g with a weight average molecular weight of 4800 and a degree of dispersion of 1.6:

비교 제조예 2 (중합체 4 의 합성)Comparative Preparation Example 2 (Synthesis of Polymer 4)

아크릴산1-메틸-1-시클로헥실을 시클로펜타디엔과 디엘스-알더 반응시켜 얻어진 다환식 올레핀 모노머 23.4 g, 아크릴산2-히드록시프로필을 시클로펜타디엔과 디엘스-알더 반응시켜 얻어진 다환식 올레핀 모노머 4.9 g 및 무수 말레산 12.25 g 을 디옥산 41 g 에 용해하고, 반응 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴 4.1 g 을 더하여, 70 ℃ 에서 10 시간 중합 반응시켰다. 반응 종료후, 반응물을 n-헵탄 1 리터중에 쏟아 중합체를 석출시키는 조작을 2 회 반복하였다. 얻어진 공중합체를 실온하에서 감압 건조하였다.Polycyclic olefin monomer obtained by reacting 1-methyl-1-cyclohexyl acrylic acid with cyclopentadiene and diels-alder, and 23.4 g of polycyclic olefin monomers and 2-hydroxypropyl acrylate by cyclopentadiene 4.9 g and 12.25 g of maleic anhydride were dissolved in 41 g of dioxane, 4.1 g of azobisisobutyronitrile was added as a reaction initiator, and the polymerization reaction was carried out at 70 ° C for 10 hours. After the reaction was completed, the operation of pouring the reaction into 1 liter of n-heptane to precipitate the polymer was repeated twice. The obtained copolymer was dried under reduced pressure at room temperature.

이와 같은 방법으로 하여, 하기 화학식으로 표시되는 공중합체를 얻었다. 이 공중합체의 수량은 24 g 으로, 중량 평균 분자량은 5100 이고, 분산도는 1.6 이었다 :In this manner, a copolymer represented by the following formula was obtained. The yield of this copolymer was 24 g with a weight average molecular weight of 5100 and a degree of dispersion of 1.6:

또한, x' 및 y' 는 각각 80 몰% 및 20 몰% 이었다.In addition, x 'and y' were 80 mol% and 20 mol%, respectively.

실시예 1Example 1

제조예 2 에서 얻은 중합체 1 100 중량부, 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트 2 중량부, 콜산의 tert-부틸에스테르 10 중량부, 말론산 0.05 중량부 및 트리펜틸아민 0.1 중량부를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 570 중량부에 용해하여 포지티브형 레지스트 용액을 얻었다.100 parts by weight of the polymer 1 obtained in Preparation Example 2, 2 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 10 parts by weight of tert-butyl ester of malic acid, 0.05 parts by weight of malonic acid and 0.1 parts by weight of tripentylamine, and propylene glycol mono It melt | dissolved in 570 weight part of methyl ether acetate, and obtained the positive resist solution.

이어서, 이 레지스트 용액을 스핀너를 사용하여, 유기 반사 방지막 ("DUV-30" 상품명, 브류워사이언스사 제조) 이 막 두께 1000 Å 으로 형성된 실리콘 웨이퍼상에 도포하고, 핫 플레이트상에서 150 ℃ 로 90 초간 건조함으로써, 막 두께 0.5 ㎛ 의 레지스트층을 형성하였다. 이어서, ArF 노광 장치 (니콘사 제조) 에 의해, ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚) 를 선택적으로 조사한 후, 140 ℃ 에서 90 초간PEB 처리하고, 이어서 2.38 중량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액으로 30 초간 패들 현상하고, 30 초간 수세하여 건조하였다.Subsequently, this resist solution was applied onto a silicon wafer on which an organic antireflective film ("DUV-30" trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was formed at a film thickness of 1000 mm 3 using a spinner, and the film was heated at 150 ° C. for 90 seconds on a hot plate. By drying, a resist layer having a thickness of 0.5 mu m was formed. Subsequently, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated with an ArF exposure apparatus (manufactured by Nikon Corporation), followed by PEB treatment at 140 ° C. for 90 seconds, followed by a paddle for 30 seconds with a 2.38% by weight aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. It developed, washed with water for 30 seconds, and dried.

이와 같은 조작으로 형성된 0.18 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 1:1 로 형성되는 노광 시간을 감도로서 mJ/㎠ (에너지량) 단위로 측정한 바, 16 mJ/㎠ 이었다.It was 16 mJ / cm <2> when the exposure time in which the 0.18 micrometer line-and-space formed by such an operation was formed by 1: 1 was measured in mJ / cm <2> (energy amount) unit as a sensitivity.

이 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 직사각형이었다.The resist pattern cross-sectional shape at this time was observed in a SEM photograph, and was rectangular.

또한, 한계 해상도로는, 0.15 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 해상되어 있었다.As the limit resolution, 0.15 탆 line and space was resolved.

또한, 내드라이 에칭성으로서, 노볼락을 1 로 한 경우의 단위 시간당의 막 줄어듬량을 구한 바, 1.2 이었다 (또한, 이 수치는 작을수록 내드라이 에칭성이 높은 것을 나타낸다).In addition, as the dry etching resistance, the film reduction amount per unit time when the novolak was 1 was found to be 1.2 (in addition, the smaller the numerical value, the higher the dry etching resistance).

또한, 전자선 내성으로서, 고분해능 FEB 측정 장치 (히따찌세이사꾸쇼 제조 "S-8820") 에 의해 60 초간 처리하여 레지스트 패턴이 열화가 없는지 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 8 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, as electron beam tolerance, when it processed for 60 second with the high resolution FEB measuring apparatus ("S-8820" by Hitachi Seisakusho), and investigated whether the resist pattern did not deteriorate, the dimensional change in the resist pattern was narrowed by 8 nm.

실시예 2Example 2

실시예 1 에 있어서, 중합체 1 을 동량의 중합체 2 로 변경하고, 또한 유기 반사 방지막을 형성한 실리콘 웨이퍼를 실리콘 웨이퍼로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 포지티브형 레지스트 용액을 제조하고, 이어서 실시예 1 과 동일한 조건으로 레지스트 패턴을 형성하였다.In Example 1, the positive resist solution was manufactured by the same method as Example 1 except having changed the polymer 1 into the polymer 2 of the same quantity, and also changing the silicon wafer which formed the organic antireflective film into the silicon wafer. Subsequently, a resist pattern was formed under the same conditions as in Example 1.

그 때의 실시예 1 과 동일한 정의의 감도는 18 mJ/㎠ 이었다.The sensitivity of the same definition as in Example 1 at that time was 18 mJ / cm 2.

그 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 직사각형이었다.It was rectangular when the cross-sectional shape of the resist pattern at that time was observed by the SEM photograph.

또한, 한계 해상도로는, 0.15 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 해상되어 있었다.As the limit resolution, 0.15 탆 line and space was resolved.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 내드라이 에칭성은 1.2 이었다.In addition, the dry etching resistance of the definition similar to Example 1 was 1.2.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 전자선 내성을 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 11 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, when the electron beam tolerance of the same definition as Example 1 was investigated, the dimension change to the resist pattern was 11 nm narrowed from the original resist pattern size.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1 에서, 중합체 1 을 동량의 중합체 3 으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 포지티브형 레지스트 용액을 제조하고, 이어서 실시예 1 과 동일한 조건으로 레지스트 패턴을 형성하였다.In Example 1, except having changed the polymer 1 into the same amount of the polymer 3, the positive resist solution was produced by the same method as Example 1, and the resist pattern was formed on the conditions similar to Example 1 then.

그 때의 실시예 1 과 동일한 정의의 감도는 24 mJ/㎠ 이었다.The sensitivity of the same definition as in Example 1 at that time was 24 mJ / cm 2.

그 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 약간 테이퍼 형상이었다.The resist pattern cross-sectional shape at that time was observed in a SEM photograph, and was slightly tapered.

또한, 한계 해상도로는, 0.16 ㎛ 의 라인앤드스페이스까지 밖에 해상되지 않았다.In the limit resolution, only resolution up to 0.16 탆 line and space was achieved.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 내드라이 에칭성은 1.3 이었다.In addition, the dry etching resistance of the same definition as Example 1 was 1.3.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 전자선 내성을 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 8 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, when the electron beam tolerance of the same definition as Example 1 was investigated, the dimensional change in the resist pattern narrowed 8 nm from the original resist pattern size.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 2 에 있어서, 중합체 2 를 동량의 중합체 4 로 변경한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 방법으로 포지티브형 레지스트 용액을 제조하고, 이어서 실시예 2 와 동일한 조건으로 레지스트 패턴을 형성하였다.In Example 2, except having changed the polymer 2 into the polymer 4 of the same quantity, the positive resist solution was produced by the same method as Example 2, and the resist pattern was formed on the conditions similar to Example 2 after that.

그 때의 실시예 2 와 동일한 정의의 감도는 30 mJ/㎠ 이었다.The sensitivity of the definition similar to Example 2 at that time was 30 mJ / cm <2>.

그 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 약간 테이퍼형상이었다.The resist pattern cross-sectional shape at that time was observed in a SEM photograph, and was slightly tapered.

또한, 한계 해상도로는, 0.16 ㎛ 의 라인앤드스페이스까지 밖에 해상되지 않았다.In the limit resolution, only resolution up to 0.16 탆 line and space was achieved.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 내드라이 에칭성은 1.2 이었다.In addition, the dry etching resistance of the definition similar to Example 1 was 1.2.

또한, 실시예 1 과 동일한 정의의 전자선 내성을 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 10 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, when the electron beam tolerance of the same definition as Example 1 was investigated, the dimensional change in the resist pattern narrowed by 10 nm from the original resist pattern size.

실시예 3Example 3

하기 화학식을 갖는 공중합체 100 중량부 :100 parts by weight of a copolymer having the formula:

(식중, x', y', z' 는 각각 50 몰%, 40 몰% 및 10 몰% 이다), 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트 2 중량부, 콜산의 tert-부틸에스테르 10 중량부, 말론산 0.05 중량부, 트리펜틸아민 0.05 중량부를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 570 중량부에 용해하여 포지티브형 레지스트 용액을 얻었다.(Wherein x ', y' and z 'are 50 mol%, 40 mol% and 10 mol%, respectively), 2 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate and 10 parts by weight of tert-butyl ester of malic acid , 0.05 parts by weight of malonic acid and 0.05 parts by weight of tripentylamine were dissolved in 570 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a positive resist solution.

이어서, 이 레지스트 용액을 스핀너를 사용하여, 유기 반사 방지막 ("DUV-30" 상품명, 브류워사이언스사 제조) 이 막 두께 1000 Å 으로 형성된 실리콘 웨이퍼상에 도포하고, 핫 플레이트상에서 150 ℃ 로 90 초간 건조함으로써, 막 두께 0.5 ㎛ 의 레지스트층을 형성하였다. 이어서, ArF 노광 장치 (니콘사 제조) 에 의해, ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚) 를 선택적으로 조사한 후, 140 ℃ 에서 90 초간 PEB 처리하고, 이어서 2.38 중량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액으로 30 초간 패들 현상하고, 30 초간 수세하여 건조하였다.Subsequently, this resist solution was applied onto a silicon wafer on which an organic antireflective film ("DUV-30" trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was formed at a film thickness of 1000 mm 3 using a spinner, and the film was heated at 150 ° C. for 90 seconds on a hot plate. By drying, a resist layer having a thickness of 0.5 mu m was formed. Subsequently, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated with an ArF exposure apparatus (manufactured by Nikon Corporation), followed by PEB treatment at 140 ° C. for 90 seconds, followed by a paddle for 30 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. It developed, washed with water for 30 seconds, and dried.

이와 같은 조작으로 형성된 0.25 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 1:1 로 형성되는 노광 시간을 감도로서 mJ/㎠ (에너지량) 단위로 측정한 바, 30 mJ/㎠ 이었다. 이 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 직사각형이었다.It was 30 mJ / cm <2> when the exposure time in which the 0.25-micrometer line-and-space formed by such an operation was formed in 1: 1 was measured by mJ / cm <2> (amount of energy) as a sensitivity. The resist pattern cross-sectional shape at this time was observed in a SEM photograph, and was rectangular.

또한, 한계 해상도로는, 0.15 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 해상되어 있었다.As the limit resolution, 0.15 탆 line and space was resolved.

또한, 내드라이 에칭성으로서, 노볼락을 1 로 한 경우의 단위 시간당의 막 줄어듬량을 구한 바, 1.1 이었다.Moreover, as dry etching resistance, when film | membrane shrinkage per unit time at the time of making novolak 1 was calculated | required, it was 1.1.

또한, 전자선 내성으로서, 고분해능 FEB 측정 장치 (히따찌세이사꾸쇼 제조 "S-8820") 에 의해 60 초간 처리하여 레지스트 패턴이 열화가 없는지 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 변화하지 않았다.In addition, as the electron beam resistance, a high-resolution FEB measuring device ("S-8820" manufactured by Hitachi Seisakusho Co., Ltd.) was treated for 60 seconds to examine whether the resist pattern was deteriorated. Did not do it.

실시예 4Example 4

실시예 3 에 있어서, 중합체를 동량의 하기 화학식으로 표시되는 중합체로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법으로 포지티브형 레지스트 용액을 제조하고, 이어서 실시예 3 과 동일한 조건으로 레지스트 패턴을 형성하였다 :In Example 3, a positive resist solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that the polymer was changed to the polymer represented by the same chemical formula below, and then a resist pattern was formed under the same conditions as in Example 3. :

(식중, g, h, i 및 j 는 각각 15 몰%, 25 몰%, 10 몰% 및 50 몰% 이다)Wherein g, h, i and j are 15 mol%, 25 mol%, 10 mol% and 50 mol%, respectively)

0.18 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 1:1 로 형성되는 노광 시간을 감도로서 mJ/㎠ (에너지량) 단위로 측정한 바, 45 mJ/㎠ 이었다. 이 때의 레지스트 패턴 단면 형상을 SEM 사진으로 관찰한 바, 직사각형이었다.It was 45 mJ / cm <2> when the exposure time in which the 0.18 micrometer line-and-space is formed in 1: 1 was measured in mJ / cm <2> (energy amount) unit as a sensitivity. The resist pattern cross-sectional shape at this time was observed in a SEM photograph, and was rectangular.

또한, 한계 해상도는 0.17 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 해상되어 있었다.In the limit resolution, 0.17 µm line and space was resolved.

또한, 실시예 3 과 동일한 정의의 내드라이 에칭성은 1.2 이었다.In addition, the dry etching resistance of the definition similar to Example 3 was 1.2.

또한, 실시예 3 과 동일한 정의의 전자선 내성을 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 10 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, when the electron beam tolerance of the same definition as Example 3 was investigated, the dimensional change in the resist pattern narrowed by 10 nm from the original resist pattern size.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 3 에 있어서, 중합체를 동량의 하기 화학식으로 표시되는 중합체로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법으로 포지티브형 레지스트 용액을 제조하고, 이어서 실시예 3 과 동일한 조건으로 레지스트 패턴을 형성하였다 :In Example 3, a positive resist solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that the polymer was changed to the polymer represented by the same chemical formula below, and then a resist pattern was formed under the same conditions as in Example 3. :

(식중, x", y", z" 는 각각 50 몰%, 30 몰% 및 20 몰% 로, Ad 는 2-메틸아다만틸기를 나타낸다)(Wherein x ", y", z "are 50 mol%, 30 mol% and 20 mol%, respectively, Ad represents 2-methyladamantyl group)

또한, 한계 해상도는 0.16 ㎛ 의 라인앤드스페이스가 해상되어 있었다.In the limit resolution, 0.16 탆 line and space was resolved.

또한, 실시예 3 과 동일한 정의의 내드라이 에칭성은 1.5 이었다.In addition, the dry etching resistance of the definition similar to Example 3 was 1.5.

또한, 실시예 3 과 동일한 정의의 전자선 내성을 조사한 바, 레지스트 패턴에 치수 변화는 당초의 레지스트 패턴 크기로부터 40 ㎚ 좁아져 있었다.Moreover, when the electron beam tolerance of the same definition as Example 3 was investigated, the dimensional change in the resist pattern narrowed 40 nm from the original resist pattern size.

본 발명에 의하면, 감도가 우수하고, 해성성 및 레지스트 패턴 단면 형상이 우수하며, 또한 저렴하고, 전자선의 영향을 받아도 레지스트 패턴 크기의 치수 변화가 적은 전자선 내성이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 ArF 용 포지티브형 레지스트 조성물 및 이에 사용되는 산 해리성기 함유 모노머가 제공된다.According to the present invention, an ArF capable of forming a resist pattern having excellent sensitivity, excellent resolution and resist pattern cross-sectional shape, low cost, and excellent electron beam resistance with little dimensional change in resist pattern size even under the influence of an electron beam can be formed. A positive resist composition for use and an acid dissociable group-containing monomer for use therein are provided.

Claims (17)

(A) 하기 화학식 1 로 표시되는 단위를 함유하는 중합체 및 (B) 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물 :A positive resist composition comprising (A) a polymer containing a unit represented by the following formula (1) and (B) a compound which generates an acid by irradiation with radiation: [화학식 1][Formula 1] (식중, R 은 수소 원자 또는 저급 알킬기를 나타내고, R1은 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내며, n 은 0 또는 1 이다).(Wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 1 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, n is 0 or 1). 제 1 항에 있어서, (A) 성분이 상기 화학식 1 로 표시되는 단위와, 다른 공중합 가능한 모노머와의 공중합체인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 1, wherein the component (A) is a copolymer of a unit represented by the formula (1) with another copolymerizable monomer. 제 2 항에 있어서, 상기 다른 공중합 가능한 모노머가 무수 말레산 및 다환식 올레핀으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 2, wherein said other copolymerizable monomer is at least one member selected from maleic anhydride and polycyclic olefins. 제 3 항에 있어서, 상기 다른 공중합 가능한 모노머가 무수 말레산인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 3, wherein said other copolymerizable monomer is maleic anhydride. 제 3 항에 있어서, 상기 다른 공중합 가능한 모노머의 단위가 하기 화학식 2 로 표시되는 다환식 올레핀으로부터 유도되는 단위의 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물 :The positive type resist composition according to claim 3, wherein the unit of the other copolymerizable monomer is at least one of units derived from polycyclic olefins represented by the following general formula (2): [화학식 2][Formula 2] (식중, R 과 n 은 상기와 동일하고, R2는 수소 원자, 카르복실기 또는 하나 이상의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다).(In formula, R and n are the same as the above, R <2> is a C1-C10 alkyloxycarbonyl group which has a hydrogen atom, a carboxyl group, or one or more hydroxyl group). 제 4 항에 있어서, (A) 성분이 하기 화학식 3 으로 표시되는 단위를 함유하는 중합체인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물 :The positive type resist composition according to claim 4, wherein the component (A) is a polymer containing a unit represented by the following formula (3): [화학식 3][Formula 3] (식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하다).(Wherein R, R 1 and n are the same as above). 제 6 항에 있어서, (A) 성분이 상기 화학식 3 및 하기 화학식 4 로 표시되는 단위를 포함하는 중합체인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물 :The positive type resist composition according to claim 6, wherein the component (A) is a polymer comprising the units represented by the formula (3) and the formula (4): [화학식 4][Formula 4] (식중, R 은 상기와 동일하고, R3은 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기이며, m 은 0 또는 1 이다).(In formula, R is the same as the above, R <3> is a C1-C10 alkyl group which has a hydroxyl group, m is 0 or 1). 제 5 항에 있어서, (A) 성분이 하기 3 개 이상의 단위를 포함하는 화학식 5 로 표시되는 중합체인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물 :The positive type resist composition according to claim 5, wherein the component (A) is a polymer represented by the formula (5) comprising at least three units: [화학식 5][Formula 5] (식중, R, R1및 n 은 상기와 동일하고, R4는 하나 이상의 히드록실기를 갖는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬옥시카르보닐기이다).(Wherein R, R 1 and n are the same as described above, and R 4 is an alkyloxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms having at least one hydroxyl group). 제 1 항 내지 제 6 항 또는 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, R1이 탄소수 2 이상의 저급 알킬기인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to any one of claims 1 to 6 or 8, wherein R 1 is a lower alkyl group having 2 or more carbon atoms. 제 7 항에 있어서, R3이 저급 모노히드록시알킬기 또는 저급 디히드록시알킬기인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 7, wherein R 3 is a lower monohydroxyalkyl group or a lower dihydroxyalkyl group. 제 9 항에 있어서, R1이 에틸기인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.10. The positive type resist composition according to claim 9, wherein R 1 is an ethyl group. 제 10 항에 있어서, R3이 2-히드록시프로필기인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 10, wherein R 3 is a 2-hydroxypropyl group. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 추가로 유기 카르복실산 또는 인의 옥소산 또는 그의 유도체를, (A) 에 대하여 0.01 ∼ 5 중량% 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive resist composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising 0.01 to 5% by weight of an organic carboxylic acid or an oxo acid or a derivative thereof of phosphorus based on (A). 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 추가로 유기 아민을, (A) 에 대하여 0.01 ∼ 5 중량% 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive resist composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising 0.01 to 5% by weight of an organic amine relative to (A). 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 추가로 담즙산과 산 해리성기의 에스테르를, (A) 에 대하여 5 ∼ 20 중량% 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising 5 to 20% by weight of an ester of a bile acid and an acid dissociable group, based on (A). 제 15 항에 있어서, 담즙산 에스테르가 콜산, 데옥시콜산, 울소콜산 및 리토콜산의 tert-부틸에스테르인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.16. The positive type resist composition according to claim 15, wherein the bile acid ester is tert-butyl ester of cholic acid, deoxycholic acid, ulsocholic acid and lithopholic acid. 하기 화학식 6 으로 표시되는 산 해리성기 함유 모노머 :Acid dissociable group-containing monomer represented by the following formula (6): [화학식 6][Formula 6] (식중, R 은 수소 원자 또는 저급 알킬기를 나타내고, R1은 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타낸다).(Wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 1 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms).
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