JPH05232704A - Positive type resist material - Google Patents

Positive type resist material

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JPH05232704A
JPH05232704A JP4060955A JP6095592A JPH05232704A JP H05232704 A JPH05232704 A JP H05232704A JP 4060955 A JP4060955 A JP 4060955A JP 6095592 A JP6095592 A JP 6095592A JP H05232704 A JPH05232704 A JP H05232704A
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啓順 田中
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Abstract

PURPOSE:To provide a positive type resist material for exposure with high energy ray, which is equipped with high sensitivity, high resolution, and excellent process adaptability. CONSTITUTION:A positive type resist is formed which is sensitive for high energy beam and can be developed with an alkaline aqueous solution containing three components, i.e., (A) a resin of such a structure that part of each hydroxyl radical of polyhydroxystylene is substituted by t-butoxycarbonyl oxy radical, (B) dissolution inhibitor, and (C) acid generating agent, wherein (A) is composed of two or more types of resin having different rate of substitution while (B) contains one or more t-butoxycarbonyl oxy radicals in one molecule and is prepared under such conditions with its weight proportion that 0.01<=B<=0.40, 0.005<=<=0.15, 0.55<=A, A+B+C=1. It may also be accepted that polyhydroxy stylene is added. The resultant presents excellent dimensional controllability, is embodied in a simple system, and favorable for fine processing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遠紫外線、電子線やX
線等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ンを形成できる、微
細加工技術に適したポジ型レジスト材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays.
The present invention relates to a positive resist material having high sensitivity to high energy rays such as rays and capable of forming a pattern by developing with an alkaline aqueous solution and suitable for a fine processing technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化と高速度化に伴い、パ
タンルールの微細化が求められているが、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付きつつある。g線(43
6nm)若しくはi線(365nm)を光源とする光露
光では、おおよそ0.5μmのパタ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、1
6MビットDRAM相当までとなる。しかし、LSIの
試作は既にこの段階にまできており、更なる微細化技術
の開発が急務となっている。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が有望
視されている。遠紫外線リソグラフィは、0.3μm以
下の加工も可能であり、光吸収の小さいレジストを用い
た場合、基板に対して垂直に近い側壁を有するパタンの
形成が可能である。また、一括にパタンを転写すること
ができるために、電子線リソグラフィよりもスループッ
トの点で有利である。近年、遠紫外線の光源として高輝
度なKrFエキシマレーザを利用する段になり、量産技
術として用いられるには、光吸収が小さく、そして高感
度なレジスト材料が要望されている。近年開発された、
酸を触媒として化学増幅( chemical amplification )
を行うレジスト材料〔例えば、リュー( Liu )ら、ジャ
ーナル オブ バキュームサイエンス アンド テクノ
ロジー( J. Vac. Sci. Technol.) 、第B6巻、第37
9頁(1988)〕は、従来の高感度レジストと同等以
上の感度を有し、しかも解像性が高く、ドライエッチン
グ耐性も高い、優れた特徴を有する。そのため、遠紫外
線リソグラフィには特に有望なレジスト材料である。ネ
ガ型レジストとしてはシプリー( Shipley )社が、ノボ
ラック樹脂とメラミン化合物と酸発生剤からなる3成分
化学増幅レジスト(商品名SAL601ER7)を既に
商品化している。しかし、化学増幅系のポジ型レジスト
はいまだ商品化されたものはない。LSIの製造工程
上、配線やゲート形成などはネガ型レジストで対応でき
るが、コンタクトホール形成は、ネガ型レジストを用い
たのではカブリやすいために微細な加工はむずかしく、
ポジ型レジストがはるかに適している。そのため、高性
能なポジ型レジストが強く要望されている。従来、イト
ー( Ito )らは、ポリヒドロキシスチレンのOH基をt
−ブトキシカルボニル基(tBoc基)で保護したPB
OCSTという樹脂に、酸発生剤を加えてポジ型の化学
増幅レジストを開発している。しかし、用いている酸発
生剤は金属成分としてアンチモンを含む〔参考文献:ポ
リマース イン エレクトロニクス、ACS シンポジ
ウム シリーズ( Polymers in Electronics,ACS
Symposium Series )第242回(アメリカ化学会、ワシ
ントン DC.1984)、第11頁〕。基板への汚染
を避けるために、一般的には、レジスト材料中の金属成
分は嫌われる。そのためにPBOCSTレジストはプロ
セス上好ましいものではない。上野らはポリ(p−スチ
レンオキシテトラヒドロピラニル)を主成分とし、酸発
生剤を加えた遠紫外線ポジ型レジストを発表している
(参考:第36回応用物理学会関連連合講演会、198
9年、1p−k−7)。しかし、本発明者らの検討によ
れば、この材料系は遠紫外線、電子線やX線に対しては
ポジネガ反転しやすかった。以上のような、OH基を保
護基で保護した樹脂と酸発生剤からなる2成分系ポジ型
レジストでは、現像液に溶解するようになるためには、
多くの保護基を分解する必要がある。その際に、膜厚変
化や膜内の応力あるいは気泡の発生等を引起こす可能性
が高い。化学増幅ポジ型レジストとしては、機能をより
分化させた3成分系、すなわち、アルカリ可溶性樹脂、
溶解阻害剤、酸発生剤からなる材料系の方が、酸が分解
すべき溶解阻害剤の量が少量でよいため、上述のような
膜厚変化や気泡発生等をより少なくすることが可能であ
り、精密な微細加工にはより有用と推定される。3成分
ポジ型レジストとしては、ヘキスト社がノボラック樹脂
に溶解阻害剤としてアセタール化合物を添加し、更に酸
発生剤を添加したレジスト材料−RAY/PF−をX線
リソグラフィ用に開発している。RAY/PFは室温で
化学増幅を行うために、レジスト感度はX線露光後の放
置時間に著しく依存する。実用に供するに当っては、露
光と現像の工程間の時間を定常的に厳密制御することに
は困難が伴うため、パタンの寸法制御性がむずかしい材
料と推定される。また、KrFエキシマレーザの露光波
長(248nm)での光吸収が大きいという問題点があ
った。一般に化学増幅を行うためには、露光後熱処理
( post exposure baking ; PEB)を必要とするもの
が多い。レジストプロセス工程は室温放置で化学増幅を
行う材料系よりも1工程増えるものの、露光と現像の間
の時間制御が緩くて良くなるため、レジスト特性の制御
がより容易であるという特徴がある。また、化学増幅過
程で加水分解を行う系では、加水分解反応に水を必要と
するので、レジスト材料中に水分を含んでいることが必
要となる。一般に、レジスト材料の塗布溶媒には酢酸エ
トキシエチルのような、水と混合しない有機溶媒を用い
ることが多く、レジストの樹脂自身も水と相溶しにくい
材料が多い。このような材料系に水を所定量混合させる
ことは容易ではなく、また、混合させることができるに
しても、制御すべき成分が増えることになるので、系が
より複雑になり好ましいものではない。一方、tBoc
基の分解反応は、tBoc基と触媒である酸の2成分で
反応が進み、第3成分としての水を必要としないため、
反応が単純であり、化学増幅に利用するには好都合であ
る。tBoc化した化合物の多くが、ノボラック樹脂の
溶解性を阻害する効果を有し、tBoc基が溶解阻害能
を発現させるのに有用であることは知られている。シュ
レゲル( Schlegel ) らはノボラック樹脂と、ビスフェ
ノールAをtBoc化した溶解阻害剤と、ピロガロール
メタンスルホン酸エステルからなる3成分ポジ型レジス
トを発表している(1990年春季 第37回応用物理
学会関連連合講演会 28p−ZE−4)。シュウォー
ム( Schwalm )らは、溶解阻害剤と酸発生剤を組合せた
材料として、ビス(p−t−ブトキシカルボニルオキシ
フェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート
を開発している〔ポリマー フォア マイクロエレクト
ロニクス( Polymer for Microelectronics ) (東京、
1989)、セッションA38〕。これをノボラック樹
脂と混合して遠紫外線用ポジ型レジストとしている。し
かし、この材料系は金属を含む点及びノボラック樹脂の
光吸収が大きいので実用上好ましいものではない。熊田
らは、光吸収の小さいポリヒドロキシスチレンの一部を
tBoc基で置換した樹脂をベースポリマーとし、溶解
禁止剤と酸発生剤を添加し遠紫外線用ポジ型レジストと
している(第40回高分子討論会2H−01,199
1、岡山)。しかし、この材料は、ポリヒドロキシスチ
レンの分子量分布が大きい、またtBoc基の置換率が
1種類の樹脂を使用しているため、KrFリソグラフィ
における0.3μm以下のパタンではデフォーカスマー
ジンが小さくなる問題があった。また、従来の化学増幅
系ポジ型レジストは、遠紫外線、電子線やX線でパタン
形成を行うと、パタンがオーバーハング状になりやすい
欠点を有していた。これは、レジスト表面の溶解性が低
下するためと推定される〔参考;K.G.チオン( K.
G. Chiong ) ら、ジャーナル オブ バキューム サイ
エンス アンド テクノロジー、第B7巻、(6)、第
1771頁(1989)〕。オーバーハング形状は、パ
タン寸法制御をむずかしくし、ドライエッチングを用い
た基板加工に際しても、寸法制御性を損ねる。また、パ
タン下部が細まるのでパタンの倒壊を招きやすい。
2. Description of the Related Art As LSIs become more highly integrated and operate at higher speeds, finer pattern rules are required. In photoexposure, which is currently used as a general-purpose technique, an essential factor is derived from the wavelength of the light source. The limit of resolution is approaching. g line (43
6 nm) or i-line (365 nm) as a light source, the pattern rule of about 0.5 μm is the limit, and the integration degree of the LSI manufactured using this is 1
Up to 6 Mbit DRAM. However, the trial manufacture of LSI has already reached this stage, and the development of further miniaturization technology is urgently needed. Against this background, far-ultraviolet lithography is promising as a next-generation microfabrication technology. Deep-UV lithography is capable of processing 0.3 μm or less, and when a resist having a small light absorption is used, it is possible to form a pattern having a side wall that is nearly vertical to the substrate. Moreover, since the patterns can be transferred at one time, it is advantageous in terms of throughput over electron beam lithography. In recent years, a high-intensity KrF excimer laser is used as a light source for far-ultraviolet rays, and a resist material having low light absorption and high sensitivity is required for use as a mass production technique. Recently developed,
Chemical amplification with acid as catalyst
Resist material for performing the above (for example, Liu et al., Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Technol.), Volume B6, Volume 37).
Page 9 (1988)] has excellent characteristics that it has sensitivity equal to or higher than that of a conventional high-sensitivity resist, high resolution, and high dry etching resistance. Therefore, it is a particularly promising resist material for deep ultraviolet lithography. As a negative resist, Shipley has already commercialized a three-component chemically amplified resist (trade name SAL601ER7) consisting of a novolak resin, a melamine compound and an acid generator. However, no chemically amplified positive resist has been commercialized yet. In the LSI manufacturing process, wiring and gate formation can be handled with a negative resist, but contact holes can be easily fogged by using a negative resist, so fine processing is difficult.
Positive resists are much more suitable. Therefore, a high-performance positive resist is strongly demanded. Previously, Ito et al.
-PB protected with butoxycarbonyl group (tBoc group)
We are developing a positive chemically amplified resist by adding an acid generator to a resin called OCST. However, the acid generator used contains antimony as a metal component [References: Polymers in Electronics, ACS Symposium Series (Polymers in Electronics, ACS
Symposium Series) 242nd (American Chemical Society, Washington DC. 1984), p. 11]. To avoid contamination of the substrate, metal components in the resist material are generally disliked. Therefore, the PBOCST resist is not preferable in the process. Ueno et al. Have announced a deep-UV positive resist containing poly (p-styreneoxytetrahydropyranyl) as a main component and an acid generator added (reference: 36th Association of Applied Physics Association Related Lecture, 198).
9 years, 1p-k-7). However, according to the study by the present inventors, this material system was easy to undergo positive-negative inversion with respect to far ultraviolet rays, electron beams and X-rays. In the case of the two-component positive resist including the resin in which the OH group is protected by the protective group and the acid generator as described above, in order to be dissolved in the developing solution,
Many protecting groups need to be cleaved. At that time, there is a high possibility of causing a change in film thickness, stress in the film, generation of bubbles, and the like. As the chemically amplified positive resist, a three-component system with more differentiated functions, that is, an alkali-soluble resin,
Since the material system consisting of the dissolution inhibitor and the acid generator requires a smaller amount of the dissolution inhibitor in which the acid should be decomposed, it is possible to further reduce the film thickness change and bubble generation as described above. Yes, it is presumed to be more useful for precise microfabrication. As a three-component positive resist, Hoechst has developed a resist material-RAY / PF-for an X-ray lithography in which an acetal compound is added to a novolac resin as a dissolution inhibitor and an acid generator is further added. Since RAY / PF performs chemical amplification at room temperature, the resist sensitivity remarkably depends on the standing time after X-ray exposure. In practical use, it is presumed that the pattern dimension controllability is difficult because it is difficult to constantly and strictly control the time between the exposure and development steps. Further, there is a problem that the light absorption at the exposure wavelength (248 nm) of the KrF excimer laser is large. In general, post-exposure baking (PEB) is often required for chemical amplification. Although the resist process step is increased by one step as compared with a material system in which chemical amplification is performed at room temperature, the control of the resist characteristics is easier because the time control between exposure and development is loose. In addition, in a system in which hydrolysis is performed in the chemical amplification process, water is required for the hydrolysis reaction, and therefore it is necessary that the resist material contains water. In general, an organic solvent that is immiscible with water, such as ethoxyethyl acetate, is often used as a coating solvent for the resist material, and the resist resin itself is often a material that is not easily compatible with water. It is not preferable to mix a predetermined amount of water with such a material system, and even if it is possible to mix it, the components to be controlled increase, so that the system becomes more complicated and is not preferable. .. On the other hand, tBoc
The group decomposition reaction proceeds with the two components of the tBoc group and the acid that is the catalyst, and does not require water as the third component.
The reaction is simple and convenient for use in chemical amplification. It is known that many of the compounds converted to tBoc have the effect of inhibiting the solubility of the novolak resin, and the tBoc group is useful for expressing the ability to inhibit dissolution. Schlegel et al. Have announced a three-component positive resist consisting of a novolak resin, a bisphenol A tBoc-ized dissolution inhibitor, and pyrogallol methanesulfonate (Spring 1990, 37th Association for Applied Physics Association Lecture 28p-ZE-4). Schwalm et al. Have developed bis (pt-butoxycarbonyloxyphenyl) iodonium hexafluoroantimonate as a material combining a dissolution inhibitor and an acid generator [Polymer for microelectronics (Polymer for microelectronics Microelectronics) (Tokyo,
1989), session A38]. This is mixed with novolac resin to form a deep UV positive resist. However, this material system is not practically preferable because it contains a metal and the novolak resin absorbs a large amount of light. Kumada et al. Used a resin obtained by substituting a part of polyhydroxystyrene, which has low light absorption, with a tBoc group as a base polymer, and added a dissolution inhibitor and an acid generator to make it a positive resist for deep UV rays (40th Polymer Debate 2H-01,199
1, Okayama). However, this material has a large molecular weight distribution of polyhydroxystyrene and uses one type of resin having a substitution ratio of tBoc group, so that the defocus margin becomes small in the pattern of 0.3 μm or less in KrF lithography. was there. In addition, the conventional chemically amplified positive resist has a drawback that the pattern tends to be overhanged when formed by deep ultraviolet rays, electron beams or X-rays. This is presumably because the solubility of the resist surface is reduced [Reference; K. G. Thion (K.
G. Chiong) et al., Journal of Vacuum Science and Technology, Volume B7, (6), p. 1771 (1989)]. The overhang shape makes pattern size control difficult and impairs dimensional controllability even during substrate processing using dry etching. Also, since the lower part of the pattern is thin, it is easy to cause the pattern to collapse.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレンをベース樹脂
とした、遠紫外線、電子線及びX線に感度を有する化学
増幅系ポジ型レジストは、従来数多く発表されている
が、いずれのものも問題点を含んでおり、いまだ実用に
供することがむずかしいのが現状である。本発明の目的
は、従来技術を上回る、高感度、高解像性、プロセス適
用性に優れた高エネルギー線露光用ポジ型レジスト材料
を提供することにある。
As described above,
Many chemically amplified positive resists based on novolac resin or polyhydroxystyrene, which have sensitivity to deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays, have been published, but all of them have problems. At present, it is still difficult to put it into practical use. It is an object of the present invention to provide a positive resist material for high energy beam exposure, which is superior in sensitivity, resolution, and process applicability to the prior art.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はポジ型レジスト材料に関する発明であって、ポリ
ヒドロキシスチレンの水酸基の一部がt−ブトキシカル
ボニルオキシ(以下、tBoc−O−と略記する)基で
置換された樹脂(A)、溶解阻害剤(B)、及び酸発生
剤(C)の3成分を含む、アルカリ水溶液で現像可能な
高エネルギー線感応ポジ型レジストにおいて、該ポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の一部がtBoc−O−基で
置換された樹脂(A)が置換率の異なった2種類以上の
樹脂から構成され、該溶解阻害剤(B)が1分子中に1
個以上のtBoc−O−基を含み、重量分率が、0.0
1≦B≦0.40、0.005≦C≦0.15、0.5
5≦A、A+B+C=1、であることを特徴とする。
The present invention will be described in brief. The present invention relates to a positive resist material, in which a part of hydroxyl groups of polyhydroxystyrene is t-butoxycarbonyloxy (hereinafter referred to as tBoc-O-). Abbreviated as a group), a high-energy-ray-sensitive positive resist capable of being developed with an alkaline aqueous solution, which contains a resin (A) substituted with a group, a dissolution inhibitor (B), and an acid generator (C). Resin (A) in which a part of hydroxyl groups of polyhydroxystyrene is substituted with tBoc-O- group is composed of two or more kinds of resins having different substitution rates, and the dissolution inhibitor (B) is 1 in 1 molecule.
Containing at least tBoc-O- groups and having a weight fraction of 0.0
1 ≦ B ≦ 0.40, 0.005 ≦ C ≦ 0.15, 0.5
It is characterized in that 5 ≦ A and A + B + C = 1.

【0005】酸発生剤(C)は下記一般式(化1)The acid generator (C) has the following general formula (formula 1).

【0006】[0006]

【化1】(R)n AM[Chemical formula 1] (R) n AM

【0007】(式中Rは同じでも異なってもよく芳香族
基あるいは置換芳香族基を示し、Aはスルホニウムある
いはヨードニウムを示し、Mはトリフルオロメタンスル
ホネート(+-3 SCF3 )、ヘキサフルオロホスフェ
ート(+-PF6 )、ヘキサフルオロアンチモネート(+-
SbF6 )、ヘキサフルオロアルセネート(+-As
6)を示す。また、nは正の整数で2あるいは3であ
る)で表されるオニウム塩あるいはハロゲン化メチルト
リアジン、テトラブロモビスフェノールA、ジニトロベ
ンジルエステル化合物、ピロガロールメタンスルホン酸
エステルなどの酸発生剤を使用できる。エチルセロソル
ブアセテート、乳酸エチル、1−メトキシ−2−プロパ
ノール等のレジストの塗布に好適な溶媒に対して溶解
性、反応性(感度)、酸の拡散(解像性)、製造の容易
さ、樹脂との相溶性などから、最適な酸発生剤が選定さ
れる。
(In the formula, R may be the same or different and represents an aromatic group or a substituted aromatic group, A is sulfonium or iodonium, M is trifluoromethanesulfonate ( + -O 3 SCF 3 ), hexafluorophosphate) ( + -PF 6 ), hexafluoroantimonate ( +-
SbF 6 ), hexafluoroarsenate ( + -As
Shows the F 6). Further, an onium salt represented by n is a positive integer of 2 or 3, or an acid generator such as halogenated methyltriazine, tetrabromobisphenol A, a dinitrobenzyl ester compound, and pyrogallol methanesulfonate can be used. Solubility, reactivity (sensitivity), acid diffusion (resolution), ease of production, resin for solvents suitable for coating resist such as ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, 1-methoxy-2-propanol, etc. The optimum acid generator is selected based on the compatibility with and the like.

【0008】従来、化学増幅レジスト用酸発生剤で最も
実用性のある酸発生剤は、芳香族スルホニウム塩である
とされている(参考;笈川ら、第37回応用物理学会関
連連合講演会、1990年、28p−PD−2)。しか
し、電子線やX線に対しては有効であったが、KrFリ
ソグラフィにおいてはレジスト底面での溶解性が低くパ
タン分離しにくい酸発生剤もあった。これは酸発生剤自
身の溶解阻害効果に起因するものと推定される。このた
め、露光するエネルギー線により最適な酸発生剤を選択
する必要がある。本発明者らは、有機の酸発生剤で、レ
ジスト塗布溶媒への溶解性が高く、ポリヒドロキシスチ
レン系樹脂とtBoc溶解阻害剤と酸発生剤の3成分か
らなるポジ型レジスト材料における酸発生剤としては、
(化1)においてRにメトキシ基などの置換基を有する
フェニル基を有するものが良好な特性を示すことを見出
した。
Conventionally, the most practical acid generator for chemically amplified resist acid is said to be an aromatic sulfonium salt (reference: Okawa, et al., 37th Association of Applied Physics Association Related Lecture Meeting, 28p-PD-2, 1990). However, some acid generators were effective against electron beams and X-rays but had low solubility on the resist bottom surface in KrF lithography and were difficult to separate into patterns. It is presumed that this is due to the dissolution inhibiting effect of the acid generator itself. Therefore, it is necessary to select an optimum acid generator depending on the energy ray used for exposure. The inventors of the present invention are organic acid generators, which have a high solubility in a resist coating solvent, and are acid generators in a positive resist material composed of a polyhydroxystyrene resin, a tBoc dissolution inhibitor and an acid generator. as,
In (Chemical Formula 1), it was found that a compound having a phenyl group having a substituent such as a methoxy group in R exhibits good properties.

【0009】本発明のレジストにおける(化1)の含量
は0.5〜15wt%が好適である。0.5%未満でも
ポジ型のレジスト特性を示すが感度が低い。酸発生剤の
含量が増加すると、レジスト感度は高感度化する傾向を
示し、コントラスト(γ)は向上した。15%より多く
てもポジ型のレジスト特性を示すが、含量の増加による
更なる高感度化が期待できないこと、(化1)は高価な
試薬であること、レジスト内の低分子成分の増加はレジ
スト膜の機械的強度を低下させること、等により(化
1)の含量は15%以下が好適である。(化1)を用い
た、本発明によるところのレジスト材料は、溶解阻害剤
として、1分子中に1個以上のtBoc−O−基を含む
ことを必須とする。溶解阻害剤の含量は、1〜40wt
%がよい。1%未満では溶解阻害効果が小さく、40%
より多くては、レジストの機械的強度や耐熱性が低下す
る。従来、発表されているポジ型レジスト用溶解阻害剤
としてのtBoc化合物は、ビスフェノールAのOH基
をtBoc化した材料がほとんど唯一であった。しか
し、本発明者らは、鋭意検討した結果、フロログルシン
やテトラヒドロキシベンゾフェノン等をtBoc化した
ものでも溶解阻害剤として有用であることを見出した。
The content of (Chemical Formula 1) in the resist of the present invention is preferably 0.5 to 15 wt%. If it is less than 0.5%, positive resist characteristics are exhibited, but the sensitivity is low. As the content of the acid generator increased, the resist sensitivity tended to increase and the contrast (γ) improved. Even if it exceeds 15%, it shows positive type resist characteristics, but further increase in sensitivity due to increase in content cannot be expected, (Chemical formula 1) is an expensive reagent, and increase in low molecular components in the resist It is preferable that the content of (Chemical Formula 1) is 15% or less because the mechanical strength of the resist film is lowered. The resist material according to the present invention using (Chemical Formula 1) essentially contains at least one tBoc-O- group in one molecule as a dissolution inhibitor. The content of dissolution inhibitor is 1 to 40 wt.
% Is good. If it is less than 1%, the dissolution inhibiting effect is small, and 40%
If it is more, the mechanical strength and heat resistance of the resist will be reduced. The tBoc compound as a dissolution inhibitor for a positive resist, which has been conventionally announced, is almost the only material obtained by converting the OH group of bisphenol A to tBoc. However, as a result of diligent studies, the present inventors have found that even those obtained by converting phloroglucin, tetrahydroxybenzophenone and the like into tBoc are useful as dissolution inhibitors.

【0010】ベース樹脂としてノボラック樹脂を用いた
場合、KrFレーザ光での吸収が大きい問題があり、吸
収の小さいポリヒドロキシスチレンを使用することとし
たが、溶解阻害剤を添加したときの溶解阻害効果が小さ
い。これはポリヒドロキシスチレンの溶解性が高いため
であり、溶解性を制御するため、水酸基の一部をtBo
c基で置換したところ1桁以上の溶解阻害効果が得られ
た。しかしながら、tBoc−O−スチレン基で置換さ
れた樹脂(A)を1種類の樹脂とした場合、KrFリソ
グラフィにより0.30μm以下のライン&スペースパ
タンを厚さ1μmで形成するとき、パタン底面で分離解
像させるにはパタン表面の幅が小さくなるあるいは膜減
りを生じる問題があった。すなわち、パタン形状は三角
形となり、プロセスマージンを低下させる原因となって
いた。
When a novolac resin is used as the base resin, there is a problem that absorption by KrF laser light is large, so it was decided to use polyhydroxystyrene, which has small absorption, but the dissolution inhibitory effect when a dissolution inhibitor is added. Is small. This is because polyhydroxystyrene has a high solubility, and in order to control the solubility, a part of the hydroxyl groups is tBo.
Substitution with the c group gave a dissolution inhibiting effect of one digit or more. However, when the resin (A) substituted with tBoc-O-styrene group is used as one type of resin, when a line & space pattern of 0.30 μm or less is formed by KrF lithography with a thickness of 1 μm, it is separated at the bottom surface of the pattern. In order to resolve, there is a problem that the width of the pattern surface becomes small or film loss occurs. That is, the pattern shape becomes a triangle, which causes a reduction in the process margin.

【0011】この問題に対処するため、本発明者らが露
光部と未露光部の溶解速度比の向上を鋭意検討した結
果、tBoc−O−スチレンの置換率が一定の1種類の
樹脂を単独で使用するより置換率の異なった2種類以上
の樹脂を混合する方が、大きな溶解速度比が得られるこ
とを発見した。この理由は未露光部では置換率の高い樹
脂の影響により溶解阻害効果が大きくなり、逆に露光部
では置換率の低い樹脂の影響により溶解促進効果が大き
くなるためと推察される。この現象はこの樹脂特有の問
題と推定される。
In order to address this problem, the inventors of the present invention have earnestly studied the improvement of the dissolution rate ratio between the exposed portion and the unexposed portion, and as a result, one resin having a constant substitution rate of tBoc-O-styrene was used alone. It was discovered that a larger dissolution rate ratio can be obtained by mixing two or more kinds of resins having different substitution rates than those used in. The reason for this is presumed to be that the unexposed portion has a large dissolution inhibiting effect due to the influence of the resin having a high substitution rate, and the exposed portion has a large dissolution promoting effect due to the influence of the resin having a low substitution rate. This phenomenon is presumed to be a problem peculiar to this resin.

【0012】本発明の置換率の異なった2種類以上の樹
脂を混合する方法により、KrFリソグラフィにより
0.25μm以下のライン&スペースパタンがレジスト
厚さ1μmで基板に対しほぼ垂直で形成することができ
た。また、デフォーカスマージンは0.3μmのライン
&スペースパタンで実用上問題のない1.5μmが可能
となった。置換率が一定の1種類の樹脂を単独で使用し
た場合、デフォーカスマージンは0.3μmのライン&
スペースパタンで僅か0.5μmであった。このことか
ら、本発明によりプロセスマージンが大幅に改善された
ことがわかる。
By the method of mixing two or more kinds of resins having different substitution rates according to the present invention, a line & space pattern of 0.25 μm or less can be formed by KrF lithography with a resist thickness of 1 μm almost perpendicular to the substrate. did it. In addition, the defocus margin is 0.3 μm, and the line and space pattern is 1.5 μm, which is practically no problem. When one resin with a constant replacement rate is used alone, the defocus margin is 0.3 μm
The space pattern was only 0.5 μm. From this, it can be seen that the present invention significantly improved the process margin.

【0013】tBocの置換率が異なった2種類以上の
樹脂を混合する利点は上記のこと以外に樹脂のアルカリ
溶解性を容易に制御できることである。樹脂を単独で使
用する場合、樹脂のアルカリ溶解性はtBocの置換率
で一義的に決まるため、溶解性を制御するためにはtB
ocの置換率を精度よく制御する必要がある。しかしな
がら、置換率は製造条件、製造スケールにより大きく変
化するため、微細パタン形成用レジスト材料に要求され
る精度で製造することは非常に困難となる。本発明の場
合、置換率の異なった2つの樹脂の配合比を制御するこ
とにより容易に制御できる。
The advantage of mixing two or more kinds of resins having different substitution rates of tBoc is that the alkali solubility of the resin can be easily controlled in addition to the above. When the resin is used alone, the alkali solubility of the resin is uniquely determined by the substitution ratio of tBoc.
It is necessary to accurately control the oc substitution rate. However, since the substitution rate greatly changes depending on the manufacturing conditions and the manufacturing scale, it is very difficult to manufacture it with the accuracy required for the resist material for forming a fine pattern. In the case of the present invention, it can be easily controlled by controlling the compounding ratio of two resins having different substitution rates.

【0014】tBocの置換率は0から100%まで使
用することができ、現像液のアルカリ濃度に応じて、そ
の置換率、混合率を選択することができる。一般に使用
されている現像液を使用する場合、tBocの置換率は
50%以下が好ましい。置換率50%超の樹脂を使用す
るとアルカリ水溶液への溶解性が極度に低下するため、
表面に難溶化層が形成されレジストパタン形状がいわゆ
るTトップになり易い。このTトップパタンはリフトオ
フ用に使用できる。しかしながら、置換率が70%以上
になると、一般に使用されている現像液では感度が極度
に低下する。
The substitution rate of tBoc can be from 0 to 100%, and the substitution rate and the mixing rate can be selected according to the alkali concentration of the developer. When a commonly used developer is used, the substitution rate of tBoc is preferably 50% or less. When a resin having a substitution rate of more than 50% is used, the solubility in an alkaline aqueous solution is extremely reduced.
The poorly soluble layer is formed on the surface, and the resist pattern shape is likely to be a so-called T-top. This T-top pattern can be used for lift-off. However, when the substitution rate is 70% or more, the sensitivity of a commonly used developing solution is extremely lowered.

【0015】ポリヒドロキシスチレンの重量平均分子量
は形成されたレジストパタンの耐熱性の観点から一万以
上であることが好ましいが、ラジカル重合で得られるも
のは分子量分布が大きいため、アルカリ水溶液に溶解し
にくい分子量の大きいものを含み、これはパタン形成後
の裾ひきの原因となる。このため、分子量は大きく、分
子量分布はできる限り小さい方が、高精度のパタン形成
に有利である。本発明ではリビング重合により得られる
ポリヒドロキシスチレン(分子量1.4万、分子量分布
1.1)を使用したところ、電子線描画で0.2μmラ
イン&スペースのパタンが裾ひきなく精度良く形成でき
た。しかも、耐熱性については、150℃で10分間ベ
ークしてもパタン変形は認められなかった。ラジカル重
合で得られた分子量1.2万のものは、分子量分布が
3.0であり、0.5μmライン&スペースのパタンで
もパタン裾ひきがみられた。
The weight average molecular weight of the polyhydroxystyrene is preferably 10,000 or more from the viewpoint of the heat resistance of the formed resist pattern, but the one obtained by radical polymerization has a large molecular weight distribution and is therefore soluble in an alkaline aqueous solution. Includes difficult and high molecular weights, which cause tailing after pattern formation. Therefore, it is advantageous for highly accurate pattern formation that the molecular weight is large and the molecular weight distribution is as small as possible. In the present invention, when polyhydroxystyrene obtained by living polymerization (molecular weight: 14,000, molecular weight distribution: 1.1) was used, a 0.2 μm line & space pattern could be accurately formed by electron beam drawing without trailing. .. Moreover, regarding heat resistance, pattern deformation was not observed even after baking at 150 ° C. for 10 minutes. The polymer having a molecular weight of 12,000 obtained by radical polymerization had a molecular weight distribution of 3.0, and a pattern tail was observed even in a 0.5 μm line & space pattern.

【0016】この様な狭分子量分布のポリマーを得る方
法は一般にラジカル重合法等で重合した広い分子量分布
を持ったポリマーを分別処理によって重合度毎に分別す
ることで狭分子量化する方法と、リビング重合法により
分子量規制して重合する方法が挙げられるが、前者の分
別法では工程の煩雑化、得率の低下を来してしまうた
め、リビング重合法が好適に用いられる。しかし本発明
のパラヒドロキシスチレンポリマーでは、パラヒドロキ
シスチレンモノマーをそのままリビング重合しようとす
ると、モノマーの水酸基と重合開始剤とが反応してしま
うので重合は進行しない。このために水酸基を保護する
保護基をつけたモノマーをリビング重合し、重合後に保
護基を脱離して目的のパラヒドロキシスチレンポリマー
を得る手法が用いられる。これらの保護基としては第三
級ブチル基、ジメチルフェニルカルビニルジメチルシリ
ル基、tBoc基、テトラヒドロピラニル基、第三級ブ
チルジメチルシリル基などが挙げられる。
The method for obtaining a polymer having such a narrow molecular weight distribution is generally a method of narrowing the molecular weight by separating a polymer having a broad molecular weight distribution polymerized by a radical polymerization method or the like according to the degree of polymerization by fractionation treatment, and living A method in which the molecular weight is regulated by the polymerization method can be mentioned, but the former fractionation method complicates the process and lowers the yield. Therefore, the living polymerization method is preferably used. However, in the para-hydroxystyrene polymer of the present invention, if the para-hydroxystyrene monomer is subjected to living polymerization as it is, the hydroxyl group of the monomer reacts with the polymerization initiator, so that the polymerization does not proceed. For this purpose, a method is used in which a monomer having a protective group for protecting a hydroxyl group is subjected to living polymerization, and the protective group is eliminated after the polymerization to obtain the target parahydroxystyrene polymer. Examples of these protecting groups include a tertiary butyl group, a dimethylphenylcarbinyldimethylsilyl group, a tBoc group, a tetrahydropyranyl group, and a tertiary butyldimethylsilyl group.

【0017】これを具体的に述べると、本発明のレジス
ト材のベース樹脂である狭分散のポリヒドロキシスチレ
ンは、例えば構造式(化2)又は構造式(化3)
More specifically, the narrow-dispersion polyhydroxystyrene, which is the base resin of the resist material of the present invention, has, for example, a structural formula (Formula 2) or a structural formula (Formula 3).

【0018】[0018]

【化2】 [Chemical 2]

【0019】[0019]

【化3】 [Chemical 3]

【0020】で示されるモノマーをリビング重合した
後、構造式(化2)ではジメチルフェニルカルビニルジ
メチルシリル基を脱離、構造式(化3)ではt−ブチル
基を脱離して得られる。上記のモノマーのリビング重合
には重合開始剤を用いるが、重合開始剤としては有機金
属化合物が用いられる。例えばn−ブチルリチウム、s
ec−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、ナトリウ
ムナフタレン、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。
It is obtained by subjecting the monomer represented by the formula (1) to living polymerization, and then eliminating the dimethylphenylcarbinyldimethylsilyl group in the structural formula (Formula 2) and the t-butyl group in the structural formula (Formula 3). A polymerization initiator is used for living polymerization of the above monomers, and an organometallic compound is used as the polymerization initiator. For example, n-butyllithium, s
Organic alkali metals such as ec-butyllithium, t-butyllithium, sodium naphthalene, sodium anthracene, sodium α-methylstyrene tetrameride, cumyl potassium, cumyl cesium and the like can be mentioned.

【0021】上記モノマーのリビング重合は、一般に、
有機溶媒中で行われる。この場合に用いられる有機溶媒
としては芳香族炭化水素、環状エーテル、脂肪族炭化水
素溶媒であり、これらの具体例としては、例えばベンゼ
ン、トルエン、テトラヒドロフラン、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
クロヘキサン等が挙げられる。これらの有機溶媒はその
1種を単独で使用しても2種以上を組合せても良い。重
合に際するモノマーの濃度は1〜50重量%、特に1〜
30重量%が好適であり、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かくはんして行う。
反応温度は−100℃から使用した有機溶媒の沸点温度
まで自由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℃、ベンゼン溶媒では室温
が好ましい。重合は通常、約10分〜7時間の重合反応
を行うことによりビニル基のみが選択的に反応して重合
し構造式(化2)では下記構造式(化4)、構造式(化
3)では下記構造式(化5)で表されるポリマーが得ら
れる。
Living polymerization of the above monomers generally involves
It is carried out in an organic solvent. The organic solvent used in this case is an aromatic hydrocarbon, a cyclic ether or an aliphatic hydrocarbon solvent, and specific examples thereof include benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, tetrahydropyran, dimethoxyethane and n-hexane. , Cyclohexane and the like. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the monomer in the polymerization is 1 to 50% by weight, especially 1 to
30 wt% is preferable, and the reaction is carried out by stirring under high vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen.
The reaction temperature can be freely selected from −100 ° C. to the boiling point temperature of the organic solvent used. Particularly, tetrahydrofuran solvent is preferably −78 ° C. to 0 ° C., and benzene solvent is preferably room temperature. Polymerization is usually carried out for about 10 minutes to 7 hours, whereby only vinyl groups selectively react and polymerize to form the following structural formulas (chemical formula 4) and structural formula (chemical formula 3). Then, a polymer represented by the following structural formula (Formula 5) is obtained.

【0022】[0022]

【化4】 [Chemical 4]

【0023】[0023]

【化5】 [Chemical 5]

【0024】その後、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して反応を停止さ
せる。更に、得られた反応混合溶液を適当な溶剤、例え
ばメタノールを用いて沈殿させ、洗浄、乾燥することに
より精製、単離することができる。こうして得られる高
分子化合物は分子量分布の点で単分散(1.00<Mw
/Mn≦1.50)である。
After that, for example, a terminating agent such as methanol, water or methyl bromide is added to the reaction system to stop the reaction. Further, the obtained reaction mixed solution can be purified and isolated by precipitating with a suitable solvent such as methanol, washing and drying. The polymer compound thus obtained is monodisperse in terms of molecular weight distribution (1.00 <Mw
/Mn≦1.50).

【0025】なお、ポリマーの収率は、反応に供したモ
ノマーに基づいてほぼ100%であり、このポリマーの
分子量は使用したモノマーの重量と重合開始剤のモル数
(分子数)から容易に計算できる。また、数平均分子量
(Mn)は膜浸透圧計を用いて測定から求めることがで
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)で行って、得られたポリマーが目
的とするポリマーであるか否か評価できる。
The yield of the polymer is almost 100% based on the monomer used in the reaction, and the molecular weight of this polymer is easily calculated from the weight of the monomer used and the number of moles (number of molecules) of the polymerization initiator. it can. The number average molecular weight (Mn) can be determined by measurement using a membrane osmometer, and the molecular weight distribution is evaluated by gel permeation chromatography (GPC), and the obtained polymer is the target polymer. You can evaluate whether or not.

【0026】更に、前記の構造式(化4)のジメチルフ
ェニルカルビニルジメチルシリル基、あるいは構造式
(化5)のt−ブチル基を脱離し下記構造式(化6)
Further, the dimethylphenylcarbinyldimethylsilyl group of the above-mentioned structural formula (Formula 4) or the t-butyl group of the structural formula (Formula 5) is eliminated to give the following structural formula (Formula 6).

【0027】[0027]

【化6】 [Chemical 6]

【0028】で表されるフェノール残基構造単位を有す
るポリヒドロイシスチレンを得ることができる。
Polyhydroistystyrene having a phenol residue structural unit represented by can be obtained.

【0029】エーテル結合の切断反応は、ジオキサン、
アセトン、アセトニトリル、ベンゼン等の混合溶媒中で
塩酸、臭化水素酸等の酸を滴下することによって容易に
行うことができる。これらの反応中、高分子の主鎖が切
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、容易に分子量分布の狭い単分散のポリヒドロキ
シスチレンを得ることができる。なお、OH基のtBo
c化はペプチド合成では良く用いられる官能基の保護方
法であり、ピリジン溶液中で二炭酸ジt−ブチルと反応
させることにより簡単に行うことができる。
The ether bond cleavage reaction is carried out using dioxane,
It can be easily carried out by dropping an acid such as hydrochloric acid or hydrobromic acid in a mixed solvent of acetone, acetonitrile, benzene or the like. During these reactions, the main chain of the polymer is not cleaved and the crosslinking reaction between the molecules does not occur, so that monodisperse polyhydroxystyrene having a narrow molecular weight distribution can be easily obtained. In addition, tBo of OH group
Cylation is a method of protecting functional groups that is often used in peptide synthesis, and can be easily performed by reacting with di-t-butyl dicarbonate in a pyridine solution.

【0030】本発明のレジストを用いたパタン形成は以
下のようにして行うことができる。本レジストの溶液を
基板にスピン塗布し、プリベークを行う。高エネルギー
線を照射する。この際、酸発生剤が分解して酸を生成す
る。PEBを行うことにより、酸を触媒としてtBoc
基が分解し、溶解阻害効果が消失する。アルカリ水溶液
で現像し、水でリンスすることによりポジ型パタンを得
る。なお、本発明のレジスト材料では、前記のような材
料は、更にポリヒドロキシスチレンを添加してもよい。
Pattern formation using the resist of the present invention can be carried out as follows. The resist solution is spin-coated on the substrate and prebaked. Irradiate with high energy rays. At this time, the acid generator decomposes to generate an acid. By performing PEB, tBoc can be catalyzed by acid
The group decomposes and the dissolution inhibiting effect disappears. A positive type pattern is obtained by developing with an alkaline aqueous solution and rinsing with water. In the resist material of the present invention, polyhydroxystyrene may be added to the above materials.

【0031】以下に本発明で使用する原料の合成例を示
すが、これらに限定されない。
The synthetic examples of the raw materials used in the present invention are shown below, but the invention is not limited thereto.

【0032】 合成例1 狭分散のポリヒドロキシスチレンの合成 反応器にp−ビニルフェノールに対して等モルのジメチ
ルフェニルカルビニルジメチルクロロシランを入れイミ
ダゾールの存在下、ジメチルホルムアミド溶媒中、室温
下で6時間反応させた。生成物を減圧蒸留してp−ビニ
ルフェノキシジメチルフェニルカルビニルジメチルシラ
ンを70%の収率で得た。このp−ビニルフェノキシジ
メチルフェニルカルビニルジメチルシランは130℃/
0.1mmHgの沸点を有していた。上記モノマーから水分
等の不純物を取除くためにCaH2 、ベンゾフェノンナ
トリウム等の精製剤を用いて精製し蒸留を行った。重合
は1リットルのフラスコに、溶媒としてテトラヒドロフ
ラン550ml、重合開始剤としてn−ブチルリチウム
8.5×10-4mol を仕込んだ後、この混合溶液に−7
8℃で50mlのテトラヒドロフランで希釈したp−ビニ
ルフェノキシジメチルフェニルカルビニルジメチルシラ
ンを30g添加し、1時間重合させたところ、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。次に反応混合物をメタノール中に注ぎ、得ら
れた重合体を沈殿させた後、分離し、乾燥して24.5
gの白色重合体を得た。得られた重合体の 1H−NMR
を測定したところ下記表1に示す結果を得た。
Synthesis Example 1 Synthesis of Narrowly Dispersed Polyhydroxystyrene In a reactor, equimolar amount of dimethylphenylcarbinyldimethylchlorosilane was added to p-vinylphenol, and in the presence of imidazole in a dimethylformamide solvent at room temperature for 6 hours. It was made to react. The product was distilled under reduced pressure to obtain p-vinylphenoxydimethylphenylcarbinyldimethylsilane in a yield of 70%. This p-vinylphenoxydimethylphenylcarbinyldimethylsilane is 130 ° C /
It had a boiling point of 0.1 mmHg. In order to remove impurities such as water from the above monomers, purification was performed using a purification agent such as CaH 2 or sodium benzophenone, and distillation was performed. Polymerization was carried out by charging 550 ml of tetrahydrofuran as a solvent and 8.5 × 10 −4 mol of n-butyllithium as a polymerization initiator in a 1-liter flask, and then adding -7 to this mixed solution.
When 30 g of p-vinylphenoxydimethylphenylcarbinyldimethylsilane diluted with 50 ml of tetrahydrofuran at 8 ° C. was added and polymerized for 1 hour, the solution turned red. Polymerization was completed by adding methanol to the reaction solution. The reaction mixture is then poured into methanol and the polymer obtained is precipitated, then separated, dried and dried to 24.5.
g of a white polymer was obtained. 1 H-NMR of the obtained polymer
Was measured to obtain the results shown in Table 1 below.

【0033】[0033]

【表1】 表 1 1H−NMR 0.0ppm :基準(S、6H、O−Si−CH3 ) 1〜2ppm : (ブロード、6H、Si−C−CH3 ) 1〜2ppm : (ブロード、3H、CH2 、−CH) 6〜7ppm : (ブロード、5H、Si−C−C6 5 ) 6〜7ppm : (ブロード、4H、C6 5 TABLE 1 TABLE 1 1 H-NMR 0.0 ppm: reference (S, 6H, O-Si -CH 3) 1~2ppm: ( broad, 6H, Si-C-CH 3) 1~2ppm: ( broad, 3H, CH 2, -CH) 6~7ppm : ( broad, 5H, Si-C-C 6 H 5) 6~7ppm: ( broad, 4H, C 6 H 5)

【0034】1H−NMRからエーテルに結合している
ジメチルフェニルカルビニルジメチルシリル基に活性末
端が反応せずに残存すると共に、スチレン部のビニル基
のみが反応していることが確認された。
From 1 H-NMR, it was confirmed that the dimethylphenylcarbinyldimethylsilyl group bonded to the ether had an active end remaining unreacted, and only the vinyl group in the styrene portion was reacted.

【0035】次に得られたポリ(p−ビニルフェノキシ
ジメチルフェニルカルビニルジメチルシラン)20gを
アセトン250mlに溶解し、60℃で少量の濃塩酸を加
え6時間かくはん後、水に注ぎポリマーを沈殿させ洗
浄、乾燥して8gのポリマーを得た。得られたポリマー
の数平均分子量は1.4×10-4g/mol であった。G
PC溶出曲線は図1に示すように非常に単分散性の高い
重合体であることが確認され、分子量分布は1.10で
あった。なお、図1は時間(分、横軸)と強度(縦軸)
との関係を示す図である。更に、 1H−NMRからジメ
チルフェニルカルビニルジメチルシリル基に由来するピ
ークが観測されないことから、得られたポリマーが分子
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, 20 g of the obtained poly (p-vinylphenoxydimethylphenylcarbinyldimethylsilane) was dissolved in 250 ml of acetone, a small amount of concentrated hydrochloric acid was added at 60 ° C., and the mixture was stirred for 6 hours and poured into water to precipitate the polymer. It was washed and dried to obtain 8 g of polymer. The number average molecular weight of the obtained polymer was 1.4 × 10 −4 g / mol. G
The PC elution curve confirmed that the polymer was highly monodisperse as shown in FIG. 1, and had a molecular weight distribution of 1.10. Note that FIG. 1 shows time (minutes, horizontal axis) and intensity (vertical axis).
It is a figure which shows the relationship with. Furthermore, since no peak derived from a dimethylphenylcarbinyldimethylsilyl group was observed from 1 H-NMR, it was confirmed that the obtained polymer was polyhydroxystyrene having a narrow molecular weight distribution.

【0036】 合成例2 狭分散のポリヒドロキシスチレンの合成 原料のp−t−ブトキシスチレンモノマーを合成例1と
同様の方法で脱水、精製処理した。重合は2リットルの
フラスコに、溶媒としてテトラヒドロフラン1500m
l、開始剤n−ブチルリチウム4×10-3mol を仕込ん
だ。この混合溶液に−78℃で50mlのテトラヒドロフ
ランで希釈したp−t−ブトキシスチレンを80g添加
し、2時間重合させたところ、この溶液は赤色を呈し
た。所望の重合に達したことを確認した後、反応溶液に
メタノールを添加して重合反応を終了させた。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殿さ
せた後、分離し、乾燥して80gの白色重合体を得た。
1H−NMRの測定結果から、エーテルに結合している
t−ブチル基に活性末端が反応せずに残存すると共に、
スチレン部分のビニル基のみが反応していることが確認
された。
Synthesis Example 2 Synthesis of Narrowly Dispersed Polyhydroxystyrene The raw material pt-butoxystyrene monomer was dehydrated and purified in the same manner as in Synthesis Example 1. Polymerization was carried out in a 2-liter flask using tetrahydrofuran 1500 m as a solvent.
1 and an initiator n-butyllithium 4 × 10 −3 mol were charged. When 80 g of pt-butoxystyrene diluted with 50 ml of tetrahydrofuran was added to the mixed solution at −78 ° C. and the mixture was polymerized for 2 hours, the solution turned red. After confirming that the desired polymerization was reached, methanol was added to the reaction solution to terminate the polymerization reaction. Next, the reaction mixture was poured into methanol to precipitate the obtained polymer, which was then separated and dried to obtain 80 g of a white polymer.
From the 1 H-NMR measurement result, the active end remained without reacting with the t-butyl group bonded to the ether, and
It was confirmed that only the vinyl group in the styrene portion had reacted.

【0037】次に得られたポリ(p−t−ブトキシスチ
レン)12gをアセトン250mlに溶解し、60℃で少
量の濃塩酸を加え6時間かくはん後、水に注いでポリマ
ーを沈殿させ、洗浄、乾燥して8gのポリマーを得た。
得られたポリマーの数平均分子量は1.4×10-4g/
mol であった。GPC溶出曲線は図2に示すとおりであ
り、非常に単分散性の高い重合体であることが確認さ
れ、分子量分布は1.08であった。なお、図2は時間
(分、横軸)と強度(縦軸)との関係を示す図である。
また、 1H−NMRからtert−ブチル基に由来するピー
クが観測されないことから、得られたポリマーが分子量
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, 12 g of the obtained poly (pt-butoxystyrene) was dissolved in 250 ml of acetone, a small amount of concentrated hydrochloric acid was added at 60 ° C., the mixture was stirred for 6 hours, and then poured into water to precipitate the polymer, which was washed, After drying, 8 g of polymer was obtained.
The number average molecular weight of the obtained polymer was 1.4 × 10 −4 g /
It was mol. The GPC elution curve is as shown in FIG. 2, and it was confirmed that the polymer was extremely highly monodisperse, and the molecular weight distribution was 1.08. 2 is a diagram showing the relationship between time (minutes, horizontal axis) and intensity (vertical axis).
Further, since no peak derived from a tert-butyl group was observed from 1 H-NMR, it was confirmed that the obtained polymer was polyhydroxystyrene having a narrow molecular weight distribution.

【0038】 合成例3 ポリヒドロキシスチレンのtBoc化 合成例1のリビング重合で得られたポリヒドロキシスチ
レン5gをピリジン40mlに溶解させ、45℃でかくは
んしながら二炭酸ジ−t−ブチルを1g(約20mol
%)添加する。添加と同時にガスが発生するが、N2
流中で1時間反応させる。濃塩酸20gを含む水1リッ
トルに反応液を滴下し、白色の沈殿を得る。ろ過したの
ち、アセトン50mlに沈殿を溶解させ、水1リットルに
滴下した。沈殿をろ過したのち、40℃以下で真空乾燥
した。 1H−NMRにおける8ppmのOH基のピークを
用いてtBocの導入率を求めた結果、19.6%であ
った。ポリヒドロキシスチレンに対する二炭酸ジ−t−
ブチルの添加量を増加させることにより、tBocの導
入率を制御できる。
Synthesis Example 3 tBoc Conversion of Polyhydroxystyrene 5 g of polyhydroxystyrene obtained by the living polymerization of Synthesis Example 1 was dissolved in 40 ml of pyridine, and 1 g of di-t-butyl dicarbonate (about 1 g) was added while stirring at 45 ° C. 20 mol
%)Added. A gas is generated at the same time as the addition, but the reaction is carried out for 1 hour in a N 2 stream. The reaction solution is added dropwise to 1 liter of water containing 20 g of concentrated hydrochloric acid to obtain a white precipitate. After filtration, the precipitate was dissolved in 50 ml of acetone and added dropwise to 1 liter of water. After filtering the precipitate, it was vacuum dried at 40 ° C. or lower. As a result of obtaining the introduction rate of tBoc using the peak of the OH group of 8 ppm in 1 H-NMR, the result was 19.6%. Di-t-dicarbonate for polyhydroxystyrene
By increasing the addition amount of butyl, the introduction rate of tBoc can be controlled.

【0039】[0039]

【実施例】本発明を以下の実施例で説明するが、本発明
はこれら実施例に限定されない。
EXAMPLES The present invention will be described in the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0040】実施例1 合成例3で得られたtBoc化率20%と40%の樹脂
を混合し、そのアルカリ現像液〔テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド(TMAH)2.4%水溶液〕に対す
る溶解性を測定した。図3はtBoc化率20%の樹脂
にtBoc化率40%の樹脂を添加した場合の溶解速度
を示す。すなわち図3はtBoc20%に対するtBo
c40%の組成(%、横軸)と溶解速度(Å/s、縦
軸)との関係を示すグラフである。tBoc化率40%
の樹脂が増加するに伴い、アルカリ溶解速度は低下し
た。両者を1対1で混合した時ほぼtBoc化率30%
の樹脂とアルカリ溶解速度が同じとなり、混合比により
溶解速度を制御できることがわかった。tBoc化率の
異なる3種類以上の樹脂を混合した場合においても、同
様に混合比により、溶解速度の制御が可能であった。
Example 1 Resins having a tBoc conversion ratio of 20% and 40% obtained in Synthesis Example 3 were mixed and their solubility in an alkali developing solution [tetramethylammonium hydroxide (TMAH) 2.4% aqueous solution] was improved. It was measured. FIG. 3 shows the dissolution rate when a resin having a tBoc conversion rate of 40% was added to a resin having a tBoc conversion rate of 20%. That is, FIG. 3 shows tBo for 20% tBoc.
It is a graph showing the relationship between the composition (%, horizontal axis) of c40% and the dissolution rate (Å / s, vertical axis). tBoc rate 40%
The rate of alkali dissolution decreased with the increase in the amount of resin. When both are mixed in a ratio of 1 to 1, the tBoc ratio is approximately 30%.
It was found that the rate of dissolution of alkali was the same as that of the resin of Example 1, and the rate of dissolution could be controlled by the mixing ratio. Even when three or more kinds of resins having different tBoc conversion rates were mixed, the dissolution rate could be controlled by the mixing ratio in the same manner.

【0041】実施例2 ベース樹脂(実施例1における混合比1対1) 81重量部 溶解阻害剤〔2,2−ビス{p−(tBoc−O−)フェニル}プロパン〕 14重量部 酸発生剤〔ジフェニル(p−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメ タンスルホネート〕 5重量部 溶媒(酢酸エトキシエチル) 400重量部 からなるレジスト溶液をシリコン基板に2000rpm で
スピン塗布し、ホットプレート上にて85℃で1分間プ
リベークした。膜厚は0.7μmであった。KrFエキ
シマレーザあるいは加速電圧30kVの電子線で描画し
たのち、85℃で2分間PEBを行った。2.4%のT
MAHの水溶液で1分間現像を行い、水で30秒間リン
スした。ポジ型の特性を示し、Do 感度は6μC/cm2
であった。電子線に代えて、遠紫外線であるKrFエキ
シマレーザ光(波長248nm)で評価した場合のDo
感度は24mJ/cm2 であった。PEBを85℃で5分
間行った場合は、電子線感度は4.5μC/cm2 であっ
た。
Example 2 Base resin (mixing ratio 1: 1 in Example 1) 81 parts by weight Dissolution inhibitor [2,2-bis {p- (tBoc-O-) phenyl} propane] 14 parts by weight Acid generator [Diphenyl (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate] 5 parts by weight A solvent solution of 400 parts by weight of solvent (ethoxyethyl acetate) was spin-coated on a silicon substrate at 2000 rpm for 1 minute at 85 ° C on a hot plate. Prebaked. The film thickness was 0.7 μm. After drawing with a KrF excimer laser or an electron beam with an acceleration voltage of 30 kV, PEB was performed at 85 ° C. for 2 minutes. 2.4% T
It was developed with an aqueous solution of MAH for 1 minute and rinsed with water for 30 seconds. Shows positive characteristics and Do sensitivity of 6 μC / cm 2
Met. Do when evaluated with KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) which is far ultraviolet rays instead of electron beams
The sensitivity was 24 mJ / cm 2 . When PEB was carried out at 85 ° C. for 5 minutes, the electron beam sensitivity was 4.5 μC / cm 2 .

【0042】本実施例とベース樹脂を単独で用いた1例
としてtBoc化率30%の樹脂のレジストのKrFエ
キシマレーザによる露光−残膜特性を比較して図4に示
す。すなわち、図4は露光量(mJ/cm2 、横軸)と残
膜率(縦軸)との関係を示すグラフである。感度は47
mJ/cm2 から24mJ/cm2 へと2倍、γ値は4から
11へと3倍以上向上した。引続き解像性を評価した結
果、tBoc化率30%の樹脂を単独で使用した場合は
0.3μmのライン&スペースのパタンまでした解像で
きなかったが、本実施例では、0.25μmライン&ス
ペースパタンやホールパタンが解像し、垂直な側壁を持
つパタンが形成できた。0.30μmにおけるデフォー
カスマージンは1.2μmが可能であった。また、電子
線描画及びX線露光では0.2μmが解像した。このこ
とから、樹脂混合型の材料の方が樹脂を単独で使用する
レジスト材料よりも解像性に優れていることが判った。
FIG. 4 compares the exposure-residual film characteristics of a resist of a resin having a tBoc conversion ratio of 30% with a KrF excimer laser as an example of using this embodiment and the base resin alone. That is, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the exposure dose (mJ / cm 2 , horizontal axis) and the residual film rate (vertical axis). Sensitivity is 47
mJ / cm 2 times from 2 to 24 mJ / cm 2, gamma value was improved from 4 to 11 3 times or more. As a result of continuous evaluation of resolution, when a resin having a tBoc conversion ratio of 30% was used alone, it was not possible to achieve a resolution of a line and space pattern of 0.3 μm, but in the present example, a 0.25 μm line was obtained. & Space patterns and hole patterns were resolved, and patterns with vertical side walls were formed. The defocus margin at 0.30 μm could be 1.2 μm. Further, 0.2 μm was resolved by electron beam drawing and X-ray exposure. From this, it was found that the resin-mixed type material was superior in the resolution to the resist material using the resin alone.

【0043】実施例3 ベース樹脂 tBoc化率20% 20重量部 tBoc化率30% 41重量部 tBoc化率40% 20重量部 2,2−ビス〔p−(tBoc−O−)フェニル〕プロパン 14重量部 ジフェニル(p−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ネート 5重量部 酢酸エトキシエチル 400重量部 からなるレジスト溶液を調整し、実施例2と同様の方法
でKrFレジスト特性を評価した。本実施例とtBoc
化率30%の樹脂を単独で使用したレジストとの露光−
残膜特性を比較した結果を図5に示す。すなわち、図5
は露光量(mJ/cm2 、横軸)と残膜率(縦軸)との関
係を示すグラフである。実施例2の場合と同様に樹脂を
単独で使用する場合より高感度になり、γ値を高くする
ことができることが判る。パタン形状及び解像性につい
ては実施例2と同等であった。
Example 3 Base resin tBoc conversion rate 20% 20 parts by weight tBoc conversion rate 30% 41 parts by weight tBoc conversion rate 40% 20 parts by weight 2,2-bis [p- (tBoc-O-) phenyl] propane 14 A resist solution containing 5 parts by weight of diphenyl (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate and 400 parts by weight of ethoxyethyl acetate was prepared, and the KrF resist characteristics were evaluated by the same method as in Example 2. This embodiment and tBoc
Exposure with a resist using a resin with a conversion rate of 30% alone-
The result of comparison of the residual film characteristics is shown in FIG. That is, FIG.
Is a graph showing the relationship between exposure amount (mJ / cm 2 , horizontal axis) and residual film rate (vertical axis). It can be seen that, as in the case of Example 2, the sensitivity is higher than that when the resin is used alone, and the γ value can be increased. The pattern shape and resolution were the same as in Example 2.

【0044】実施例4 tBoc化率と混合比を変化させた樹脂を用いて、Kr
Fエキシマレーザによるレジスト感度が実施例2と同等
のものを得る組成比を検討した結果、表2のようになっ
た。tBoc化率50%以下のポリヒドロキシスチレン
を使用した場合、0.30μm以下のパタンが基板に対
し垂直で形成できたが、tBoc化率が60%以上のも
のを使用した場合、0.3μm幅のパタン形状は頭部に
“のき”がでた形状、いわゆるTトップとなった。この
Tトップのパタンはリフトオフ用として、有効であっ
た。tBoc化率及び混合比を変化させることにより、
パタン形状は矩形からTトップまで自由に変化させるこ
とができる。
Example 4 Using resins with different tBoc conversion rates and mixing ratios, Kr
As a result of examining the composition ratio for obtaining the resist sensitivity by the F excimer laser similar to that in Example 2, the results are shown in Table 2. When polyhydroxystyrene having a tBoc conversion rate of 50% or less was used, a pattern of 0.30 μm or less could be formed vertically to the substrate, but when a tBoc conversion rate of 60% or more was used, a width of 0.3 μm was obtained. The pattern shape of "No." became a so-called T-top shape with a "mushroom" on the head. This T-top pattern was effective for lift-off. By changing the tBoc conversion rate and the mixing ratio,
The pattern shape can be freely changed from rectangular to T-top.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】実施例5〜8 実施例2におけるベース樹脂の混合比が1対1のものに
代えて混合比を変化させた樹脂を用いて、実施例2と同
様の方法でKrFレジスト特性を評価した結果を表3に
示す。tBoc化率40%のものが増加すると溶解性が
低下するために感度が低下する傾向にある。逆にtBo
c化率20%のものが増加すると感度は高くなるが、膜
減り量が増加する。このため、実施例8は微細なパタン
上部は丸みを帯びた形状となった。また、実施例5はい
わゆるTトップのパタン形状となった。このTトップの
パタンはリフトオフ用として、有効であった。tBoc
化率40%のものを極度に増加させたものもTトップ形
状とすることができる。すなわち、混合比により、パタ
ン形状を自由に制御できる。
Examples 5 to 8 The KrF resist characteristics were evaluated in the same manner as in Example 2 by using the resin in which the mixing ratio of the base resin in Example 2 was changed to 1: 1 and the mixing ratio was changed. The results obtained are shown in Table 3. If the tBoc ratio is 40%, the solubility tends to decrease and the sensitivity tends to decrease. Conversely, tBo
When the c-conversion rate is 20%, the sensitivity increases, but the amount of film loss increases. Therefore, in Example 8, the upper part of the fine pattern had a rounded shape. Further, Example 5 has a so-called T-top pattern shape. This T-top pattern was effective for lift-off. tBoc
A T-top shape can be obtained by extremely increasing the rate of conversion of 40%. That is, the pattern shape can be freely controlled by the mixing ratio.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】実施例9 実施例2のレジスト溶液にポリヒドロキシスチレンをベ
ース樹脂に対し10重量%添加したレジストを用いて、
実施例2と同様の方法でKrFレジスト特性を評価し
た。感度は20mJ/cm2 と実施例2より高感度にな
り、膜減り量は0.02μmで変化なかった。ポリヒド
ロキシスチレンの溶解性がよいため、高感度になり、膜
減りはtBoc40%の溶解阻害効果により抑制された
と推察される。
Example 9 A resist prepared by adding polyhydroxystyrene to the resist solution of Example 2 in an amount of 10% by weight based on the base resin was used.
The KrF resist characteristics were evaluated in the same manner as in Example 2. The sensitivity was 20 mJ / cm 2, which was higher than that in Example 2, and the film reduction amount was 0.02 μm, which was unchanged. It is presumed that since the polyhydroxystyrene has good solubility, the sensitivity was high and the film loss was suppressed by the dissolution inhibiting effect of tBoc of 40%.

【0049】実施例10〜12 実施例2における溶解阻害剤2,2−ビス〔p−(tB
oc−O−)フェニル〕プロパンに代えて1,3,5−
トリス(tBoc−O−)ベンゼン(実施例10)、分
子量2500のポリ〔p−(tBoc−O−)スチレ
ン〕(実施例11)、分子量2000のノボラック樹脂
のOH基をtBoc化して得られる高分子溶解阻害剤
(実施例12)を用いて、実施例2と同様の方法でレジ
スト特性を評価した。実施例10においては電子線感度
は6.6μC/cm2 、KrF感度は30mJ/cm2 であ
った。KrF露光や電子線描画によって実施例2と同程
度の解像性を有していることを確認し、KrF露光では
垂直な側壁をもつパタンを形成することができた。しか
し、実施例11及び12は、高分子溶解阻害剤が低分子
溶解阻害剤よりもはるかに高い溶解阻害能を有している
ため、溶解性が低く2.4%TMAH水溶液では感度は
共にKrFエキシマレーザで1000mJ/cm2であっ
た。
Examples 10 to 12 Dissolution inhibitors in Example 2, 2,2-bis [p- (tB
oc-O-) phenyl] propane instead of 1,3,5-
Tris (tBoc-O-) benzene (Example 10), poly [p- (tBoc-O-) styrene] having a molecular weight of 2500 (Example 11), a high molecular weight obtained by converting the OH group of a novolac resin having a molecular weight of 2000 to tBoc. Using the molecular dissolution inhibitor (Example 12), the resist properties were evaluated in the same manner as in Example 2. In Example 10, the electron beam sensitivity was 6.6 μC / cm 2 and the KrF sensitivity was 30 mJ / cm 2 . It was confirmed by KrF exposure and electron beam drawing that the resolution was comparable to that of Example 2, and a pattern having vertical sidewalls could be formed by KrF exposure. However, in Examples 11 and 12, the high-molecular-weight dissolution inhibitor has a much higher dissolution-inhibiting ability than the low-molecular-weight dissolution inhibitor, so that the solubility is low and the sensitivity in both 2.4% TMAH aqueous solution is KrF. It was 1000 mJ / cm 2 with an excimer laser.

【0050】実施例13〜15 実施例2における酸発生剤、ジフェニル(p−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ネー
トに代えて、ビス(p−t−ブチルフェニル)ヨードニ
ウムトリフルオロメタンスルホネート(実施例13)、
ピロガロールメタンスルホン酸エステル(実施例1
4)、フェニル(p−メトキシフェニル)ヨードニウム
トリフルオロメタンスルホネート(実施例15)を用い
て、実施例2と同様の方法でレジスト特性を評価した。
KrFエキシマレーザに対する感度は実施例2は24m
J/cm2 であったが、実施例14と15は共に20mJ
/cm2であり、解像性は共に0.25μmが解像でき
た。しかし、実施例13は感度は20mJ/cm2 であっ
たが、0.30μmまでしか解像できなかった。ビス
(p−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロ
メタンスルホネートの溶解禁止効果が大きいためと推定
される。電子線・X線では0.2μmが溶解できた。
Examples 13 to 15 Instead of the acid generator diphenyl (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate in Example 2, bis (pt-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate (Example 13),
Pyrogallol methanesulfonate (Example 1
4) and phenyl (p-methoxyphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate (Example 15) were used to evaluate the resist characteristics in the same manner as in Example 2.
The sensitivity to the KrF excimer laser is 24 m in the second embodiment.
Although it was J / cm 2 , in Examples 14 and 15, both were 20 mJ.
/ Cm 2 and the resolution was 0.25 μm. However, in Example 13, the sensitivity was 20 mJ / cm 2 , but the resolution was only up to 0.30 μm. It is presumed that this is because the effect of inhibiting dissolution of bis (pt-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate is large. 0.2 μm could be dissolved by electron beam and X-ray.

【0051】実施例16〜23 実施例2における溶解阻害剤2,2−ビス〔p−(tB
oc−O−)フェニル〕プロパンに代えて表4及び表5
の溶解阻害剤を用いて、KrFエキシマレーザでレジス
ト特性を評価した。解像性は共に0.25μmのパタン
を解像した。
Examples 16 to 23 The dissolution inhibitor 2,2-bis [p- (tB in Example 2
oc-O-) phenyl] propane instead of Tables 4 and 5
The resist characteristics were evaluated by a KrF excimer laser using the dissolution inhibitor of. The resolution was 0.25 μm in both patterns.

【0052】[0052]

【表4】 [Table 4]

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】実施例24〜29 実施例2におけるベース樹脂、溶解阻害剤〔2,2−ビ
ス{p−(tBoc−O−)フェニル}プロパン〕、酸
発生剤〔ジフェニル(p−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ネート〕を含むレジスト
溶液を用い、各成分の分率を変えて、実施例2と同様の
方法でKrFレジスト特性を検討した結果を表6に示
す。基本的には、85℃で2分間PEBし、現像は2.
4%TMAH水溶液を用いて1分間行った。解像性は共
に0.25μmのパタンを解像した。
Examples 24 to 29 Base resin in Example 2, dissolution inhibitor [2,2-bis {p- (tBoc-O-) phenyl} propane], acid generator [diphenyl (p-methoxyphenyl) sulfonium] Table 6 shows the results of examining the KrF resist characteristics in the same manner as in Example 2 except that the resist solution containing trifluoromethanesulfonate] was used and the proportion of each component was changed. Basically, PEB is performed at 85 ° C. for 2 minutes, and development is 2.
It was performed for 1 minute using a 4% TMAH aqueous solution. The resolution was 0.25 μm in both patterns.

【0055】[0055]

【表6】 [Table 6]

【0056】実施例30 合成例2で得られた狭分散ポリヒドロキシスチレンを合
成例3によりtBoc化を行い、tBoc化率20%と
40%の樹脂を合成した。この2つの樹脂を1対1で混
合した樹脂をベース樹脂として用い、実施例2と同様の
組成のレジスト溶液を調整し、実施例2と同様の方法で
KrFレジスト特性を評価した。感度は36mJ/cm2
と実施例2より低感度であったが、解像性には違いは認
められなかった。
Example 30 The narrowly dispersed polyhydroxystyrene obtained in Synthesis Example 2 was subjected to tBoc conversion in Synthesis Example 3 to synthesize a resin having a tBoc conversion rate of 20% and 40%. Using a resin obtained by mixing these two resins in a ratio of 1: 1 as a base resin, a resist solution having the same composition as in Example 2 was prepared, and KrF resist characteristics were evaluated by the same method as in Example 2. Sensitivity is 36mJ / cm 2
The sensitivity was lower than that of Example 2 but no difference in resolution was observed.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明により得られるポジ型レジスト
は、高エネルギー線に感応し、感度、解像性、プラズマ
エッチング耐性に優れている。しかも、レジストパタン
の耐熱性が優れている。また、溶解性の異なる樹脂2種
類以上を混合してベース樹脂としているため、KrFエ
キシマレーザリソグラフィで0.25μm幅のパタン形
成が可能であり、デフォーカスマージンを大きくするこ
とができる。しかも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。化学増幅過程でPEBを必要と
するためにレジスト特性の露光後経時依存性が小さいこ
と、化学増幅過程で水を必要としないため系がより単純
であること、等の特徴を有する。これらより、特に電子
線や遠紫外線による微細加工に有用である。特にKrF
エキシマレーザの露光波長での吸収が小さいため、微細
でしかも基板に対し垂直なパタンを容易に形成できる特
徴がある。
The positive resist obtained by the present invention is sensitive to high energy rays and is excellent in sensitivity, resolution and plasma etching resistance. Moreover, the heat resistance of the resist pattern is excellent. Further, since two or more kinds of resins having different solubilities are mixed as the base resin, it is possible to form a pattern with a width of 0.25 μm by KrF excimer laser lithography, and it is possible to increase the defocus margin. Moreover, it does not easily overhang and has excellent dimensional controllability. Since PEB is required in the chemical amplification process, the dependency of the resist characteristics after exposure over time is small, and the system is simpler because water is not required in the chemical amplification process. From these, it is particularly useful for fine processing with electron beams or deep ultraviolet rays. Especially KrF
Since the absorption at the exposure wavelength of the excimer laser is small, there is a feature that it is possible to easily form a fine pattern perpendicular to the substrate.

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

【図1】狭分散ポリヒドロキシスチレンのGPC溶出曲
線を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a GPC elution curve of narrowly dispersed polyhydroxystyrene.

【図2】他の狭分散ポリヒドロキシスチレンのGPC溶
出曲線を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a GPC elution curve of another narrowly dispersed polyhydroxystyrene.

【図3】tBoc化率20%の樹脂にtBoc化率40
%の樹脂を添加した場合の添加量と溶解速度の関係を示
す図である。
FIG. 3 shows a resin having a tBoc conversion rate of 20% and a tBoc conversion rate of 40%.
It is a figure which shows the relationship between the amount of addition and the dissolution rate at the time of adding the resin of%.

【図4】tBoc化率20%の樹脂とtBoc化率40
%の樹脂を1対1で混合したものをベース樹脂とした場
合のKrFエキシマレーザによる露光−残膜特性を示す
図である。
FIG. 4 is a resin having a tBoc conversion rate of 20% and a tBoc conversion rate of 40%.
It is a figure which shows the exposure-residual film | membrane characteristic by a KrF excimer laser when what mixed the resin of 1% with 1: 1 was made into a base resin.

【図5】tBoc化率20%の樹脂、tBoc化率30
%とtBoc化率40%の3種類の樹脂を混合したもの
をベース樹脂とした場合のKrFエキシマレーザによる
露光−残膜特性を示す図である。
FIG. 5: Resin with tBoc conversion rate of 20%, tBoc conversion rate of 30
FIG. 3 is a diagram showing exposure-residual film characteristics by a KrF excimer laser when a mixture of three kinds of resins having a% and a tBoc conversion rate of 40% is used as a base resin.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/027

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部
がt−ブトキシカルボニルオキシ基で置換された樹脂
(A)、溶解阻害剤(B)、及び酸発生剤(C)の3成
分を含む、アルカリ水溶液で現像可能な高エネルギー線
感応ポジ型レジストにおいて、該ポリヒドロキシスチレ
ンの水酸基の一部がt−ブトキシカルボニルオキシ基で
置換された樹脂(A)が置換率の異なった2種類以上の
樹脂から構成され、該溶解阻害剤(B)が1分子中に1
個以上のt−ブトキシカルボニルオキシ基を含み、重量
分率が、0.01≦B≦0.40、0.005≦C≦
0.15、0.55≦A、A+B+C=1、であること
を特徴とするレジスト材料。
1. An alkali containing three components of a resin (A) in which a part of hydroxyl groups of polyhydroxystyrene is substituted with a t-butoxycarbonyloxy group, a dissolution inhibitor (B), and an acid generator (C). In a high-energy-ray-sensitive positive resist that can be developed with an aqueous solution, the resin (A) in which a part of the hydroxyl groups of the polyhydroxystyrene is replaced with a t-butoxycarbonyloxy group is composed of two or more kinds of resins having different substitution rates. The dissolution inhibitor (B) is 1 in one molecule.
Containing at least t-butoxycarbonyloxy groups and having a weight fraction of 0.01 ≦ B ≦ 0.40, 0.005 ≦ C ≦
A resist material, wherein 0.15, 0.55 ≦ A, and A + B + C = 1.
【請求項2】 請求項1に記載のレジスト材料にポリヒ
ドロキシスチレンを添加してなることを特徴とするレジ
スト材料。
2. A resist material obtained by adding polyhydroxystyrene to the resist material according to claim 1.
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