JP3239772B2 - Chemically amplified positive resist material - Google Patents

Chemically amplified positive resist material

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JP3239772B2 JP26677696A JP26677696A JP3239772B2 JP 3239772 B2 JP3239772 B2 JP 3239772B2 JP 26677696 A JP26677696 A JP 26677696A JP 26677696 A JP26677696 A JP 26677696A JP 3239772 B2 JP3239772 B2 JP 3239772B2
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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、遠紫外線、電子
線、X線などの高エネルギー線に対して高い感度を有
し、アルカリ水溶液で現像することによりパターン形成
できる、微細加工技術に適した化学増幅ポジ型レジスト
材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for fine processing technology which has high sensitivity to high energy rays such as far ultraviolet rays, electron beams and X-rays, and can form a pattern by developing with an alkaline aqueous solution. The present invention relates to a chemically amplified positive resist material.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの
微細化が求められている中、現在汎用技術として用いら
れている光露光では、光源の波長に由来する本質的な解
像度の限界に近づきつつある。g線(436nm)もし
くはi線(365nm)を光源とする光露光では、およ
そ0.5μmのパターンルールが限界とされており、こ
れを用いて製作したLSIの集積度は、16MビットD
RAM相当までとなる。しかし、LSIの試作はすでに
この段階まできており、更なる微細化技術の開発が急務
となっている。
2. Description of the Related Art In recent years,
As the integration and speed of LSIs increase, the pattern rule is required to be finer. With the light exposure currently used as a general-purpose technology, the essential resolution limit derived from the wavelength of the light source is approaching. It is getting. In light exposure using a g-line (436 nm) or an i-line (365 nm) as a light source, a pattern rule of about 0.5 μm is limited, and the integration degree of an LSI manufactured using this is 16 Mbit D
Up to RAM equivalent. However, LSI prototypes have already been made at this stage, and there is an urgent need to develop further miniaturization techniques.

【0003】このような背景により、次世代の微細加工
技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されてい
る。遠紫外線リソグラフィーは、0.3μm以下の加工
も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場
合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形成
が可能になる。
[0003] Against this background, far-ultraviolet lithography is expected as a next-generation microfabrication technology. Deep-UV lithography can process 0.3 μm or less, and when a resist material having low light absorption is used, a pattern having sidewalls almost perpendicular to the substrate can be formed.

【0004】近年開発された酸を触媒とした化学増幅ポ
ジ型レジスト材料(特公平2−27660号,特開昭6
3−27829号公報等記載)は、遠紫外線の光源とし
て高輝度なKrFエキシマレーザーを利用し、感度、解
像性、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有し
た遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト材料と
して期待されている。
A recently developed acid-catalyzed chemically amplified positive resist material (Japanese Patent Publication No. 2-27660,
U.S. Pat. No. 3,278,829) uses a high-intensity KrF excimer laser as a light source of far ultraviolet light, and is particularly promising for far ultraviolet lithography having high sensitivity, high resolution, high dry etching resistance, and excellent characteristics. It is expected as a resist material.

【0005】このような化学増幅ポジ型レジスト材料と
しては、アルカリ可溶性のベース樹脂、酸発生剤からな
る二成分系、及びベース樹脂、酸発生剤、酸不安定基を
有する溶解阻止剤からなる三成分系が知られている。
[0005] Such chemically amplified positive resist materials include a two-component system comprising an alkali-soluble base resin and an acid generator, and a three-component system comprising a base resin, an acid generator and a dissolution inhibitor having an acid labile group. Component systems are known.

【0006】例えば、特開昭62−115440号公報
にはポリ−p−tert−ブトキシスチレンと酸発生剤
からなるレジスト材料が提案され、この提案と類似した
ものとして特開平3−223858号公報に分子内にt
ert−ブトキシ基を有する樹脂と酸発生剤からなる二
成分系レジスト材料、更には特開平4−211258号
公報にはメチル基、イソプロピル基、tert−ブチル
基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリル基含有
ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤からなる二成分系の
レジスト材料が提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-115440 discloses a resist material comprising poly-p-tert-butoxystyrene and an acid generator. T in the molecule
A two-component resist material comprising a resin having an tert-butoxy group and an acid generator. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-21258 discloses a polymethacrylate containing a methyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a tetrahydropyranyl group and a trimethylsilyl group. A two-component resist material comprising hydroxystyrene and an acid generator has been proposed.

【0007】更に、特開平6−100488号公報には
ポリ[3,4−ビス(2−テトラヒドロピラニルオキ
シ)スチレン]、ポリ[3,4−ビス(tert−ブト
キシカルボニルオキシ)スチレン]、ポリ[3,5−ビ
ス(2−テトラヒドロピラニルオキシ)スチレン]等の
ポリジヒドロキシスチレン誘導体と酸発生剤からなるレ
ジスト材料が提案されている。
Further, JP-A-6-100488 discloses poly [3,4-bis (2-tetrahydropyranyloxy) styrene], poly [3,4-bis (tert-butoxycarbonyloxy) styrene], A resist material comprising a polydihydroxystyrene derivative such as [3,5-bis (2-tetrahydropyranyloxy) styrene] and an acid generator has been proposed.

【0008】しかしながら、これらレジスト材料のベー
ス樹脂は、単一の酸不安定基を有するものであり、酸不
安定基がtert−ブチル基、tert−ブトキシカル
ボニル基のように強酸で分解されるものであると、その
レジスト材料のパターン形状がT−トップ形状になりや
すく、一方、エトキシエチル基等のようなアルコキシア
ルキル基は弱酸で分解されるため、露光から加熱処理ま
での時間経過に伴ってパターン形状が著しく細るという
欠点を有したり、感度及び解像度が満足できるものでな
いなど、いずれも問題を有しており、未だ実用化に至っ
ていないのが現状であり、これら問題の改善が望まれ
る。
However, the base resin of these resist materials has a single acid-labile group, and the acid-labile group is decomposed by a strong acid such as a tert-butyl group or a tert-butoxycarbonyl group. In this case, the pattern shape of the resist material is likely to be a T-top shape, while an alkoxyalkyl group such as an ethoxyethyl group is decomposed by a weak acid, so that with the lapse of time from exposure to heat treatment. All have problems, such as the disadvantage that the pattern shape is extremely thin, and the sensitivity and resolution are not satisfactory.Currently, it has not yet been put to practical use, and improvement of these problems is desired. .

【0009】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ベース樹脂としてレジスト材料に配合した場合、従来の
レジスト材料を上回る高感度及び高解像度、露光余裕
度、プロセス適応性を有する化学増幅ポジ型レジスト材
料を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
An object of the present invention is to provide a chemically amplified positive resist material having higher sensitivity, higher resolution, exposure latitude, and process adaptability than conventional resist materials when blended in a resist material as a base resin.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、後述する方法で得られる下記一般式(1)で示され
る繰り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜
300,000で、1.0〜1.5の分子量分布を有す
る単分散ポリマーである高分子化合物が化学増幅ポジ型
レジスト材料のベース樹脂として有効で、この高分子化
合物と酸発生剤と有機溶剤とカルボキシル基を有する含
窒素化合物、ヒドロキシル基を有する含窒素化合物及び
ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物から選ばれ
塩基性化合物とを含む化学増幅ポジ型レジスト材料、
より好適にはこれに更に溶解制御剤を含有してなる化学
増幅ポジ型レジスト材料が、レジスト膜の溶解コントラ
ストを高め、特に露光後の溶解速度が増大し、高解像
度、露光余裕度、プロセス適応性に優れ、実用性の高
い、精密な微細加工に有利であり、超LSI用レジスト
材料として非常に有効であることを知見した。
Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention The present inventors have made intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, have found that a repeating unit represented by the following general formula (1) obtained by a method described below is used. Having a weight average molecular weight of 3,000 to
A polymer compound which is a monodisperse polymer having a molecular weight distribution of 1.0 to 1.5 and a molecular weight of 300,000 is effective as a base resin for a chemically amplified positive resist material. This polymer compound, an acid generator and an organic solvent And having a carboxyl group
A nitrogen compound, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, and
Selected from nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group
The resist composition comprising a that a basic compound,
More preferably, the chemically amplified positive resist material further containing a dissolution controlling agent enhances the dissolution contrast of the resist film, and particularly increases the dissolution rate after exposure, and provides high resolution, exposure latitude, and process adaptability. It has been found that it is advantageous in precision and fine processing with high practicability and high practicality, and is very effective as a resist material for VLSI.

【0011】[0011]

【化7】 (但し、式中Rは水素原子又はメチル基であり、R
は下記一般式(2)で示される基、Rは下記一般式
(3)で示される基,テトラヒドロピラニル基,テトラ
ヒドロフラニル基又はトリアルキルシリル基である。
p、q、rは正数で、0.02≦p/(p+q+r)≦
0.5、0.01≦q/(p+q+r)≦0.3、0<
(p+q)/(p+q+r)≦0.8を満足する数であ
る。aは1〜3の正数である。)
Embedded image (Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2
Is a group represented by the following general formula (2), and R 3 is a group represented by the following general formula (3), a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group or a trialkylsilyl group.
p, q, and r are positive numbers and 0.02 ≦ p / (p + q + r) ≦
0.5, 0.01 ≦ q / (p + q + r) ≦ 0.3, 0 <
This is a number that satisfies (p + q) / (p + q + r) ≦ 0.8. a is a positive number from 1 to 3. )

【0012】ここで、上記一般式(1)の高分子化合物
は、フェノール性水酸基の一部が2種類の酸不安定基で
保護されているものである。このような高分子化合物を
ベース樹脂としてレジスト材料に配合した場合、特に2
種類の異種酸不安定基として、Rが下記一般式(2)
で示されるエトキシエチル基,エトキシプロピル基,ブ
トキシエチル基等のようなアルコキシアルキル基と、R
が下記一般式(3)で示されるtert−ブトキシカ
ルボニル基(t−BOC基)等のようにカルボニル基を
有する基,テトラヒドロピラニル基,テトラヒドロフラ
ニル基又はトリアルキルシリル基の場合、そのレジスト
材料は、Rのカルボニル基等の酸不安定基によるアル
カリ溶解阻止性とRのアルコキシアルキル基による脱
離容易性等という各酸不安定基がそれぞれ有するレジス
ト材料としての長所を各酸不安定基が単独で導入された
場合に生じる欠点を互いに補い合いつつ引き出すことが
できる。
Here, the high molecular compound represented by the general formula (1) is a compound in which a part of the phenolic hydroxyl group is protected by two kinds of acid labile groups. When such a polymer compound is blended in a resist material as a base resin, particularly,
R 2 is represented by the following general formula (2)
An alkoxyalkyl group such as an ethoxyethyl group, an ethoxypropyl group, a butoxyethyl group, or the like;
When 3 is a group having a carbonyl group, such as a tert-butoxycarbonyl group (t-BOC group) represented by the following general formula (3), a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group or a trialkylsilyl group, the resist is The materials have the advantages of a resist material possessed by each acid labile group, such as alkali dissolution inhibition by an acid labile group such as a carbonyl group of R 3 , and ease of desorption by an alkoxyalkyl group of R 2. The disadvantages that occur when a stable group is introduced alone can be derived while complementing each other.

【0013】[0013]

【化8】 (但し、式中R4、R5はそれぞれ独立して水素原子又は
炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、
6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアル
キル基である。また、R7は炭素数1〜6の直鎖状又は
分岐状のアルキル基であり、bは0又は1である。)
Embedded image (Wherein R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 6 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 7 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and b is 0 or 1. )

【0014】即ち、上記一般式(2)で示されるアルコ
キシアルキル基単独の場合、弱い酸により脱離反応が進
行することからT−トップ形状にはなり難いが、上述し
たように酸に対して敏感であるために露光から加熱処理
までの時間経過に伴ってパターン形状が著しく細るとい
う欠点と、アルカリに対する溶解阻止効果が低いため
に、溶解コントラストを得るには高置換率体を使用しな
ければならず、耐熱性に欠けるという欠点とを有するも
のとなる。
That is, when the alkoxyalkyl group represented by the general formula (2) alone is used, the elimination reaction proceeds with a weak acid, so that it is difficult to form a T-top shape. Due to the sensitivity, the pattern shape becomes extremely thin with the passage of time from exposure to heat treatment, and the effect of inhibiting dissolution against alkali is low. However, it has the disadvantage of lacking heat resistance.

【0015】一方、上記高分子化合物のフェノール性水
酸基を例えばt−BOC基のみで保護し、それをレジス
ト材料に配合した場合、アルカリ溶解阻止性は良く、低
置換率で溶解コントラストが得られたり、耐熱性が良い
という長所を有しているが、脱離させてアルカリ可溶性
にするためにはトリフルオロメタンスルホン酸等の強い
酸を存在させる必要があり、そのような酸を使用すると
上述したようにT−トップ形状になり易いという欠点を
有するものとなる。
On the other hand, when the phenolic hydroxyl group of the above polymer compound is protected with, for example, only a t-BOC group, and it is blended with a resist material, the alkali dissolution inhibiting property is good, and a dissolution contrast can be obtained with a low substitution rate. Although it has the advantage of good heat resistance, it is necessary to make a strong acid such as trifluoromethanesulfonic acid exist in order to be eliminated and made alkali soluble, and as described above when such an acid is used. In addition, it has a drawback that it tends to have a T-top shape.

【0016】このような高分子化合物に対して、上述し
たようにフェノール性水酸基を性質の異なる2種類の酸
不安定基で保護した高分子化合物を用いたレジスト材料
は、それぞれの酸不安定基の長所を失うことなく、互い
の欠点を補うものである。
In contrast to such a polymer compound, a resist material using a polymer compound in which a phenolic hydroxyl group is protected by two kinds of acid labile groups having different properties as described above is used for the resist material. Without compromising each other's strengths.

【0017】更に、溶解制御剤を配合した場合、レジス
ト膜の溶解コントラストが高められ、特に露光後の溶解
速度が増大する。即ち、上記溶解制御剤を添加すると、
一般式(1)のベース樹脂、酸発生剤とよく相溶し、酸
発生剤の分散性を増し、マトリックスを高密度化し、露
光後に発生する酸の移動を均一化してコントロールする
ことによって、解像性、矩形性を向上する。また、露
光、加熱、現像のパターンニングプロセスにおいて、未
露光部では、マトリックスであるアルカリ可溶性樹脂の
溶解速度が抑制され、露光部では、マトリックスである
アルカリ可溶性樹脂の酸不安定基が分解されることから
アルカリ水溶液に対する溶解速度が促されて、アルカリ
水溶液の膜中への浸透が大きくなり、上記溶解制御剤が
急速に溶解することにより、まだ十分に溶解していない
アルカリ可溶性樹脂をブロック的にアルカリ水溶液に放
出するため、見かけ上のアルカリ溶解は急速に高まる。
Further, when a dissolution controlling agent is added, the dissolution contrast of the resist film is enhanced, and the dissolution rate particularly after exposure is increased. That is, when the above dissolution controlling agent is added,
It is well compatible with the base resin of general formula (1) and the acid generator, increases the dispersibility of the acid generator, increases the density of the matrix, and controls the movement of the acid generated after exposure by uniformity to control the solution. Improves image quality and rectangularity. In the patterning process of exposure, heating, and development, the dissolution rate of the alkali-soluble resin as the matrix is suppressed in the unexposed area, and the acid labile groups of the alkali-soluble resin as the matrix are decomposed in the exposed area. From this fact, the dissolution rate in the alkaline aqueous solution is promoted, the penetration of the alkaline aqueous solution into the membrane is increased, and the dissolution controlling agent is rapidly dissolved, so that the alkali-soluble resin that has not been sufficiently dissolved is blocked. Due to the release into the aqueous alkali solution, the apparent alkali dissolution increases rapidly.

【0018】これらのことから、上記一般式(1)の高
分子化合物をベース樹脂として使用した化学増幅ポジ型
レジスト材料は、T−トップ形状になり易い、パターン
形状が細る、耐熱性に欠けるという問題が従来のものよ
り極めて少なく、結果的に高感度及び高解像性を有し、
かつパターンの寸法制御、パターンの形状コントロール
を組成により任意に行うことが可能であり、プロセス適
応性にも優れた化学増幅ポジ型レジスト材料となること
を知見し、本発明をなすに至ったものである。
From these facts, a chemically amplified positive resist material using the polymer compound represented by the general formula (1) as a base resin is likely to have a T-top shape, a thin pattern shape, and lack heat resistance. The problem is much less than the conventional one, resulting in high sensitivity and high resolution,
In addition, it is possible to arbitrarily control the dimension of the pattern and the shape of the pattern by the composition, and it has been found that the resist is a chemically amplified positive resist material having excellent process adaptability, and has led to the present invention. It is.

【0019】従って、本発明は、 (I)(A)有機溶剤 (B)ベース樹脂として下記一般式(1)で示される繰
り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜30
0,000で、1.0〜1.5の分子量分布を有する単
分散ポリマーである高分子化合物 (C)酸発生剤 (E)カルボキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキ
シル基を有する含窒素化合物及びヒドロキシフェニル基
を有する含窒素化合物から選ばれる塩基性化合物を含有
してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材
料、及び (II)更に、(D)溶解制御剤を配合した上記(I)
記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。
Accordingly, the present invention provides (I) (A) an organic solvent, (B) a base resin having a repeating unit represented by the following general formula (1), and a weight average molecular weight of 3,000 to 30:
A polymer compound which is a monodisperse polymer having a molecular weight distribution of 1.0 to 1.5 at 000 (C) an acid generator; (E) a nitrogen-containing compound having a carboxyl group;
Nitrogen-containing compound having sil group and hydroxyphenyl group
A chemically amplified positive resist material comprising a basic compound selected from nitrogen-containing compounds having: (II) and (D) further comprising (D) a dissolution controlling agent
The present invention provides a chemically amplified positive resist material as described above.

【0020】[0020]

【化9】 (但し、式中Rは水素原子又はメチル基であり、R
は上記一般式(2)で示される基、Rは上記一般式
(3)で示される基,テトラヒドロピラニル基,テトラ
ヒドロフラニル基又はトリアルキルシリル基である。
p、q、rは正数で、0.02≦p/(p+q+r)≦
0.5、0.01≦q/(p+q+r)≦0.3、0<
(p+q)/(p+q+r)≦0.8を満足する数であ
る。aは1〜3の正数である。)
Embedded image (Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2
Is a group represented by the general formula (2), and R 3 is a group represented by the general formula (3), a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group or a trialkylsilyl group.
p, q, and r are positive numbers and 0.02 ≦ p / (p + q + r) ≦
0.5, 0.01 ≦ q / (p + q + r) ≦ 0.3, 0 <
This is a number that satisfies (p + q) / (p + q + r) ≦ 0.8. a is a positive number from 1 to 3. )

【0021】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、(A)有
機溶剤、(B)ベース樹脂、(C)酸発生剤、(E)塩
基性化合物を主成分とするものである。
Now, the present invention will be described in further detail. The chemically amplified positive resist composition of the present invention comprises (A) an organic solvent, (B) a base resin, (C) an acid generator, and (E) a salt.
Shall be the main component based compound is also of a.

【0022】ここで、(A)有機溶剤としては、(B)
〜(D)成分の酸発生剤、ベース樹脂、溶解制御剤等が
溶解可能な有機溶媒であれば何れでも良い。このような
有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、メチル−
2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタ
ノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メ
トキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパ
ノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコー
ルジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチ
ル、酢酸ブチル、メチル−3−メトキシプロピオネー
ト、エチル−3−エトキシプロピオネート等のエステル
類が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混
合して使用することができるが、これらに限定されるも
のではない。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレ
ジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエ
チレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2
−プロパノールが好ましく使用される。
Here, (A) the organic solvent includes (B)
Any organic solvent may be used as long as it can dissolve the acid generator, the base resin, the dissolution controlling agent, and the like of the component (D). Such organic solvents include, for example, cyclohexanone, methyl-
Ketones such as 2-n-amyl ketone, alcohols such as 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene Glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, Esters such as methyl-3-methoxypropionate and ethyl-3-ethoxypropionate are exemplified. It can be used alone or as a mixture of species, but is not limited thereto. In the present invention, among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether and 1-ethoxy-2 which have the best solubility of the acid generator in the resist component are used.
-Propanol is preferably used.

【0023】有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100部
(重量部、以下同様)に対して200〜1,000部、
特に400〜800部が好適である。200部より少な
いと相溶性が低下し、成膜性に劣る場合が生じ、1,0
00部を超えるとレジスト膜を形成した場合に薄膜にな
り、使用に供し得ない場合が生じる。
The amount of the organic solvent used is 200 to 1,000 parts with respect to 100 parts (parts by weight, hereinafter the same) of the base resin.
Particularly, 400 to 800 parts is suitable. If the amount is less than 200 parts, the compatibility may be reduced and the film formability may be deteriorated.
When the amount exceeds 00 parts, the resist film is formed into a thin film when formed, and may not be usable.

【0024】本発明の(B)ベース樹脂は、下記一般式
(1)で示される各単位を有する共重合体である。
The (B) base resin of the present invention is a copolymer having each unit represented by the following general formula (1).

【0025】[0025]

【化10】 Embedded image

【0026】上記式(1)において、Rは水素原子又
はメチル基である。また、R、Rは酸不安定基であ
り、Rは下記一般式(2)で示される基であり、R
は下記一般式(3)で示される基,テトラヒドロピラニ
ル基,テトラヒドロフラニル基又はトリアルキルシリル
基である。
In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. Further, R 2, R 3 is an acid labile group, R 2 is a group represented by the following general formula (2), R 3
Is a group represented by the following general formula (3), a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group or a trialkylsilyl group.

【0027】[0027]

【化11】 (但し、式中R4、R5はそれぞれ独立して水素原子又は
炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、
6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアル
キル基である。また、R7は炭素数1〜6の直鎖状又は
分岐状のアルキル基であり、bは0又は1である。)
Embedded image (Wherein R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 6 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 7 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and b is 0 or 1. )

【0028】なお、直鎖状、分岐状のアルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチ
ル基等を例示でき、環状のアルキル基としては、シクロ
ヘキシル基等を例示することができる。
Examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group and a tert-butyl group. Examples of the alkyl group include a cyclohexyl group and the like.

【0029】ここで、上記式(2)で表される酸不安定
基として、具体的には、例えばメトキシエチル基、エト
キシエチル基、n−プロポキシエチル基、iso−プロ
ポキシエチル基、n−ブトキシエチル基、iso−ブト
キシエチル基、tert−ブトキシエチル基、シクロヘ
キシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプ
ロピル基、1−メトキシ−1−メチル−エチル基、1−
エトキシ−1−メチル−エチル基等が挙げられ、上記式
(3)の酸不安定基として、例えばtert−ブトキシ
カルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基
等が挙げられる。また、上記トリアルキルシリル基とし
ては、トリメチルシリル基,トリ−tert−ブチルジ
メチルシリル基などの各アルキル基の炭素数が1〜6の
ものが挙げられる。これらの中でも、本発明の高分子化
合物をベース樹脂として配合したレジスト材料の特性を
考慮すると、上記式(1)で示される高分子化合物の2
種類の酸不安定基としては、R2として上記式(2)で
示されるアルコキシアルキル基とR3としてtert−
ブトキシカルボニル基とを組み合わせることが望まし
い。
Here, specific examples of the acid labile group represented by the above formula (2) include, for example, methoxyethyl group, ethoxyethyl group, n-propoxyethyl group, iso-propoxyethyl group, n-butoxy group. Ethyl group, iso-butoxyethyl group, tert-butoxyethyl group, cyclohexyloxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, 1-methoxy-1-methyl-ethyl group, 1-
An ethoxy-1-methyl-ethyl group and the like are exemplified, and examples of the acid labile group of the above formula (3) include a tert-butoxycarbonyl group and a tert-butoxycarbonylmethyl group. Examples of the trialkylsilyl group include those having 1 to 6 carbon atoms in each alkyl group such as a trimethylsilyl group and a tri-tert-butyldimethylsilyl group. Among these, considering the properties of a resist material containing the polymer compound of the present invention as a base resin, the polymer compound represented by the above formula (1) is preferably 2
Examples of the acid labile group include an alkoxyalkyl group represented by the above formula (2) as R 2 and tert- as R 3.
It is desirable to combine with a butoxycarbonyl group.

【0030】また、p、q、rはそれぞれ正数で、0.
02≦p/(p+q+r)≦0.5、好ましくは0.0
4≦p/(p+q+r)≦0.4、0.01≦q/(p
+q+r)≦0.3、好ましくは0.05≦q/(p+
q+r)≦0.25、0<(p+q)/(p+q+r)
≦0.8、好ましくは0.07≦(p+q)/(p+q
+r)≦0.5を満足する数である。p、q、rのいず
れかが0となり、上記式(1)の高分子化合物がいずれ
かの単位を含まない構造となると、アルカリ溶解速度の
コントラストが少なくなり、解像度が悪くなる。pの全
体(p+q+r、以下同様)に対する割合が0.02未
満、qの全体に対する割合が0.01未満であるとそれ
ぞれの酸不安定基の長所を引き出すことができなくな
り、pの全体に対する割合が0.5を超えたり、pとq
との全体に対する合計割合が0.8を超えると、高分子
化合物のガラス転移温度が下がり、耐熱性が悪くなった
り、アルカリ現像の際に膜厚変化や膜内応力又は気泡の
発生を引き起こしたり、親水基が少なくなるために基板
との密着性に劣る場合がある。更に、p、q、rはその
値を上記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸
法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うこと
ができる。なお、上記式(1)のaは1〜3の正数であ
る。
Further, p, q, and r are positive numbers, respectively.
02 ≦ p / (p + q + r) ≦ 0.5, preferably 0.0
4 ≦ p / (p + q + r) ≦ 0.4, 0.01 ≦ q / (p
+ Q + r) ≦ 0.3, preferably 0.05 ≦ q / (p +
q + r) ≦ 0.25, 0 <(p + q) / (p + q + r)
≦ 0.8, preferably 0.07 ≦ (p + q) / (p + q
+ R) ≦ 0.5. If any of p, q, and r becomes 0 and the polymer compound of the above formula (1) does not contain any unit, the contrast of the alkali dissolution rate decreases, and the resolution deteriorates. If the ratio of p to the whole (p + q + r, the same applies hereinafter) is less than 0.02 and the ratio of q to the whole is less than 0.01, the advantages of each acid labile group cannot be derived, and the ratio of p to the whole Exceeds 0.5, and p and q
When the total ratio of the polymer and the total exceeds 0.8, the glass transition temperature of the polymer compound decreases, heat resistance deteriorates, or a change in film thickness, film stress or generation of bubbles during alkali development or In addition, since the number of hydrophilic groups is reduced, the adhesion to the substrate may be poor. Further, by appropriately selecting the values of p, q, and r within the above range, the dimension control of the pattern and the shape control of the pattern can be arbitrarily performed. Note that a in the above formula (1) is a positive number of 1 to 3.

【0031】本発明のベース樹脂において、上記酸不安
定基の含有量は、レジスト膜の溶解速度のコントラスト
に影響し、パターン寸法制御、パターン形状等のレジス
ト材料の特性にかかわるものである。
In the base resin of the present invention, the content of the acid labile group affects the contrast of the dissolution rate of the resist film, and affects the characteristics of the resist material such as pattern dimension control and pattern shape.

【0032】本発明のベース樹脂は、それぞれ重量平均
分子量(測定法は後述のとおりである)が3,000〜
300,000、好ましくは3,000〜30,000
である必要がある。重量平均分子量が3,000に満た
ないとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、30
0,000を超えるとアルカリ溶解性が低下し、パター
ン形成後に裾引き現象が生じやすくなってしまう。
Each of the base resins of the present invention has a weight average molecular weight (the measuring method is as described later) of 3,000 to
300,000, preferably 3,000 to 30,000
Needs to be If the weight average molecular weight is less than 3,000, the resist material becomes inferior in heat resistance.
If it exceeds 000, the alkali solubility is reduced, and the tailing phenomenon tends to occur after pattern formation.

【0033】更に、本発明のベース樹脂においては、分
子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子
量のポリマーが存在し、低分子量のポリマーが多く存在
すると耐熱性が低下する場合があり、高分子量のポリマ
ーが多く存在するとアルカリに対して溶解し難いものを
含み、パターン形成後の裾引きの原因となる場合があ
る。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこの
ような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いこと
から、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト
材料を得るには、ベース樹脂の分子量分布は1.0〜
1.5、特に1.0〜1.3と単分散であることが好ま
しい。
Further, in the base resin of the present invention, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) is wide, a low molecular weight or high molecular weight polymer is present, and when a large amount of low molecular weight polymer is present, heat resistance may be reduced. In some cases, when a large amount of high molecular weight polymer is present, some of them are difficult to dissolve in alkali, and may cause tailing after pattern formation. Therefore, as the pattern rule becomes finer, the influence of such molecular weight and molecular weight distribution tends to increase. Therefore, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the molecular weight distribution of the base resin must be as follows. 0 to
Monodispersion of 1.5, especially 1.0 to 1.3 is preferred.

【0034】本発明のベース樹脂は、下記式のモノマー
を使用してラジカル重合の常法に従い製造することがで
きる。
The base resin of the present invention can be produced by a conventional method of radical polymerization using a monomer represented by the following formula.

【0035】[0035]

【化12】 (但し、式中R1、R2、R3、aは上記と同様の意味を
示す。)
Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and a have the same meaning as described above)

【0036】更に、特にパターンルールが微細化された
レジスト材料に適用する場合は、上記の理由から単分散
の高分子化合物であることが望ましく、単分散の高分子
化合物を得るには、上記ラジカル重合で重合した広い分
子量分布を持ったポリマーを分別して分子量分布が1.
0〜1.5のものを得ることにより単分散とする。
Further, particularly when applied to a resist material having a fine pattern rule, a monodisperse polymer compound is desirable for the above-mentioned reasons. A polymer having a wide molecular weight distribution obtained by polymerization is separated to have a molecular weight distribution of 1.
Monodispersion is obtained by obtaining a material of 0 to 1.5.

【0037】具体的には、まず重合開始剤を用いて上記
式のモノマーのラジカル重合を通常の方法で行う。この
場合、重合開始剤としては、通常使用されているものを
通常量で使用することができるが、有機過酸化物、特に
10時間半減期で40℃〜90℃の有機過酸化物(例え
ばラウロイルパーオキサイド等)がより好適に用いられ
る。
Specifically, first, radical polymerization of the monomer of the above formula is carried out by a usual method using a polymerization initiator. In this case, as the polymerization initiator, a commonly used one can be used in a usual amount, but an organic peroxide, especially an organic peroxide having a 10-hour half-life of 40 ° C. to 90 ° C. (eg, lauroyl) Peroxide) is more preferably used.

【0038】また、上記ラジカル重合は有機溶媒中で行
うことが好ましい。用いられる有機溶媒としては、具体
的に芳香族炭化水素、環状エーテル、脂肪族炭化水素溶
媒(例えばベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン
(THF)、ジオキサン、テトラヒドロピラン、ジメト
キシエタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等)やこれ
らの混合溶媒が挙げられるが、特にアセトンを使用する
ことが好ましい。有機溶媒の使用量は通常モノマー濃度
で10〜50重量%が好ましい。
The radical polymerization is preferably performed in an organic solvent. Specific examples of the organic solvent used include aromatic hydrocarbons, cyclic ethers, and aliphatic hydrocarbon solvents (for example, benzene, toluene, tetrahydrofuran (THF), dioxane, tetrahydropyran, dimethoxyethane, n-hexane, cyclohexane, etc.) Although these mixed solvents are mentioned, it is particularly preferable to use acetone. The amount of the organic solvent used is usually preferably 10 to 50% by weight in terms of monomer concentration.

【0039】ラジカル重合条件は適宜調整し得るが、有
機過酸化物の10時間半減期より20℃から50℃高い
温度で3〜10時間反応させることが好ましい。
The radical polymerization conditions can be appropriately adjusted, but it is preferable to carry out the reaction at a temperature 20 to 50 ° C. higher than the 10-hour half-life of the organic peroxide for 3 to 10 hours.

【0040】また、本発明の高分子化合物は、下記構造
式(4)で示されるモノマーをラジカル重合又は付加重
合(リビングアニオン重合)させた後、加水分解し、更
に加水分解によって生じた水酸基を部分的に例えば上記
式(2)の第1の酸不安定基及び上記式(3)の第2の
酸不安定基で化学反応により保護することによって製造
することができる。
Further, the polymer compound of the present invention is obtained by subjecting a monomer represented by the following structural formula (4) to radical polymerization or addition polymerization (living anionic polymerization), and then hydrolyzing the resulting monomer to form a hydroxyl group generated by the hydrolysis. It can be partially prepared, for example, by protecting the first acid labile group of the above formula (2) and the second acid labile group of the above formula (3) by a chemical reaction.

【0041】[0041]

【化13】 (但し、式中R1は上記と同様の意味を示す。)Embedded image (Wherein, R 1 has the same meaning as described above.)

【0042】ここで、単分散の高分子化合物を得るに
は、一般的に上記それぞれのモノマーを用いてラジカル
重合で単分散とする方法の他に、付加重合で単分散とす
る方法とが採用できるが、前者の方法による単分散は工
程が複雑となるため、後者の付加重合で単分散とする方
法が好適に用いられる。但し、共重合体の中では付加重
合が不可能なモノマーもあるので、ラジカル重合が好適
に用いられる共重合体もある。
Here, in order to obtain a monodispersed polymer compound, a method of monodispersion by addition polymerization in addition to a method of monodispersion by radical polymerization using each of the above monomers is generally employed. However, since the monodispersion by the former method complicates the process, the latter method of monodispersion by addition polymerization is preferably used. However, since some copolymers cannot be subjected to addition polymerization, radical copolymerization is preferably used for some copolymers.

【0043】本発明のベース樹脂を上記式(4)のモノ
マーを用いてラジカル重合で製造する場合は、上述のラ
ジカル重合と同様の方法で行うことができる。
When the base resin of the present invention is produced by radical polymerization using the monomer of the above formula (4), it can be carried out in the same manner as in the above-mentioned radical polymerization.

【0044】一方、本発明のベース樹脂を、上記式
(4)のモノマーを用いてリビングアニオン重合で製造
する場合、公知のリビングアニオン重合開始剤を用いて
行うことができるが、特に単分散の上記高分子化合物を
得るには、リビングアニオン重合開始剤の中でも有機金
属化合物を用いることが好ましい。上記有機金属化合物
としては、例えばn−ブチルリチウム、sec−ブチル
リチウム、tert−ブチルリチウム、ナトリウムナフ
タレン、ナフタレンカリウム、アントラセンナトリウ
ム、α−メチルスチレンテトラマージナトリウム、クミ
ルカリウム、クミルセシウム等の有機アルカリ金属等が
挙げられる。なお、リビングアニオン重合開始剤の添加
量は、設計分子量(=モノマー重量/開始剤のモル数)
の関係から計算される。
On the other hand, when the base resin of the present invention is produced by living anion polymerization using the monomer of the above formula (4), it can be carried out using a known living anion polymerization initiator. In order to obtain the above polymer compound, it is preferable to use an organometallic compound among living anionic polymerization initiators. Examples of the organometallic compound include organic alkali metals such as n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, sodium naphthalene, naphthalene potassium, anthracene sodium, α-methylstyrene tetramerge sodium, cumyl potassium, cumyl cesium, and the like. No. The amount of the living anionic polymerization initiator added is determined by the design molecular weight (= monomer weight / mol number of initiator).
Is calculated from the relationship

【0045】上記モノマーのリビングアニオン重合は、
一般に有機溶媒中で行われる。用いられる有機溶媒とし
ては、上記ラジカル重合の場合と同様の溶媒が挙げられ
るが、特にテトラヒドロフランを使用することが好まし
い。
The living anionic polymerization of the above monomers is
Generally, it is performed in an organic solvent. Examples of the organic solvent to be used include the same solvents as in the case of the radical polymerization, and it is particularly preferable to use tetrahydrofuran.

【0046】重合に供するモノマ−の濃度は1〜30重
量%が適切であり、反応は高真空下又はアルゴン、窒素
等の不活性ガス雰囲気下で撹拌して行うことが望まし
い。反応温度は−78℃から使用する反応溶液の沸点温
度まで自由任意に選択することができるが、特にテトラ
ヒドロフラン溶媒では−78℃〜0℃、ベンゼン溶媒を
用いた場合には室温が好ましい。
The concentration of the monomer used for the polymerization is suitably from 1 to 30% by weight, and the reaction is desirably carried out under high vacuum or with stirring under an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. The reaction temperature can be arbitrarily selected from -78 ° C to the boiling point of the reaction solution to be used. In particular, it is preferably -78 ° C to 0 ° C for a tetrahydrofuran solvent, and room temperature when a benzene solvent is used.

【0047】重合反応は約10分〜7時間とすることが
でき、この反応によって下記一般式(5)で示される繰
り返し単位を有するポリマーを得ることができる。な
お、重合反応の停止は、例えばメタノール、水、メチル
ブロマイド等の停止剤を反応系に添加することにより行
うことができる。
The polymerization reaction can be performed for about 10 minutes to 7 hours, and a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (5) can be obtained by this reaction. The termination of the polymerization reaction can be carried out by adding a terminator such as methanol, water, methyl bromide or the like to the reaction system.

【0048】[0048]

【化14】 (但し、式中R1は上記と同様の意味を示す。)Embedded image (Wherein, R 1 has the same meaning as described above.)

【0049】上記リビングアニオン重合反応は、モノマ
ーが100%反応し、分子量を適宣調節することができ
るので、得られたポリマーの分子量分布が単分散(Mw
/Mn=1.0〜1.5)となり得るものである。
In the living anionic polymerization reaction, since the monomer reacts 100% and the molecular weight can be appropriately adjusted, the molecular weight distribution of the obtained polymer is monodisperse (Mw
/Mn=1.0 to 1.5).

【0050】なお、ここで、重量平均分子量(Mw)
は、使用したモノマ−の重量と開始剤のモル数(分子
数)から容易に計算でき、光散乱法により測定すること
ができる。また、数平均分子量(Mn)は膜浸透圧計を
用いて測定できる。更に、分子構造は赤外吸収(IR)
スペクトル及び1H−NMRスペクトルによって容易に
確認する事ができ、分子量分布の評価はゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC)によって行うこと
ができる。
Here, the weight average molecular weight (Mw)
Can be easily calculated from the weight of the monomer used and the number of moles (number of molecules) of the initiator, and can be measured by a light scattering method. The number average molecular weight (Mn) can be measured using a membrane osmometer. Furthermore, the molecular structure is infrared absorption (IR)
It can be easily confirmed by the spectrum and 1 H-NMR spectrum, and the molecular weight distribution can be evaluated by gel permeation chromatography (GPC).

【0051】更に、本発明では、上記方法によって得ら
れ、好ましくは重量平均分子量が3,000〜300,
000で、分子量分布が1.0〜1.5である上記式
(5)のポリマーのtert−ブチル基を加水分解して
下記式で示されるポリヒドロキシスチレン類を得た後、
下記式に示すように加水分解により生じた水酸基の一部
を上記R2、R3で示される酸不安定基で順次保護するこ
とにより、目的とする単分散(即ち、分子量分布が1.
0〜1.5)であり、上記重量平均分子量(即ち、3,
000〜300,000)を有する下記式で示す高分子
化合物を得ることができる。
Further, in the present invention, it is obtained by the above method, and preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 300,
000, the tert-butyl group of the polymer of the above formula (5) having a molecular weight distribution of 1.0 to 1.5 is hydrolyzed to obtain polyhydroxystyrenes represented by the following formula,
As shown in the following formula, a part of the hydroxyl group generated by the hydrolysis is successively protected by the acid labile groups represented by R 2 and R 3 , whereby the desired monodispersion (that is, the molecular weight distribution is 1.
0 to 1.5), and the weight average molecular weight (that is, 3,
000-300,000) can be obtained.

【0052】[0052]

【化15】 (但し、式中R1、R2、R3、p、q、rは上記と同様
の意味を示す。)
Embedded image (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , p, q, and r have the same meanings as described above.)

【0053】即ち、上記式(5)の化合物において、そ
の水酸基の保護基であるtert−ブチル基を加水分解
させる場合は、ジオキサン、アセトン、アセトニトリ
ル、ベンゼン、水等の混合溶媒中で塩酸、臭化水素酸等
の酸を適量滴下することによって容易に行うことができ
る。このような方法によれば、反応中に高分子化合物の
主鎖が切断されたり、分子間に架橋反応が起こるという
ことがないので、容易に分子量分布が制御された水酸基
を有するポリヒドロキシスチレン誘導体を得ることがで
きる。
That is, in the compound of the above formula (5), when a tert-butyl group, which is a protecting group for the hydroxyl group, is hydrolyzed, hydrochloric acid, odor in a mixed solvent of dioxane, acetone, acetonitrile, benzene, water and the like. It can be easily carried out by dropping an appropriate amount of an acid such as hydrofluoric acid. According to such a method, since the main chain of the polymer compound is not cut during the reaction and a cross-linking reaction does not occur between the molecules, the polyhydroxystyrene derivative having a hydroxyl group whose molecular weight distribution is easily controlled. Can be obtained.

【0054】また、酸不安定基R2、R3による保護は、
上記のように水酸基の保護基を加水分解により脱離した
後、酸不安定基R2、R3を化学反応により導入すること
により行うことができる。
The protection by the acid labile groups R 2 and R 3 is as follows:
After removing the hydroxyl-protecting group by hydrolysis as described above, the reaction can be carried out by introducing acid labile groups R 2 and R 3 by a chemical reaction.

【0055】この反応は、特にはR2がアルコキシアル
キル基である高分子化合物を得る場合に有効である。こ
のアルコキシアルキル化反応は、酸を触媒として下記式
で示されるエーテル化合物のビニル基に上記式のポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子を付加することに
より、下記式で示すようにポリヒドロキシスチレンの水
酸基の一部(全水酸基1モルに対してpモルの割合)を
アルコキシアルキル基で保護するものである。
This reaction is particularly effective for obtaining a polymer compound in which R 2 is an alkoxyalkyl group. This alkoxyalkylation reaction is carried out by adding a hydrogen atom of a hydroxyl group of polyhydroxystyrene of the above formula to a vinyl group of an ether compound represented by the following formula using an acid as a catalyst to form a hydroxyl group of polyhydroxystyrene as shown by the following formula. (A ratio of p mol to 1 mol of all hydroxyl groups) is protected by an alkoxyalkyl group.

【0056】[0056]

【化16】 (但し、式中R1、R4、R6は上記と同様の意味であ
り、R51は水素原子又は炭素数1〜5の直鎖状又は分岐
状のアルキル基である。)
Embedded image (In the formula, R 1 , R 4 and R 6 have the same meanings as described above, and R 51 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)

【0057】ここで、上記エーテル化合物としては、ビ
ニルエーテル、プロペニルエーテル等を挙げることがで
きる。この反応は、ジメチルホルムアミド、テトラヒド
ロフラン、ジメチルアセトアミド等の溶媒の存在下で行
うことが好ましく、また酸としては、塩酸、硫酸、p−
トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエン
スルホン酸ピリジニウム塩等が用いられ、その使用量は
反応するポリヒドロキシスチレンの全水酸基1モルに対
して0.1〜10モル%であることが好ましい。反応温
度は室温〜60℃が好ましく、反応時間は通常1〜20
時間である。
Here, examples of the ether compound include vinyl ether and propenyl ether. This reaction is preferably performed in the presence of a solvent such as dimethylformamide, tetrahydrofuran, or dimethylacetamide. As the acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, p-
Toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, and the like are used, and the amount thereof is preferably 0.1 to 10 mol% based on 1 mol of all hydroxyl groups of polyhydroxystyrene to be reacted. The reaction temperature is preferably from room temperature to 60 ° C, and the reaction time is usually from 1 to 20 ° C.
Time.

【0058】なお、上記ポリヒドロキシスチレンの水酸
基の一部をメトキシメチル化する場合は、ジメチルスル
ホキシド、テトラヒドロフラン等の溶媒の存在下にNa
H等の水素化アルカリとクロロメチルエーテル等のハロ
メチルエーテルとをポリヒドロキシスチレンに反応させ
ることが好ましい。この場合、水素化アルカリの使用量
は反応するポリヒドロキシスチレンの全水酸基1モルに
対して、所定のメトキシメチル基が導入される量である
ことが好ましい。反応温度は0〜50℃が好ましく、反
応時間は通常1〜20時間である。
When a part of the hydroxyl groups of the above polyhydroxystyrene is methoxymethylated, NaOH may be added in the presence of a solvent such as dimethyl sulfoxide or tetrahydrofuran.
It is preferable to react an alkali hydride such as H and a halomethyl ether such as chloromethyl ether with polyhydroxystyrene. In this case, the amount of the alkali hydride used is preferably such that a predetermined methoxymethyl group is introduced with respect to 1 mol of all hydroxyl groups of the polyhydroxystyrene to be reacted. The reaction temperature is preferably from 0 to 50 ° C, and the reaction time is usually from 1 to 20 hours.

【0059】このようにアルコキシアルキル化反応を行
った後は、酸不安定基R3の導入のためにtert−ブ
トキシカルボニル化反応、tert−ブトキシカルボニ
ルメチル化反応等を行う。
After the alkoxyalkylation reaction is performed, a tert-butoxycarbonylation reaction, a tert-butoxycarbonylmethylation reaction, etc. are performed to introduce the acid labile group R 3 .

【0060】ここで、tert−ブトキシカルボニル化
反応は、ピリジン、テトラヒドロフラン等の溶媒中で上
記部分アルコキシアルキル化ポリヒドロキシスチレンと
二炭酸ジ−tert−ブチルとを反応させることによっ
て行うことができる。この場合、二炭酸ジ−tert−
ブチルは上記式のポリヒドロキシスチレンの全水酸基1
モルに対してtert−ブトキシカルボニル基がqモル
導入される量で使用する。反応温度は室温〜50℃が好
ましく、反応時間は通常30分〜4時間である。
Here, the tert-butoxycarbonylation reaction can be carried out by reacting the above partially alkoxyalkylated polyhydroxystyrene with di-tert-butyl dicarbonate in a solvent such as pyridine or tetrahydrofuran. In this case, di-tert-carbonate
Butyl is the total hydroxyl group 1 of polyhydroxystyrene of the above formula.
The tert-butoxycarbonyl group is used in such an amount that q moles are introduced per mole. The reaction temperature is preferably from room temperature to 50 ° C, and the reaction time is usually from 30 minutes to 4 hours.

【0061】また、tert−ブトキシカルボニルメチ
ル化反応は、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラ
ン等の溶媒中で上記部分アルコキシアルキル化ポリヒド
ロキシスチレンにカリウム−tert−ブトキシドとt
ert−ブトキシカルボニルメチルブロマイドとを反応
させることによって行うことができる。この場合、カリ
ウム−tert−ブトキシドの使用量は上記式のポリヒ
ドロキシスチレンの全水酸基1モルに対してtert−
ブトキシカルボニルメチル基がqモル導入される量であ
る。また、tert−ブトキシカルボニルメチルブロマ
イドの使用量はカリウム−tert−ブトキシドと等モ
ルで、反応温度は室温〜50℃が好ましく、反応時間は
通常20分〜10時間である。
The tert-butoxycarbonylmethylation reaction is carried out by adding potassium-tert-butoxide and tert-butoxide to the above partially alkoxyalkylated polyhydroxystyrene in a solvent such as dimethyl sulfoxide or tetrahydrofuran.
The reaction can be carried out by reacting tert-butoxycarbonylmethyl bromide. In this case, the amount of potassium tert-butoxide used is tert-butanol per 1 mol of all hydroxyl groups of the polyhydroxystyrene of the above formula.
This is the amount in which the butoxycarbonylmethyl group is introduced in q moles. The amount of tert-butoxycarbonylmethyl bromide used is equimolar to that of potassium tert-butoxide, the reaction temperature is preferably room temperature to 50 ° C., and the reaction time is usually 20 minutes to 10 hours.

【0062】更に、テトラヒドロピラニル化反応はテト
ラヒドロフラン中でジヒドロピランと反応させることに
より行うことができ、テトラヒドロフラニル化反応はテ
トラヒドロフラン中でジヒドロフランと反応させること
により行うことができる。トリアルキルシリル化反応は
イミダゾール存在下、トリアルキルシリルクロライドと
の反応により行うことができる。これらの場合、反応温
度は室温〜50℃が好ましく、反応時間は通常1〜5時
間である。
Further, the tetrahydropyranylation reaction can be carried out by reacting with dihydropyran in tetrahydrofuran, and the tetrahydrofuranylation reaction can be carried out by reacting with dihydrofuran in tetrahydrofuran. The trialkylsilylation reaction can be performed by reaction with a trialkylsilyl chloride in the presence of imidazole. In these cases, the reaction temperature is preferably from room temperature to 50 ° C, and the reaction time is usually from 1 to 5 hours.

【0063】これらのうち、特にこの方法ではtert
−ブトキシカルボニル基又はtert−ブトキシカルボ
ニルメチル基の導入がよく、これによって下記一般式で
示される高分子化合物を得ることができる。
Of these methods, in particular, in this method, tert
A -butoxycarbonyl group or a tert-butoxycarbonylmethyl group is preferably introduced, whereby a polymer compound represented by the following general formula can be obtained.

【0064】[0064]

【化17】 (但し、式中R1、R4〜R6、p、q、r、bは上記と
同様である。)
Embedded image (However, in the formula, R 1 , R 4 to R 6 , p, q, r, and b are the same as described above.)

【0065】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料の
(C)酸発生剤としては、例えばオニウム塩、スルホン
酸エステル誘導体、ジアゾスルホン酸誘導体等が挙げら
れるが、本発明の場合、ベース樹脂中にアルコキシアル
キル等の基を有するためガラス転移温度(Tg)が低下
し易く、これを防ぐためには、これらの中でも酸発生効
率が良く、溶解阻止効果が大きいオニウム塩が特に好ま
しい。
The (C) acid generator of the chemically amplified positive resist composition of the present invention includes, for example, onium salts, sulfonic acid ester derivatives, diazosulfonic acid derivatives and the like. Glass transition temperature (Tg) tends to lower because of having a group such as alkoxyalkyl. In order to prevent this, onium salts having high acid generation efficiency and high dissolution inhibiting effect are particularly preferable.

【0066】(C)成分の酸発生剤としては、例えばト
リフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスル
ホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン
酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨード
ニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルス
ルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−te
rt−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ト
リフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブト
キシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメ
タンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニ
ルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−ter
t−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−
トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェ
ニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウ
ム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホ
ニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル
(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トル
エンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシク
ロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメ
タンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニル
スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−t
ert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ジフェ
ニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリ
ス(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス
(p−ジメチルアミノフェニル)(p−tert−ブト
キシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスル
ホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)(p−
ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、p−トルエン
スルホン酸(p−tert−ブトキシカルボニルメトキ
シフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンス
ルホン酸トリス(p−tert−ブトキシカルボニルメ
トキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン
酸ビス(p−ジメチルアミノフェニル)(p−tert
−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)(p−
ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、p−トルエン
スルホン酸(m−tert−ブトキシフェニル)ジフェ
ニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(m−
tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、
p−トルエンスルホン酸トリス(m−tert−ブトキ
シフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸
(m−テトラヒドロピラニルオキシフェニル)ジフェニ
ルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(m−テ
トラヒドロピラニルオキシフェニル)フェニルスルホニ
ウム、p−トルエンスルホン酸トリス(m−テトラヒド
ロピラニルオキシフェニル)スルホニウム、p−トルエ
ンスルホン酸(p−テトラヒドロピラニルオキシフェニ
ル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
ビス(p−テトラヒドロピラニルオキシフェニル)フェ
ニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p
−テトラヒドロピラニルオキシフェニル)スルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸(p−テトラヒドロフラニ
ルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トル
エンスルホン酸ビス(p−テトラヒドロフラニルオキシ
フェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホ
ン酸トリス(p−テトラヒドロフラニルオキシフェニ
ル)スルホニウム、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸
(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホ
ニウム、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸ビス(p−
tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、
ペンタフルオロベンゼンスルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシフェニル)スルホニウム、10−カンファ
ースルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフ
ェニルスルホニウム、10−カンファースルホン酸ビス
(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニ
ウム、10−カンファースルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシフェニル)スルホニウム等のオニウム塩、
2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンス
ルホニル)プロパン、2−iso−プロピルカルボニル
−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケ
トスルホン誘導体、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾ
メタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン
等のジアゾメタン誘導体、ジフェニルジスルホン、ジシ
クロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導体、p−ト
ルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トル
エンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベ
ンジルスルホネート誘導体、1,2,3−トリス(メタ
ンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス
(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、
1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)
ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体、フタルイミド
−イル−トリフレート、フタルイミド−イル−トシレー
ト、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−
イル−トリフレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカ
ルボキシイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネン
−2,3−ジカルボキシイミド−イル−n−ブチルスル
ホネート等のイミド−イル−スルホネート誘導体等が挙
げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニ
ルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−
tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンス
ルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニル
スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−t
ert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシカルボニ
ルメトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフ
ルオロメタンスルホン酸ビス(p−ジメチルアミノフェ
ニル)(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸トリス(m−tert−ブ
トキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン
酸トリス(m−テトラヒドロピラニルオキシフェニル)
スルホニウム、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸トリ
ス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、
10−カンファースルホン酸(p−tert−ブトキシ
フェニル)ジフェニルスルホニウムなどが好ましく用い
られる。
Examples of the acid generator (C) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyliodonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfone Acid (p-te
rt-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, p- Toluenesulfonic acid (p-ter
t-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-
Bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium toluenesulfonate, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium butanesulfonate,
Trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trimethylsulfonium p-toluenesulfonate,
Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium p-toluenesulfonate, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonate Dicyclohexylphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid dicyclohexylphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (pt
tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (p-tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-dimethylaminophenyl) (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoro Bis (p-tert-butoxyphenyl) methanemethanesulfonate (p-
Dimethylaminophenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid bis (p -Dimethylaminophenyl) (p-tert
-Butoxyphenyl) sulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) p-toluenesulfonate (p-
Dimethylaminophenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid (m-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid bis (m-
tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium,
Tris (m-tert-butoxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, diphenylsulfonium (m-tetrahydropyranyloxyphenyl) p-toluenesulfonate, bis (m-tetrahydropyranyloxyphenyl) phenylsulfonium p-toluenesulfonate Tris (m-tetrahydropyranyloxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, diphenylsulfonium p-toluenesulfonate (p-tetrahydropyranyloxyphenyl), bis (p-tetrahydropyranyloxyphenyl) p-toluenesulfonate Phenylsulfonium, tris p-toluenesulfonate (p
-Tetrahydropyranyloxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tetrahydrofuranyloxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid bis (p-tetrahydrofuranyloxyphenyl) phenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p -Tetrahydrofuranyloxyphenyl) sulfonium, pentafluorobenzenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, pentafluorobenzenesulfonic acid bis (p-
tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium,
Tris pentafluorobenzenesulfonic acid (p-ter
t-butoxyphenyl) sulfonium, 10-camphorsulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, 10-camphorsulfonic acid bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, 10-camphorsulfonic acid tris (p-ter
onium salts such as (t-butoxyphenyl) sulfonium,
Β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane, 2-iso-propylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane, bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) Diazomethane derivatives such as diazomethane and bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane; disulfone derivatives such as diphenyldisulfone and dicyclohexyldisulfone; 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate; 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate; Nitrobenzylsulfonate derivatives, 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoromethanesulfonyloxy) benzene,
1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy)
Sulfonate derivatives such as benzene, phthalimido-yl-triflate, phthalimido-yl-tosylate, 5-norbornene-2,3-dicarboximide-
Imido-yl-sulfonate derivatives such as yl-triflate, 5-norbornene-2,3-dicarboximido-yl-tosylate and 5-norbornene-2,3-dicarboximido-yl-n-butylsulfonate; But triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonate (p-
tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (p-ter
(t-butoxyphenyl) sulfonium, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonate tris (pt)
tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (p-dimethylaminophenyl) trifluoromethanesulfonate (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfone Tris (m-tert-butoxyphenyl) sulfonium acid, tris (m-tetrahydropyranyloxyphenyl) p-toluenesulfonate
Sulfonium, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium pentafluorobenzenesulfonate,
10-Camphorsulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium and the like are preferably used.

【0067】なお、上記酸発生剤は、その1種を単独で
又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The above acid generators can be used alone or in combination of two or more.

【0068】ここで、オニウム塩としては、下記反応式
(i)又は(ii)に従って合成し、精製したものが、
レジスト材料に配合した場合、感度変化、パーティクル
発生等の貯蔵安定性低下の問題を解決する点から好まし
い。即ち、下記反応式(i)、(ii)の方法は、アル
カリ性反応液中での直接合成であることから、上記問題
点の原因となる酸性不純物の混入がなく、このため6か
月以上貯蔵しても十分な安定性を有するものである。
The onium salt synthesized and purified according to the following reaction formula (i) or (ii):
It is preferable to use the compound in a resist material in order to solve the problems of storage stability deterioration such as change in sensitivity and generation of particles. That is, since the methods of the following reaction formulas (i) and (ii) are directly synthesized in an alkaline reaction solution, they do not contain acidic impurities which cause the above-mentioned problems, and are therefore stored for 6 months or more. However, it has sufficient stability.

【0069】[0069]

【化18】 (式中、R8、R9、R10、R11は非置換又は置換芳香族
基を示す。Xはスルホネート誘導体を示す。)
Embedded image (In the formula, R 8 , R 9 , R 10 , and R 11 represent an unsubstituted or substituted aromatic group. X represents a sulfonate derivative.)

【0070】なお、酸発生剤の添加量は、ベース樹脂1
00部に対して1〜20部、特に2〜10部が望まし
い。
The amount of the acid generator added depends on the amount of the base resin 1
1 to 20 parts, particularly 2 to 10 parts, is desirable for 00 parts.

【0071】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料に
は、更に(D)溶解制御剤を配合する。
The chemically amplified positive resist composition of the present invention further contains (D) a dissolution controlling agent.

【0072】ここで、溶解制御剤としては、 (D)−1:分子量が100〜1,000、好ましくは
150〜800で、かつ分子内にフェノール性水酸基を
2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原
子を酸不安定基により全体として平均10〜100%の
割合で置換した化合物、及び (D)−2:重量平均分子量が1,000を超え3,0
00以下で、かつ分子内にフェノール性水酸基を有する
化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基
により全体として平均0%を超え60%以下の割合で部
分置換した化合物が好適に用いられる。この場合、
(D)−1の溶解制御剤のみを用いても、(D)−2の
溶解制御剤のみを用いても、或いは(D)−1の溶解制
御剤と(D)−2の溶解制御剤とを組み合わせて用いて
もよい。
Here, as the dissolution controlling agent, (D) -1: a phenolic compound of a compound having a molecular weight of 100 to 1,000, preferably 150 to 800 and having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule. (D) -2: a compound in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is substituted by an acid labile group at an average rate of 10 to 100%, and (D) -2: a weight average molecular weight of more than 1,000 to 3.0
A compound having a phenolic hydroxyl group of not more than 00 and having a hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group partially substituted with an acid labile group at an average rate of more than 0% and not more than 60% as a whole is preferably used. . in this case,
Using only the dissolution controlling agent of (D) -1 or using only the dissolution controlling agent of (D) -2, or the dissolution controlling agent of (D) -1 and the dissolution controlling agent of (D) -2 May be used in combination.

【0073】ここで、(D)−1の溶解制御剤におい
て、分子量が100〜1,000で、かつ分子内にフェ
ノール性水酸基を2つ以上有する化合物としては、下記
一般式(6)〜(16)で示されるものを例示すること
ができる。
Here, in the dissolution controlling agent of (D) -1, as a compound having a molecular weight of 100 to 1,000 and having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, the following general formulas (6) to ( 16) can be exemplified.

【0074】[0074]

【化19】 Embedded image

【0075】[0075]

【化20】 Embedded image

【0076】[0076]

【化21】 (但し、式中R12、R13はそれぞれ水素原子又は炭素数
1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル
基であり、R14は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又
は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−
(R18s−COOHであり、R15は−(CH2t
(t=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カ
ルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子、R
16は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10の
アリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子
又は硫黄原子、R17は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状
又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸
基で置換されたフェニル基又はナフチル基であり、R18
は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基で
ある。また、kは0〜5の整数であり、sは0又は1で
ある。m、n、m’、n’、m’’、n’’はそれぞれ
m+n=8、m’+n’=5、m’’+n’’=4を満
足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基
を有するような数である。αは式(13)、(14)の
化合物の分子量を100〜1,000とする数であ
る。)
Embedded image (Wherein, R 12 and R 13 are each a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 14 is a hydrogen atom or a linear chain having 1 to 8 carbon atoms. Or branched alkyl or alkenyl group, or-
(R 18 ) s —COOH, and R 15 is — (CH 2 ) t
(T = 2 to 10), an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen atom or a sulfur atom, R
16 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen atom or a sulfur atom, R 17 is a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms. alkyl group, an alkenyl group, a phenyl group or a naphthyl group substituted with each hydroxyl, R 18
Is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. K is an integer of 0 to 5, and s is 0 or 1. m, n, m ′, n ′, m ″, and n ″ each satisfy m + n = 8, m ′ + n ′ = 5, m ″ + n ″ = 4, and at least 1 It is a number having two hydroxyl groups. α is a number such that the molecular weight of the compounds of the formulas (13) and (14) is 100 to 1,000. )

【0077】上記式中R12、R13としては、例えば水素
原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エ
チニル基、シクロヘキシル基、R14としては、例えばR
12、R13と同様なもの、あるいは−COOH、−CH2
COOH、R15としては、例えばエチレン基、フェニレ
ン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫黄原
子等、R16としては、例えばメチレン基、あるいはR15
と同様なもの、R17としては、例えば水素原子、メチル
基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シ
クロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル
基、ナフチル基等が挙げられる。
In the above formula, R 12 and R 13 are, for example, hydrogen atom, methyl group, ethyl group, butyl group, propyl group, ethynyl group, cyclohexyl group, and R 14 are, for example, R
12 , the same as R 13 , or —COOH, —CH 2
COOH and R 15 include, for example, an ethylene group, a phenylene group, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen atom and a sulfur atom, and R 16 includes, for example, a methylene group or R 15
Examples of R 17 include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a propyl group, an ethynyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group substituted with a hydroxyl group, a naphthyl group, and the like.

【0078】ここで、(D)−1の溶解制御剤の酸不安
定基としては、上記一般式(2)、一般式(3)で示さ
れる基、tert−ブチル基、テトラヒドロピラニル
基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリル基、
β−ケトアルキル基等が挙げられる。
Here, the acid labile group of the dissolution controlling agent of (D) -1 includes groups represented by the above general formulas (2) and (3), tert-butyl group, tetrahydropyranyl group, Tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl group,
β-ketoalkyl groups and the like.

【0079】なお、(D)−1の溶解制御剤において、
フェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による置換
率は、平均でフェノール性水酸基全体の10%以上、好
ましくは30%以上であり、10%に満たないと主にエ
ッジラフネスが発生する。また、その上限は100%、
より好ましくは80%である。
In the dissolution controlling agent (D) -1,
The substitution rate of the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group by the acid labile group is 10% or more, preferably 30% or more of the entire phenolic hydroxyl group on average, and when it is less than 10%, edge roughness mainly occurs. The upper limit is 100%,
More preferably, it is 80%.

【0080】一方、(D)−2の溶解制御剤において
ェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による部分置
換率は、平均でフェノール性水酸基全体の0%を超え6
0%以下、好ましくは0%を超え40%以下である。0
%の場合、十分な溶解制御効果が得られず、60%を超
えるとポリマー間で相分離が起きて相溶性がなくなる。
[0080] On the other hand, 6 exceeds the full <br/> partial substitution ratio by acid labile groups of the hydrogen atoms of the phenol hydroxyl group, 0% of the total phenolic hydroxyl groups in average in the dissolution control agent (D) -2
0% or less, preferably more than 0% and 40% or less. 0
%, A sufficient dissolution control effect cannot be obtained, and if it exceeds 60%, phase separation occurs between the polymers and the compatibility is lost.

【0081】この場合、かかる酸不安定基でフェノール
性水酸基の水素原子が部分置換された化合物としては、
下記一般式(17)で示される繰り返し単位を有する化
合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物が好まし
い。
In this case, the compound in which the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is partially substituted with such an acid labile group includes:
One or more compounds selected from compounds having a repeating unit represented by the following general formula (17) are preferred.

【0082】[0082]

【化22】 (但し、式中Rは酸不安定基を示し、c、dはそれぞれ
0≦c/(c+d)≦0.6を満足する数である。)
Embedded image (Wherein, R represents an acid labile group, and c and d are numbers satisfying 0 ≦ c / (c + d) ≦ 0.6, respectively)

【0083】ここで、上記(D)−2の溶解制御剤の酸
不安定基としては、上記一般式(2)で示されるアルコ
キシアルキル基、上記一般式(3)で示されるカルボニ
ル基を有する基、tert−ブチル基、テトラヒドロピ
ラニル基、トリアルキルシリル基、更にβ−ケトアルキ
ル基等が挙げられる。
Here, the acid labile group of the dissolution controlling agent of the above (D) -2 includes an alkoxyalkyl group represented by the general formula (2) and a carbonyl group represented by the general formula (3). Group, tert-butyl group, tetrahydropyranyl group, trialkylsilyl group, and β-ketoalkyl group.

【0084】なお、上記のような(D)溶解制御剤は、
フェノール性水酸基を有する化合物にベース樹脂と同様
に酸不安定基を化学反応させることにより合成すること
ができる。
The above (D) dissolution controlling agent is as follows:
It can be synthesized by chemically reacting an acid labile group with a compound having a phenolic hydroxyl group in the same manner as the base resin.

【0085】上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂1
00部に対し3〜50部、好ましくは3〜30部であ
り、1種を単独で又は2種以上を混合して使用できる。
配合量が3部に満たないと解像性の向上がない場合があ
り、50部を超えるとパターンの膜減りが生じ、解像度
が低下する場合がある。
The compounding amount of the above-mentioned dissolution controlling agent is based on base resin 1
The amount is 3 to 50 parts, preferably 3 to 30 parts with respect to 00 parts, and one kind can be used alone or two or more kinds can be used as a mixture.
If the amount is less than 3 parts, the resolution may not be improved. If the amount is more than 50 parts, the film of the pattern may be reduced and the resolution may be reduced.

【0086】更に、本発明のレジスト材料には、(E)
塩基性化合物を配合する。
The resist composition of the present invention further comprises (E)
You a basic compound.

【0087】この塩基性化合物(E)は、酸発生剤より
発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑
制することができる化合物が適しており、このような塩
基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速
度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑
制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度の
改善性やパターンプロファイルの改善性等を向上するこ
とができる。このような塩基性化合物としては、カルボ
キシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシル基を有す
る含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素
化合物が挙げられる。
As the basic compound (E), a compound capable of suppressing the rate of diffusion of the acid generated from the acid generator into the resist film is suitable. This suppresses the diffusion rate of acid in the resist film, improving resolution, suppressing changes in sensitivity after exposure, reducing the dependence on the substrate and the environment, and improving the exposure margin and improving the pattern profile. Properties and the like can be improved. As the basic compounds, nitrogen-containing compounds having a mosquito Rubo <br/> hexyl group, nitrogen-containing compounds having a human Dorokishiru group, a nitrogen-containing <br/> compound having a hydroxyphenyl group.

【0088】[0088]

【0089】[0089]

【0090】カルボキシル基を有する含窒素化合物とし
て、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、ア
ルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、
ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシ
ン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジ
ン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシア
ラニンなどが例示され、ヒドロキシル基を有する含窒素
化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物と
して、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、エ
タノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノ
ールアミン、トリプロパノールアミン、1−アミノブタ
ン−2−ジオール、1−アミノプロパン−3−オール、
1−アミノブタン−2−ジオールなどが例示される
As the nitrogen-containing compound having a carboxyl group, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine,
Histidine, isoleucine, glycyl leucine, leucine, methionine, phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, such as methoxy alanine is illustrated, having a nitrogen-containing compound, hydroxyphenyl groups having a heat Dorokishiru group and <br/> a nitrogen-containing compound, 2 hydroxypyridine, aminocresol, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropyl propanol amine, Toriisopuro Pano
Lumpur amine, triprolidine propanol amine, 1-aminobutane-2-diol, 1-amino-propan-3-ol,
Examples thereof include 1-aminobutane-2-diol and the like .

【0091】上記塩基性化合物の配合量は、酸発生剤1
部に対して0.001〜10部、好ましくは0.01〜
1部である。配合量が0.001部未満であると添加剤
としての効果が十分に得られない場合があり、10部を
超えると解像度や感度が低下する場合がある。
The compounding amount of the above-mentioned basic compound is the amount of the acid generator 1
0.001 to 10 parts, preferably 0.01 to 10 parts by weight
One copy. If the amount is less than 0.001 part, the effect as an additive may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 10 parts, the resolution and sensitivity may be reduced.

【0092】本発明のレジスト材料には、上記成分以外
に任意成分として塗布性を向上させるための界面活性
剤、基板よりの乱反射の影響を少なくするための吸光性
材料などを添加することができる。なお、任意成分の添
加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とするこ
とができる。
In addition to the above components, a surfactant for improving coating properties and a light absorbing material for reducing the influence of irregular reflection from the substrate can be added to the resist composition of the present invention. . In addition, the addition amount of the optional component can be a normal amount as long as the effect of the present invention is not impaired.

【0093】この場合、界面活性剤としては、パーフル
オロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化
アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサ
イド、パーフルオロアルキルEO付加物などが挙げら
れ、吸光性材料としては、ジアリールスルホオキシド、
ジアリールスルホン、9,10−ジメチルアントラセ
ン、9−フルオレノン等が挙げられる。
In this case, examples of the surfactant include perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, fluorinated alkyl ester, perfluoroalkyl amine oxide, and perfluoroalkyl EO adduct, and the light absorbing material is diaryl sulfo. Oxides,
Examples include diaryl sulfone, 9,10-dimethylanthracene, 9-fluorenone and the like.

【0094】本発明のポジ型レジスト材料を使用してパ
ターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術を採
用して行うことができ、例えばシリコンウェハー上ヘス
ピンコーティングし、0.5〜2.0μmに塗布して8
0〜120℃でプリベークした後、遠紫外線、電子線、
X線等の高エネルギー線を照射して露光後、70〜12
0℃で30〜200秒ポストエクスポージャベーク(P
EB)し、次いでアルカリ水溶液で現像することにより
行うことができる。なお、本発明材料は、特に高エネル
ギー線の中でも254〜193nmの遠紫外線及び電子
線による微細パターンニングに最適である。
A pattern can be formed using the positive resist material of the present invention by employing a known lithography technique. For example, spin coating is performed on a silicon wafer to form a pattern of 0.5 to 2.0 μm. Apply to 8
After prebaking at 0 to 120 ° C, far ultraviolet rays, electron beam,
After exposure to high energy rays such as X-rays, 70 to 12
Post-exposure bake at 0 ° C for 30 to 200 seconds (P
EB) and then developing with an aqueous alkali solution. In addition, the material of the present invention is most suitable for fine patterning using 254 to 193 nm far ultraviolet rays and an electron beam among high energy rays.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料
は、遠紫外線、電子線、X線等の高エネルギー線、特に
KrFエキシマレーザーに感応し、感度、解像性、プラ
ズマエッチング耐性に優れ、しかもレジストパターンの
耐熱性にも優れている。また、パターンがオーバーハン
グ状になりにくく、寸法制御性に優れている。従って、
本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、これらの特性
より特にKrFエキシマレーザーの露光波長での吸収が
小さいレジスト材料となり得るもので、高解像性を有
し、微細でしかも基板に対して垂直なパターンを容易に
形成できるものであり、超LSI製造用の微細パターン
形成材料として好適である。
The chemically amplified positive resist material of the present invention is sensitive to high energy rays such as far ultraviolet rays, electron beams and X-rays, especially KrF excimer laser, and has excellent sensitivity, resolution and plasma etching resistance. Moreover, the heat resistance of the resist pattern is excellent. Further, the pattern is unlikely to be overhanging, and has excellent dimensional controllability. Therefore,
The chemically amplified positive resist material of the present invention can be a resist material having a small absorption at the exposure wavelength of a KrF excimer laser due to these characteristics, and has high resolution, is fine and is perpendicular to the substrate. A simple pattern can be easily formed, and is suitable as a fine pattern forming material for VLSI manufacturing.

【0096】[0096]

【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例を示して本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Synthesis Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

【0097】〔合成例1〕フラスコに0.5gのラウリ
ルパーオキサイド、10gのp−tert−ブトキシカ
ルボニルオキシスチレン、28gのp−1−エトキシエ
トキシスチレン、62gのp−ビニルフェノール、アセ
トン1,000mlを仕込んだ後、フラスコを窒素置換
し、この混合液を90℃で5時間反応させて重合反応を
行った。重合反応終了後、得られたポリマーをメタノー
ルで洗浄し、乾燥させたところ、90gの粉末固体が得
られた。得られた粉末固体は下記示性式Poly1で示
されるポリマーであり、収率は90%であった。このポ
リマーの重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw
/Mn)は表1に示す通りであり、1H−NMRにて分
析したところ、5.3ppmにアルコキシアルキル基由
来のメチレンのピーク、1.5ppmにt−BOC基由
来のピークが観察された。また、1H−NMRの積分比
より算出した結果、p−1−エトキシエトキシスチレン
単位(p)、p−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン単位(q)、p−ビニルフェノール単位(r)
の組成比は表1に示す通りであった。
[Synthesis Example 1] 0.5 g of lauryl peroxide, 10 g of p-tert-butoxycarbonyloxystyrene, 28 g of p-1-ethoxyethoxystyrene, 62 g of p-vinylphenol, and 1,000 ml of acetone were placed in a flask. Was charged, the flask was replaced with nitrogen, and the mixture was reacted at 90 ° C. for 5 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the polymerization reaction, the obtained polymer was washed with methanol and dried to obtain 90 g of a powder solid. The obtained powder solid was a polymer represented by the following chemical formula Poly1, and the yield was 90%. Weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw) of this polymer
/ Mn) is as shown in Table 1. When analyzed by 1 H-NMR, a methylene peak derived from an alkoxyalkyl group was observed at 5.3 ppm and a peak derived from a t-BOC group was observed at 1.5 ppm. . Further, as a result of calculation from the 1 H-NMR integration ratio, p-1-ethoxyethoxystyrene unit (p), p-tert-butoxycarbonyloxystyrene unit (q), p-vinylphenol unit (r)
Was as shown in Table 1.

【0098】〔合成例2、3〕合成例1において、p−
1−エトキシエトキシスチレンに代えて、p−1−メト
キシエトキシスチレン(合成例2)、p−1−n−ブト
キシエトキシスチレン(合成例3)を使用した以外は合
成例1と同様な方法によりPoly2、3を得た。
[Synthesis Examples 2 and 3] In Synthesis Example 1, p-
Poly2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that p-1-methoxyethoxystyrene (Synthesis Example 2) and p-1-n-butoxyethoxystyrene (Synthesis Example 3) were used instead of 1-ethoxyethoxystyrene. Was obtained.

【0099】得られたポリマーの構造は下記示性式Po
ly2、3の通りであり、それぞれの重量平均分子量、
分子量分布は表1に示す通りであった。
The structure of the obtained polymer is represented by the following formula Po
ly2,3, each weight average molecular weight,
The molecular weight distribution was as shown in Table 1.

【0100】〔合成例4〕単分散のポリ(p−1−エトキシエトキシスチレン−p
−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン−p−
ヒドロキシスチレン)の合成 重合は2Lのフラスコに溶媒としてテトラヒドロフラン
700ml、開始剤としてsec−ブチルリチウム7×
10-3molを仕込んだ。この混合溶液に−78℃でp
−tert−ブトキシスチレン100gを添加し、1時
間撹拌しながら重合させた。この反応溶液は赤色を呈し
た。重合終了は反応溶液にメタノールを添加して行っ
た。
[Synthesis Example 4] Monodisperse poly (p-1-ethoxyethoxystyrene-p
-Tert-butoxycarbonyloxystyrene-p-
In the synthetic polymerization of hydroxystyrene), 700 ml of tetrahydrofuran was used as a solvent in a 2 L flask, and 7 × sec-butyllithium was used as an initiator.
10 -3 mol was charged. The mixed solution is added at -78 ° C with p.
100 g of -tert-butoxystyrene was added and polymerized while stirring for 1 hour. The reaction solution turned red. The polymerization was completed by adding methanol to the reaction solution.

【0101】次に、反応混合物をメタノール中に注ぎ、
得られた重合体を沈澱させた後、分離し、乾燥させたと
ころ、99gの白色重合体(ポリp−tert−ブトキ
シスチレン)が得られた。また、膜浸透圧法により数平
均分子量が1.4×104g/molであった。GPC
溶出曲線より分子量分布の点で非常に単分散性(Mw/
Mn=1.07)の高い重合体であることが確認でき
た。
Next, the reaction mixture was poured into methanol,
After the obtained polymer was precipitated, separated and dried, 99 g of a white polymer (poly p-tert-butoxystyrene) was obtained. The number average molecular weight was 1.4 × 10 4 g / mol by the membrane osmometry. GPC
Very monodisperse (Mw /
(Mn = 1.07) was confirmed to be a high polymer.

【0102】次に、上記ポリp−tert−ブトキシス
チレン90gをアセトン900mlに溶解し、60℃で
少量の濃硫酸を加えて7時間撹拌後、水に注ぎポリマー
を沈澱させ、洗浄・乾燥したところ、60gのポリマー
が得られた。得られたポリマーの数平均分子量は1.0
×104g/molである。また、1H−NMRでter
t−ブチル基に由来するピークが観測されないことか
ら、得られたポリマ−が分子量分布の狭いポリ(ヒドロ
キシスチレン)であることが確認された。
Next, 90 g of the above poly p-tert-butoxystyrene was dissolved in 900 ml of acetone, a small amount of concentrated sulfuric acid was added at 60 ° C., and the mixture was stirred for 7 hours, poured into water to precipitate a polymer, washed and dried. , 60 g of polymer were obtained. The number average molecular weight of the obtained polymer is 1.0
× 10 4 g / mol. Further, ter in 1 H-NMR
Since no peak derived from the t-butyl group was observed, it was confirmed that the obtained polymer was poly (hydroxystyrene) having a narrow molecular weight distribution.

【0103】得られたポリヒドロキシスチレン100g
をジメチルホルムアミド1000mlに溶解させ、触媒
量のp−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩を添加した
後、30℃で撹拌しながらエチルビニルエーテル30g
を添加した。16時間反応させた後に、濃アンモニア水
により中和し、水10Lに中和反応液を滴下したとこ
ろ、白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン50
0mlに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真空乾
燥した。得られたポリマーは、1H−NMRからポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子が27%エトキシ
エチル化されたことが確認された。
100 g of the obtained polyhydroxystyrene
Was dissolved in 1000 ml of dimethylformamide, a catalytic amount of pyridinium p-toluenesulfonate was added, and 30 g of ethyl vinyl ether was stirred at 30 ° C.
Was added. After reacting for 16 hours, the mixture was neutralized with concentrated aqueous ammonia, and the neutralized reaction solution was added dropwise to 10 L of water to obtain a white solid. After filtering this, acetone 50
It was dissolved in 0 ml, added dropwise to 10 L of water, filtered, and dried under vacuum. From the 1 H-NMR of the obtained polymer, it was confirmed that the hydrogen atom of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene was 27% ethoxyethylated.

【0104】更に、得られた部分エトキシエチル化ポリ
ヒドロキシスチレン50gをピリジン500mlに溶解
させ、45℃で撹拌しながら二炭酸ジ−tert−ブチ
ル7gを添加した。1時間反応させた後、水3Lに反応
液を滴下したところ、白色固体が得られた。これを濾過
後、アセトン50mlに溶解させ、水2Lに滴下し、濾
過後、真空乾燥させ、ポリマーを得た。得られたポリマ
ーは下記示性式Poly4で示される構造を有し、1
−NMRからポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原
子のエトキシエチル化率は27%、水酸基の水素原子の
t−BOC化率は8%であり(Poly4)、重量平均
分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は表1に
示す通りであり、GPC溶出曲線は図1に示す通りであ
る。
Further, 50 g of the obtained partially ethoxyethylated polyhydroxystyrene was dissolved in 500 ml of pyridine, and 7 g of di-tert-butyl dicarbonate was added while stirring at 45 ° C. After reacting for 1 hour, the reaction solution was added dropwise to 3 L of water to obtain a white solid. After filtration, this was dissolved in 50 ml of acetone, dropped into 2 L of water, filtered, and dried under vacuum to obtain a polymer. The resulting polymer has a structure represented by the following rational formula POLY4, 1 H
From NMR, the ratio of ethoxyethylation of hydroxyl group hydrogen atoms of polyhydroxystyrene was 27%, and the ratio of t-BOC conversion of hydroxyl group hydrogen atoms was 8% (Poly4). The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw) / Mn) is as shown in Table 1, and the GPC elution curve is as shown in FIG.

【0105】〔合成例5〕単分散のポリ(p−1−エトキシプロポキシスチレン−
p−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン−p
−ヒドロキシスチレン)の合成 上記合成例4と同様にして得られたポリヒドロキシスチ
レン50gをジメチルホルムアミド500mlに溶解さ
せ、触媒量のp−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩を
添加した後、40℃で撹拌しながらエトキシプロペニル
27gを添加した。12時間反応させた後に、濃アンモ
ニア水により中和し、水10Lに中和反応液を滴下した
ところ、白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン
500mlに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真
空乾燥した。得られたポリマーは、1H−NMRからポ
リヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子が24%エト
キシプロピル化されたことが確認された。
Synthesis Example 5 Monodispersed poly (p-1-ethoxypropoxystyrene)
p-tert-butoxycarbonyloxystyrene-p
Synthesis of -hydroxystyrene) 50 g of polyhydroxystyrene obtained in the same manner as in Synthesis Example 4 above was dissolved in 500 ml of dimethylformamide, and a catalytic amount of pyridinium p-toluenesulfonate was added, followed by stirring at 40 ° C. 27 g of ethoxypropenyl were added. After reacting for 12 hours, the mixture was neutralized with concentrated aqueous ammonia, and the neutralized reaction solution was added dropwise to 10 L of water, whereby a white solid was obtained. After filtration, this was dissolved in 500 ml of acetone, dropped into 10 L of water, filtered, and dried in vacuo. From the 1 H-NMR of the obtained polymer, it was confirmed that the hydrogen atom of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene was ethoxypropylated by 24%.

【0106】更に、得られた部分エトキシプロポキシ化
ポリヒドロキシスチレン50gをピリジン500mlに
溶解させ、45℃で撹拌しながら二炭酸ジ−tert−
ブチル8gを添加した。1時間反応させた後、水3Lに
反応液を滴下したところ、白色固体が得られた。これを
濾過後、アセトン50mlに溶解させ、水2Lに滴下
し、濾過後、真空乾燥させ、ポリマーを得た。得られた
ポリマーは下記示性式で示される構造を有し、1H−N
MRからポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の
エトキシプロピル化率は24%、t−BOC化率は11
%であり(Poly5)、重量平均分子量(Mw)及び
分子量分布(Mw/Mn)は表1に示す通りであった。
Further, 50 g of the obtained partially ethoxypropoxylated polyhydroxystyrene was dissolved in 500 ml of pyridine, and the mixture was stirred at 45 ° C. with di-tert-dicarbonate.
8 g of butyl were added. After reacting for 1 hour, the reaction solution was added dropwise to 3 L of water to obtain a white solid. After filtration, this was dissolved in 50 ml of acetone, dropped into 2 L of water, filtered, and dried under vacuum to obtain a polymer. The resulting polymer has a structure represented by the following rational formula, 1 H-N
From MR, the ethoxypropylation rate of the hydrogen atom of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene is 24%, and the t-BOC conversion rate is 11
% (Poly5), and the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) were as shown in Table 1.

【0107】〔合成例6〜16〕合成例4、5と同様な
方法により下記示性式Poly6〜16で示されるポリ
マー(Poly6〜16)を得た。
[Synthesis Examples 6 to 16] Polymers (Poly 6 to 16) represented by the following descriptive formulas Poly 6 to 16 were obtained in the same manner as in Synthesis Examples 4 and 5.

【0108】得られたポリマーの構造は下記示性式の通
りであり、それぞれの重量平均分子量、分子量分布は表
1に示す通りであった。
The structure of the obtained polymer was as shown in the following formula, and the weight average molecular weight and molecular weight distribution of each polymer were as shown in Table 1.

【0109】[0109]

【化23】 Embedded image

【0110】[0110]

【化24】 Embedded image

【0111】[0111]

【化25】 Embedded image

【0112】[0112]

【表1】 [Table 1]

【0113】 〔実施例1〜、比較例1〜4、参考例1〜30〕 上記合成例で得られたポリマー1(Poly1)からポ
リマー14(Poly14)をベース樹脂として使用
し、下記式(PAG1)から(PAG8)で示される酸
発生剤と下記式(DRR1)から(DRR14)で示さ
れる溶解制御剤と塩基性化合物とを表2〜4に示す組成
でジエチレングリコールジメチルエーテル(DGL
M)、乳酸エチル(EL)/ブチルアセテート(B
A)、プロピレングリコールモノメチルアセテート(P
GMMA)、プロピレングリコールモノエチルアセテー
ト(PGMEA)に溶解してレジスト材料を調合し、更
に各組成物を0.2μmのテフロン製フィルターで濾過
することにより、レジスト液をそれぞれ調製した。
[Examples 1 to 4 , Comparative Examples 1 to 4, Reference Examples 1 to 30 ] Using the polymer 1 (Poly1) to the polymer 14 (Poly14) obtained in the above synthesis examples as a base resin, the following formula ( PAG1) to an acid generator represented by (PAG8), a dissolution controller represented by the following formulas (DRR1) to (DRR14), and a basic compound in a composition shown in Tables 2 to 4 in diethylene glycol dimethyl ether (DGL).
M), ethyl lactate (EL) / butyl acetate (B
A), propylene glycol monomethyl acetate (P
GMMA) and propylene glycol monoethyl acetate (PGMEA) to prepare a resist material, and each composition was filtered through a 0.2 μm Teflon filter to prepare resist solutions.

【0114】また、比較のため、表4に示すように上記
示性式(Poly15)及び(Poly16)で示され
るポリマーをベース樹脂として使用して上記と同様にレ
ジスト液を調製した。
For comparison, as shown in Table 4, a resist solution was prepared in the same manner as described above using the polymers represented by the above-mentioned descriptive formulas (Poly15) and (Poly16) as the base resin.

【0115】得られたレジスト液をシリコンウェハー上
へスピンコーテイングし、0.8μmの厚さに塗布し
た。次いで、このシリコンウェハーをホットプレートを
用いて100℃で120秒間ベークした。これをエキシ
マレーザーステッパー(ニコン社、NSR−2005E
X8A,NA=0.5)を用いて露光し、90℃で60
秒ベークを施し、2.38%のテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシドの水溶液で現像を行うと、ポジ型のパタ
ーンを得ることができた。得られたレジストパターンを
次のように評価した。結果を表2〜4に示す。 評価方法:まず、感度(Eth)を求めた。次に0.3
5μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光
量を最適露光量(Eop)として、この露光量における
分離しているラインアンドスペースの最小線幅を評価レ
ジストの解像度とした。解像したレジストパターンの形
状は、走査型電子顕微鏡を用いて観察した。
The resulting resist solution was spin-coated on a silicon wafer and applied to a thickness of 0.8 μm. Next, the silicon wafer was baked at 100 ° C. for 120 seconds using a hot plate. Use an excimer laser stepper (Nikon Corporation, NSR-2005E)
X8A, NA = 0.5) at 60 ° C. at 90 ° C.
After baking for 2 seconds and developing with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, a positive pattern could be obtained. The obtained resist pattern was evaluated as follows. The results are shown in Tables 2 to 4. Evaluation method: First, the sensitivity (Eth) was determined. Then 0.3
The exposure amount for resolving a 5 μm line and space at a ratio of 1: 1 was defined as the optimum exposure amount (Eop), and the minimum line width of the separated line and space at this exposure amount was defined as the resolution of the evaluation resist. The shape of the resolved resist pattern was observed using a scanning electron microscope.

【0116】また、0.25μmラインアンドスペース
の凹凸(エッジラフネス)を走査型電子顕微鏡にて測定
した。
Further, the roughness (edge roughness) of the 0.25 μm line and space was measured with a scanning electron microscope.

【0117】表2〜4の結果より、本発明の化学増幅ポ
ジ型レジスト材料は、高い解像力と凹凸のない(エッジ
ラフネスの小さい)パターンを得ることが確認された。
From the results shown in Tables 2 to 4, it was confirmed that the chemically amplified positive resist material of the present invention can obtain a high resolution and a pattern having no unevenness (small edge roughness).

【0118】[0118]

【化26】 Embedded image

【0119】[0119]

【化27】 Embedded image

【0120】[0120]

【化28】 Embedded image

【0121】[0121]

【化29】 Embedded image

【0122】[0122]

【化30】 Embedded image

【0123】[0123]

【表2】 [Table 2]

【0124】[0124]

【表3】 [Table 3]

【0125】[0125]

【表4】 [Table 4]

【0126】 〔実施例5〜9、参考例31〜60〕 上記合成例で得られたポリマー1(Poly1)からポ
リマー14(Poly14)をベース樹脂として使用
し、上記式(PAG1)から(PAG8)で示される酸
発生剤と、フェノール性水酸基を有する化合物にベース
樹脂と同様に酸不安定基を化学反応させることにより得
られた下記式(DRR1’)から(DRR8’)及び上
記式(DRR1)から(DRR14)で示される溶解制
御剤と、塩基性化合物とを表5、6に示す組成でジエチ
レングリコールジメチルエーテル(DGLM)、乳酸エ
チル(EL)/ブチルアセテート(BA)、プロピレン
グリコールモノメチルアセテート(PGMMA)、プロ
ピレングリコールモノエチルアセテート(PGMEA)
に溶解してレジスト材料を調合し、更に各材料を0.2
μmのテフロン製フィルターで濾過することにより、レ
ジスト液をそれぞれ調製した。
[Examples 5 to 9 and Reference Examples 31 to 60 ] Using polymers 1 (Poly1) to polymer 14 (Poly14) obtained in the above synthesis examples as base resins, and using the above formulas (PAG1) to (PAG8) The following formulas (DRR1 ′) to (DRR8 ′) and the above formula (DRR1) obtained by chemically reacting an acid labile group with a compound having a phenolic hydroxyl group and an acid generator represented by the following formulas: To (DRR14) and a basic compound in the composition shown in Tables 5 and 6, diethylene glycol dimethyl ether (DGLM), ethyl lactate (EL) / butyl acetate (BA), propylene glycol monomethyl acetate (PGMMA) , Propylene glycol monoethyl acetate (PGMEA)
To prepare a resist material.
Each of the resist solutions was prepared by filtration through a μm Teflon filter.

【0127】得られたレジスト液につき上記実施例と同
様に評価した。結果を表5、6に示す。
The obtained resist solution was evaluated in the same manner as in the above example. The results are shown in Tables 5 and 6.

【0128】表5、6の結果より、本発明の化学増幅ポ
ジ型レジスト材料は、良好な感度、高い解像力を有し、
凹凸のない(エッジラフネスの小さい)パターンを得る
ことができることが確認された。
From the results shown in Tables 5 and 6, the chemically amplified positive resist composition of the present invention has good sensitivity and high resolution.
It was confirmed that a pattern without unevenness (small edge roughness) could be obtained.

【0129】[0129]

【化31】 Embedded image

【0130】[0130]

【化32】 Embedded image

【0131】[0131]

【化33】 Embedded image

【0132】[0132]

【表5】 [Table 5]

【0133】[0133]

【表6】 [Table 6]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】合成例4で得られた高分子化合物のGPC溶出
曲線を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a GPC elution curve of a polymer compound obtained in Synthesis Example 4.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平7−337901 (32)優先日 平成7年12月1日(1995.12.1) (33)優先権主張国 日本(JP) 前置審査 (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平6−273934(JP,A) 特開 平6−273935(JP,A) 特開 平6−194842(JP,A) 特開 平4−211258(JP,A) 特開 平8−123032(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. Hei 7-337901 (32) Priority date December 1, 1995 (Dec. 1, 1995) (33) Priority claim country Japan (JP) Preliminary examination (72) Inventor: Shigehiro Nakura, 28-1, Nishifukushima, Nishigusuku-mura, Nakakushijo-gun, Niigata Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd. -1 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (56) References JP-A-6-273934 (JP, A) JP-A-6-273935 (JP, A) JP-A-6-194842 (JP, A) JP-A-4-211258 (JP, A) JP-A-8-123032 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 7/ 00-7/42

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (A)有機溶剤 (B)ベース樹脂として下記一般式(1)で示される繰
り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜30
0,000で、1.0〜1.5の分子量分布を有する単
分散ポリマーである高分子化合物 【化1】 (但し、式中R1は水素原子又はメチル基であり、R2
下記一般式(2)で示される基、R3は下記一般式
(3)で示される基,テトラヒドロピラニル基,テトラ
ヒドロフラニル基又はトリアルキルシリル基である。
p、q、rは正数で、0.02≦p/(p+q+r)≦
0.5、0.01≦q/(p+q+r)≦0.3、0<
(p+q)/(p+q+r)≦0.8を満足する数であ
る。aは1〜3の正数である。) 【化6】 (但し、式中R4、R5はそれぞれ独立して水素原子又は
炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、
6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアル
キル基である。また、R7は炭素数1〜6の直鎖状又は
分岐状のアルキル基であり、bは0又は1である。) (C)酸発生剤(E)カルボキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキ
シル基を有する含窒素化 合物及びヒドロキシフェニル基
を有する含窒素化合物から選ばれる塩基性化合物 を含有
してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材
料。
1. An organic solvent (B) having a repeating unit represented by the following general formula (1) as a base resin and having a weight average molecular weight of 3,000 to 30:
A polymer compound which is a monodisperse polymer having a molecular weight distribution of 1.0 to 1.5 at 000 (Where R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a group represented by the following general formula (2), R 3 is a group represented by the following general formula (3), a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuran A nyl group or a trialkylsilyl group.
p, q, and r are positive numbers and 0.02 ≦ p / (p + q + r) ≦
0.5, 0.01 ≦ q / (p + q + r) ≦ 0.3, 0 <
This is a number that satisfies (p + q) / (p + q + r) ≦ 0.8. a is a positive number from 1 to 3. ) (Wherein R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 6 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 7 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and b is 0 or 1. (C) an acid generator (E) a nitrogen-containing compound having a carboxyl group,
Nitrogen-fluorinated compounds and hydroxyphenyl groups having a sill group
A chemically amplified positive resist composition comprising a basic compound selected from nitrogen-containing compounds having the formula:
【請求項2】 R2がアルコキシアルキル基及びR3がt
ert−ブトキシカルボニル基である請求項1記載の化
学増幅ポジ型レジスト材料。
2. R 2 is an alkoxyalkyl group and R 3 is t
The chemically amplified positive resist composition according to claim 1, which is an ert-butoxycarbonyl group.
【請求項3】 更に、(D)溶解制御剤を配合した請求
項1又は2記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
3. The chemically amplified positive resist composition according to claim 1, further comprising (D) a dissolution controlling agent.
【請求項4】 (D)成分の溶解制御剤が、分子量が1
00〜1,000で、かつ分子内にフェノール性水酸基
を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素
原子を酸不安定基により全体として平均10〜100%
の割合で置換した化合物である請求項3記載の化学増幅
ポジ型レジスト材料。
4. The dissolution controlling agent of component (D) has a molecular weight of 1
A compound having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule having an average of 10 to 100% of hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl groups by an acid labile group.
The chemically amplified positive resist composition according to claim 3, which is a compound substituted by the following ratio.
【請求項5】 (D)成分の溶解制御剤が、重量平均分
子量が1,000を超え3,000以下で、かつ分子内
にフェノール性水酸基を有する化合物の該フェノール性
水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0
%を超え60%以下の割合で部分置換した化合物である
請求項3記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
5. The dissolution controlling agent of the component (D) is a compound having a weight-average molecular weight of more than 1,000 and not more than 3,000 and having a phenolic hydroxyl group in the molecule, and converting the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group into an acid. 0 average overall due to unstable groups
The chemically amplified positive resist composition according to claim 3, which is a compound partially substituted at a ratio of more than 60% and not more than 60%.
【請求項6】 (D)成分の溶解制御剤として、分子量
が100〜1,000で、かつ分子内にフェノール性水
酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の
水素原子を酸不安定基により全体として平均10〜10
0%の割合で置換した化合物と、重量平均分子量が1,
000を超え3,000以下で、かつ分子内にフェノー
ル性水酸基を有する化合物の該フェノール性水酸基の水
素原子を酸不安定基により全体として平均0%を超え6
0%以下の割合で部分置換した化合物とを併用した請求
項3記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
6. A compound having a molecular weight of 100 to 1,000 and having two or more phenolic hydroxyl groups in a molecule, wherein the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is an acid labile group as a dissolution controlling agent of the component (D). 10 to 10 on average as a whole
A compound substituted at a rate of 0% and a weight average molecular weight of 1,
In a compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule of more than 3,000 and not more than 3,000, the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is more than 0% on average as a whole by an acid labile group.
4. The chemically amplified positive resist composition according to claim 3, wherein a compound partially substituted with 0% or less is used in combination.
【請求項7】 分子量が100〜1,000で、かつ分
子内にフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物が、
下記一般式(6)〜(16)で示される化合物から選ば
れる1種又は2種以上である請求項4又は6記載の化学
増幅ポジ型レジスト材料。 【化2】 【化3】 【化4】 (但し、式中R12、R13はそれぞれ水素原子又は炭素数
1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル
基であり、R14は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又
は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−
(R18s−COOHであり、R15は−(CH2t
(t=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カ
ルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子、R
16は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10の
アリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子
又は硫黄原子、R17は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状
又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸
基で置換されたフェニル基又はナフチル基であり、R18
は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基で
ある。また、kは0〜5の整数であり、sは0又は1で
ある。m、n、m’、n’、m’’、n’’はそれぞれ
m+n=8、m’+n’=5、m’’+n’’=4を満
足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基
を有するような数である。αは式(13)、(14)の
化合物の分子量を100〜1,000とする数であ
る。)
7. A compound having a molecular weight of 100 to 1,000 and having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule,
The chemically amplified positive resist composition according to claim 4 or 6, wherein the composition is at least one compound selected from the compounds represented by the following general formulas (6) to (16). Embedded image Embedded image Embedded image (Wherein, R 12 and R 13 are each a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 14 is a hydrogen atom or a linear chain having 1 to 8 carbon atoms. Or branched alkyl or alkenyl group, or-
(R 18 ) s —COOH, and R 15 is — (CH 2 ) t
(T = 2 to 10), an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen atom or a sulfur atom, R
16 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen atom or a sulfur atom, R 17 is a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms. alkyl group, an alkenyl group, a phenyl group or a naphthyl group substituted with each hydroxyl, R 18
Is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. K is an integer of 0 to 5, and s is 0 or 1. m, n, m ′, n ′, m ″, and n ″ each satisfy m + n = 8, m ′ + n ′ = 5, m ″ + n ″ = 4, and at least 1 It is a number having two hydroxyl groups. α is a number such that the molecular weight of the compounds of the formulas (13) and (14) is 100 to 1,000. )
【請求項8】 重量平均分子量が1,000を超え3,
000以下で、かつ分子内にフェノール性水酸基を有す
る化合物が、下記一般式(17)で示される繰り返し単
位を有する化合物から選ばれる1種又は2種以上である
請求項5又は6記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。 【化5】 (但し、式中Rは酸不安定基を示し、c、dはそれぞれ
0≦c/(c+d)≦0.6を満足する数である。)
8. The weight average molecular weight exceeding 1,000,
The chemical amplification according to claim 5 or 6, wherein the compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule of not more than 000 is one or more compounds selected from compounds having a repeating unit represented by the following general formula (17). Positive resist material. Embedded image (Wherein, R represents an acid labile group, and c and d are numbers satisfying 0 ≦ c / (c + d) ≦ 0.6, respectively)
【請求項9】 (C)成分の酸発生剤がオニウム塩であ
る請求項1乃至8のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型
レジスト材料。
9. The chemically amplified positive resist composition according to claim 1, wherein the acid generator (C) is an onium salt.
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