JP2000019733A - Positive photosensitive resin composition - Google Patents

Positive photosensitive resin composition

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JP2000019733A
JP2000019733A JP10180868A JP18086898A JP2000019733A JP 2000019733 A JP2000019733 A JP 2000019733A JP 10180868 A JP10180868 A JP 10180868A JP 18086898 A JP18086898 A JP 18086898A JP 2000019733 A JP2000019733 A JP 2000019733A
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group
acid
alkyl group
polymer
photosensitive resin
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JP10180868A
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Yasumasa Kawabe
保雅 河辺
Kenichiro Sato
健一郎 佐藤
Toshiaki Aoso
利明 青合
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition excellent in a residual film ratio, resist profile, and the like to deep ultraviolet rays by containing a polymer with specific partial structure. SOLUTION: This positive photosensitive resin composition contains a compound producing acid by active light, a polymer with partial structure expressed by a formula, a nitrogen contained basic compound, and a fluorinated and/or silicone surfactant. In the formula, R1-R4 independently represent hydrogen atom, hydroxyl group, calboxyl group, alkyl group, alkoxy group, substitutional alkyl group, substitutional alkoxy group or cyclic alkyl group. R1 and R3, or R2 and R4 can be connected to form a ring. X represents bivalent organic residual group of 2-20 in the number of carbon. R5 represents hydrogen atom, alkyl group, substitutional alkyl group, cyclic alkyl group, substitutional cyclic alkyl group or a group expressed by -COOR5 and composing a group decomposed under the action of acid, and Z represents an atom group forming a cyclohexane ring or a decalin ring together with a carbon atom.

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、IC等の半導体製
造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さ
らにその他のフォトファブリケーション工程に使用され
るポジ型感光性樹脂組成物に関するものである。更に詳
しくは遠紫外線、X線、電子線等の短波長の光エネルギ
ー線を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いられる
ポジ型感光性樹脂組成物に関するものであり、特にAr
Fエキシマレーザを用いる半導体素子の微細加工に好適
に用いられるポジ型感光性樹脂組成物である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive photosensitive resin composition used in a process for producing semiconductors such as ICs, a circuit substrate for liquid crystals and thermal heads, and other photofabrication processes. is there. More specifically, the present invention relates to a positive photosensitive resin composition suitably used for fine processing of a semiconductor device using light energy rays having a short wavelength such as far ultraviolet rays, X-rays, and electron beams.
The positive photosensitive resin composition is preferably used for fine processing of a semiconductor element using an F excimer laser.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、半導体集積回路は高集積化が進み、
LSIやVLSIが実用化されるとともに集積回路の最
小パターン幅はサブハーフミクロンの領域に至り、さら
に微細化が進んでいる。そのため、微細パターン形成の
ためのフォトリソグラフィ技術に対する要求がますます
厳しくなっている。パターンの微細化を図る手段の一つ
として、レジストのパターン形成の際に使用される露光
光の短波長化が知られている。例えば64Mビットまで
の集積度のDRAMの製造には、現在まで、高圧水銀灯
のi線(365nm)が光源として使用されてきた。25
6MビットDRAMの量産プロセスには、i線に変わり
KrFエキシマレーザー(248nm)が露光光源として
実用化され、更に1Gビット以上の集積度を持つDRA
Mの製造を目的として、より短波長の光源が検討されて
おり、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキ
シマレーザー(157nm)、X線、電子線の利用が有効
であると考えられている(上野巧ら、「短波長フォトレ
ジスト材料-ULSIに向けた微細加工-」、ぶんしん出
版、1988年)。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has progressed.
With the practical use of LSIs and VLSIs, the minimum pattern width of integrated circuits has reached the sub-half micron range, and further miniaturization has been progressing. Therefore, the demand for photolithography technology for forming a fine pattern is becoming more and more severe. As one of means for miniaturizing a pattern, it is known to shorten the wavelength of exposure light used when forming a resist pattern. For example, in the manufacture of a DRAM having a degree of integration of up to 64 Mbits, the i-line (365 nm) of a high-pressure mercury lamp has been used as a light source until now. 25
In the mass production process of 6 Mbit DRAM, a KrF excimer laser (248 nm) has been put into practical use as an exposure light source instead of i-line, and a DRA having an integration degree of 1 Gbit or more.
For the purpose of manufacturing M, a light source having a shorter wavelength has been studied, and use of an ArF excimer laser (193 nm), an F 2 excimer laser (157 nm), X-rays, and an electron beam is considered to be effective ( Takumi Ueno et al., "Short Wavelength Photoresist Materials-Microfabrication for ULSI", Bunshin Publishing, 1988).

【0003】特にArFエキシマレーザーが次世代の露
光技術として位置づけられ、ArFエキシマレーザ露光
用の高感度、高解像力、且つドライエッチング耐性に優
れたレジストの開発が望まれている。従来のi線及びK
rFエキシマレーザー露光用のレジスト材料としては、
高いドライエッチング耐性を得るために、芳香族ポリマ
ーを含有するレジストが広く用いられており、例えばノ
ボラック樹脂系レジストあるいはポリビニルフェノール
系の化学増幅型レジストが知られている。しかしなが
ら、ドライエッチング耐性を付与する目的で導入された
芳香環はArFエキシマレーザー光の波長域でほとんど
光を通さないために、レジスト膜の底部にまで露光する
ことが困難であり、従来のレジストでは断面形状の良好
なパターンが得られなかった。
In particular, an ArF excimer laser is positioned as a next-generation exposure technology, and development of a resist for ArF excimer laser exposure having high sensitivity, high resolution, and excellent dry etching resistance has been desired. Conventional i-line and K
As a resist material for rF excimer laser exposure,
In order to obtain high dry etching resistance, a resist containing an aromatic polymer is widely used. For example, a novolak resin-based resist or a polyvinyl phenol-based chemically amplified resist is known. However, since the aromatic ring introduced for the purpose of imparting dry etching resistance hardly transmits light in the wavelength range of ArF excimer laser light, it is difficult to expose even the bottom of the resist film. A good pattern with no cross-sectional shape could not be obtained.

【0004】レジストの透明性の問題点の解決策の一つ
として芳香環を全く含まない脂肪族ポリマー、例えばポ
リメチルメタクリレートを用いればよいことが知られて
いる(J.Vac.Sci. Technol.,B9,3357(1991))。しかしな
がら、このようなポリマーは、十分なドライエッチング
耐性が望めないことから実用できない。このようにAr
Fエキシマレーザー露光用のレジスト材料の開発に当た
っては、透明性の向上と高いドライエッチング耐性を両
立させることが最大の課題とされている。そこで、芳香
環の代わりに脂環式炭化水素基を含有するレジストが芳
香族基と同様の耐ドライエッチング耐性を示し、且つ1
93nmの吸収が小さいことがProc. SPIE,1672,66(199
2)で報告され、近年同ポリマーの利用が精力的に研究さ
れるようになった。
It is known that one of the solutions to the problem of resist transparency is to use an aliphatic polymer containing no aromatic ring, for example, polymethyl methacrylate (J. Vac. Sci. Technol. , B9, 3357 (1991)). However, such a polymer cannot be practically used because sufficient dry etching resistance cannot be expected. Thus, Ar
In developing a resist material for F excimer laser exposure, the greatest challenge is to achieve both improved transparency and high dry etching resistance. Therefore, a resist containing an alicyclic hydrocarbon group instead of an aromatic ring shows the same dry etching resistance as an aromatic group, and
Proc. SPIE, 1672, 66 (199
In recent years, the use of this polymer has been studied vigorously.

【0005】元来、脂環式炭化水素基を含有するポリマ
ーをレジストに応用する試みは古くからなされ、例えば
特開昭60-195542号、特開平1-217453号、特開平2-59751
号ではノルボルネン系のポリマーが開示されており、特
開平2-146045号には環状脂肪族炭化水素骨格と無水マレ
イン酸単位を有するアルカリ可溶性樹脂が種々開示され
ている。さらに、特開平5-80515号ではノルボルネンと
酸分解基で保護されたアクリル酸系エステルの共重合体
が開示され、特開平4-39665号、特開平5-265212号、特
開平5-80515、特開平7-234511号では側鎖にアダマンタ
ン骨格を有する共重合体が開示され、特開平7-252324
号、特開平9-221526号では、有橋環式炭化水素基を有す
る炭素数7〜12の脂肪族環式炭化水素基がポリマーの側
鎖に連結した化合物、例えば、トリシクロ[5.2.1.0
2.6]デカンジメチレン基、トリシクロ[5.2.1.02.6]
デカンジイル基、ノルボルナンジイル基、ノルボルナン
ジメチル基、アダ マンタンジイル基、が開示され、特
開平7-199467号にはトリシクロデカニル基、ジシクロペ
ンテニル基、ジシクロペンテニルオキシエチル基、ノル
ボニル基、シクロヘキシル基がポリマーの側鎖に連結し
た化合物が開示されている。
Originally, attempts to apply a polymer containing an alicyclic hydrocarbon group to a resist have been made for a long time. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-195542, 1-217453, 2-59751
Discloses a norbornene-based polymer, and JP-A-2-46045 discloses various alkali-soluble resins having a cyclic aliphatic hydrocarbon skeleton and a maleic anhydride unit. Further, JP-A-5-80515 discloses a copolymer of norbornene and an acrylic acid ester protected with an acid-decomposable group, JP-A-4-39665, JP-A-5-265212, JP-A-5-80515, JP-A-7-234511 discloses a copolymer having an adamantane skeleton in a side chain, and JP-A-7-252324
In JP-A-9-221526, a compound in which an aliphatic cyclic hydrocarbon group having a carbon number of 7 to 12 having a bridged cyclic hydrocarbon group is linked to a side chain of a polymer, for example, tricyclo [5.2. 1.0
2.6] Decane dimethylene group, tricyclo [5.2.1.02.6]
A decanediyl group, a norbornanediyl group, a norbornanedimethyl group, an adamantanediyl group, are disclosed. Are linked to the side chain of the polymer.

【0006】さらに特開平9-325498号にはシクロヘキサ
ン及びイソボルニル骨格を主鎖に有する重合体が開示さ
れ、さらに特開平9-230595号、特開平9-244247号、特開
平10-10739号、WO97-33198、EP794458、EP789278
号にはジシクロオレフィン等の各種環状オレフィン類が
主鎖に導入された重合体が開示され、特開平8-82925
号、特開平9-230597号にはテルペノイド骨格の内、メン
チル基又はメンチル誘導体基を有する化合物が好ましい
ことが開示されている。
Further, JP-A-9-325498 discloses a polymer having a cyclohexane and isobornyl skeleton in the main chain, and further disclosed in JP-A-9-230595, JP-A-9-244247, JP-A-10-10739 and WO97. -33198, EP794458, EP789278
Discloses a polymer in which various cyclic olefins such as dicycloolefin are introduced into the main chain, JP-A-8-82925
JP-A-9-230597 discloses that a compound having a menthyl group or a menthyl derivative group is preferable among terpenoid skeletons.

【0007】また、低分子の溶解阻止剤を添加すること
で解像力を高める工夫がなされている。特開平8-15865
号にはアンドロスタンのt-ブチルエステルの溶解阻止剤
が開示され、特開 平9-265177号にはノルボルニル基、
アダマンチル基、デカニル基、またはシクロヘキシル基
に酸分解基が連結された低分子の溶解阻止剤が開示され
ている。さらに、Proc.SPIE 3049,84,(1997)には、リト
コール酸のt-ブチルエステルオリゴマーを溶解阻止剤と
して用いることで、密着性、コントラストが改良できる
ことが報告されている。
[0007] Further, a device has been devised to increase the resolving power by adding a low-molecular dissolution inhibitor. JP-A-8-15865
Discloses a dissolution inhibitor for t-butyl ester of androstan, and JP 9-265177 discloses a norbornyl group,
A low-molecular dissolution inhibitor in which an acid-decomposable group is linked to an adamantyl group, a decanyl group, or a cyclohexyl group is disclosed. Further, Proc. SPIE 3049, 84, (1997) reports that adhesion and contrast can be improved by using a lithocholic acid t-butyl ester oligomer as a dissolution inhibitor.

【0008】さらに、従来の芳香族系のポリマーを用い
たKrF用ポジ型化学増幅系レジストでは、例えばProoc.S
PIE 1672,46,(1992)、Prooc.SPIE 2438,551,(1995)、P
rooc.SPIE ,2438,563(1995)、Prooc.SPIE 1925,14,(199
3)、J.Photopolym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,535(1995)、J.
Photopolym.Sci.Tech.Vol.5.No.1,207(1992)、J.Photop
olym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,561(1995)、Jpn.J.Appl.Phy
s.33,7023(1994)等に報告されているように、露光から
熱処理(PEB)までの放置時間が長くなるに従い、発生し
た酸が拡散したり、また、雰囲気中の塩基性不純物によ
りレジスト表面部の酸が失活してしまい、感度や現像後
のレジストパターンのプロファイルや線幅が変化してし
まうという問題があった。これらを解決する手段とし
て、芳香族系のポリマーを用いた化学増幅系レジストに
アミンを添加する技術が、特開昭63-149640号、特開平5
-249662号、特開平5-127369号、特開平5-289322号、特
開平5-249683号、特開平5-289340号、特開平5-232706
号、特開平5-257282号、特開平6-242605号、特開平6-24
2606号、特開平6-266100号、特開平6-266110号、特開平
6-317902号、特開平7-120929号、特開平7-146558号、特
開平7-319163号、特開平7-508840号、特開平7-333844
号、特開平7-219217号、特開平7-92678号、特開平7-282
47号、特開平8-22120号、特開平8-110638号、特開平8-1
23030号、特開平9-274312号、特開平9-166871号、特開
平9-292708号、特開平9-325496号、特表平7-508840号、
USP5525453号、USP5629134号、USP5667938号等に多く開
示されており公知である。
Further, in a conventional positive type chemically amplified resist for KrF using an aromatic polymer, for example, Prooc.
PIE 1672,46, (1992), Prooc.SPIE 2438,551, (1995), P
rooc.SPIE, 2438,563 (1995), Prooc.SPIE 1925,14, (199
3), J. Photopolym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,535 (1995), J.
Photopolym.Sci.Tech.Vol.5.No.1,207 (1992), J.Photop
olym.Sci.Tech.Vol.8.No.4,561 (1995), Jpn.J.Appl.Phy
As reported in s.33, 7023 (1994), etc., as the standing time from exposure to heat treatment (PEB) becomes longer, the generated acid diffuses, and the resist is exposed to basic impurities in the atmosphere. There is a problem that the acid on the surface is deactivated and the sensitivity and the profile and line width of the resist pattern after development are changed. As means for solving these problems, a technique of adding an amine to a chemically amplified resist using an aromatic polymer is disclosed in JP-A-63-149640, JP-A-5-149640.
-249662, JP-A-5-127369, JP-A-5-289322, JP-A-5-249683, JP-A-5-289340, JP-A-5-232706
No., JP-A-5-257282, JP-A-6-242605, JP-A-6-24
No. 2606, JP-A-6-266100, JP-A-6-266110, JP
6-317902, JP-A-7-120929, JP-A-7-146558, JP-A-7-319163, JP-A-7-508840, JP-A-7-333844
No., JP-A-7-219217, JP-A-7-92678, JP-A-7-282
No. 47, JP-A-8-22120, JP-A-8-110638, JP-A-8-1
No. 23030, JP-A-9-274312, JP-A-9-66871, JP-A-9-292708, JP-A-9-325496, JP-T-7-508840,
Many are disclosed in US Pat. No. 5,525,453, US Pat. No. 5,629,134, US Pat.

【0009】しかしながらこれらのアミンを環状脂肪族
炭化水素骨格構造を有する非芳香族系のポリマーを用い
たArF用の化学増幅系レジストに添加すると確かに、
芳香族系のポリマーを用いた場合と同様、感度変化や現
像後のレジストパターンのプロファイル変化や線幅変化
に対して効果があるものの、現像欠陥が極めて劣る結果
となりその対策が望まれていた。
However, when these amines are added to a chemically amplified resist for ArF using a non-aromatic polymer having a cyclic aliphatic hydrocarbon skeleton structure,
As in the case of using an aromatic polymer, it is effective against a change in sensitivity, a change in profile of a resist pattern after development, and a change in line width, but results in extremely poor development defects.

【0010】[0010]

【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、か
かる問題点を鑑みてなされたものであり、深紫外線、特
にArFエキ シマレーザー光に対して、特に残膜率、レジ
ストプロファイル、解像力及びドライエッチング耐性に
優れ、しかも現像欠陥の問題を生じないポジ型感光性樹
脂組成物を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is directed to deep ultraviolet rays, particularly ArF excimer laser light, in particular, the residual film ratio, resist profile, and resolution. Another object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin composition which is excellent in dry etching resistance and does not cause a problem of development defects.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポジ型化
学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結
果、特定の構造を有する脂環式炭化水素骨格構造を含む
重合体、光酸発生剤、含窒素塩基性化合物、フッソ系及
び/またはシリコン系界面活性剤を用いることによって
上記目的が達成されることを知り本発明に至った。即
ち、本発明は下記構成である。 (1) (A)活性光線により酸を発生する化合物、(B)下
記一般式(I)で表される部分構造を有する重合体(C)含
窒素塩基性化合物、並びに(D)フッ素系及び/またはシリ
コン系界面活性剤を含有することを特徴とするポジ型感
光性樹脂組成物。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on the constituent materials of a positive-type chemically amplified resist composition, and as a result, have found that a polymer containing an alicyclic hydrocarbon skeleton structure having a specific structure, a light- The present invention has been found to achieve the above object by using an acid generator, a nitrogen-containing basic compound, and a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. That is, the present invention has the following configuration. (1) (A) a compound that generates an acid by actinic rays, (B) a polymer having a partial structure represented by the following general formula (I), (C) a nitrogen-containing basic compound, and (D) a fluorine-based compound. And / or a positive photosensitive resin composition containing a silicon-based surfactant.

【0012】[0012]

【化2】 Embedded image

【0013】(上記一般式(I)において、R1〜R4
は、各々独立に、水素原子、水酸基、カルボキシル基、
アルキル基、アルコキシ基、置換アルキル基、置換アル
コキシ基、環状アルキル基を表す。また、R1とR3ある
いはR2とR4とが結合して環を形成しても良い。Xは、
炭素数が2から20個の2価の有機残基を表す。R
5は、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、環状ア
ルキル基、置換環状アルキル基、又は−COOR5で酸
の作用により分解する基を構成する基を表す。Zは、炭
素原子とともにシクロヘキサン環又はデカリン環を形成
する原子群を表す。)
(In the above general formula (I), R 1 to R 4
Is independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group,
Represents an alkyl group, an alkoxy group, a substituted alkyl group, a substituted alkoxy group, or a cyclic alkyl group. Also, R 1 and R 3 or R 2 and R 4 may combine to form a ring. X is
Represents a divalent organic residue having 2 to 20 carbon atoms. R
5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a cyclic alkyl group, a substituted cyclic alkyl group, or a group constituting a group decomposed by the action of an acid at —COOR 5 . Z represents a group of atoms forming a cyclohexane ring or a decalin ring together with the carbon atoms. )

【0014】(2) 前記(B)の重合体が、酸の作用に
より分解する基を有することを特徴とする前記(1)に
記載のポジ型感光性樹脂組成物。 (3) 酸の作用により分解しうる基を有し、アルカリ
溶解性が酸の作用により増大する、分子量が2000以下の
低分子酸分解性溶解阻止化合物を含むことを特徴とする
前記(1)に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 (4) 活性光線が220nm以下の波長の遠紫外光である
ことを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載
のポジ型感光性樹脂組成物。
(2) The positive photosensitive resin composition as described in (1) above, wherein the polymer (B) has a group that is decomposed by the action of an acid. (3) The low-molecular-weight acid-decomposable dissolution-inhibiting compound having a group decomposable by the action of an acid and having an alkali solubility increased by the action of an acid and having a molecular weight of 2000 or less. 4. The positive photosensitive resin composition according to item 1. (4) The positive photosensitive resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the actinic ray is far ultraviolet light having a wavelength of 220 nm or less.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に使用する化合物に
ついて詳細に説明する。まず、本発明における(B)特定
の構造を含む重合体について説明する。上記一般式(I)
におけるR1〜R4のアルキル基としては、炭素数が1〜
10個の直鎖あるいは分岐アルキル基があげられ、置換さ
れていてもよい。具体的には、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、t−ブチル
基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ノルボ
ルニルメチル基、アダマンチルメチル基等が挙げられ
る。R1〜R4の環状アルキル基としては、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。R1〜R4のア
ルコキシ基としては、炭素数が1〜10個のアルコキシ基
が挙げられ、置換基を有していてもよい。具体的にはメ
トキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ
基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the compounds used in the present invention will be described in detail. First, the polymer (B) having a specific structure in the present invention will be described. The above general formula (I)
In R 1 to R 4, the alkyl group has 1 to 1 carbon atoms.
Ten linear or branched alkyl groups are mentioned and may be substituted. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a norbornylmethyl group, and an adamantylmethyl group. Examples of the cyclic alkyl group for R 1 to R 4 include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the alkoxy group represented by R 1 to R 4 include an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, which may have a substituent. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an n-butoxy group, a t-butoxy group, a propoxy group and an isopropoxy group.

【0016】上記各基における更なる置換基としては、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。R
5におけるアルキル基、置換アルキル基としては上記R1
〜R4におけるものと同様のものが挙げられる。R5にお
ける環状アルキル基としては、炭素数4〜20個のもの
が挙げられ、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘ
キシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、トリシク
ロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロ
ペンチル基等が挙げられる。これらの環状アルキル基の
更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、カルボ
キシル基、炭素数1〜4個のアルキル基もしくはアルコ
キシ基が挙げられる。
Further substituents in each of the above groups include
Examples include a halogen atom, a cyano group, and a nitro group. R
As the alkyl group and substituted alkyl group in 5, the above R 1
It includes the same as those in to R 4. Examples of the cyclic alkyl group for R 5 include those having 4 to 20 carbon atoms, specifically, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, And a tricyclopentyl group. Further substituents of these cyclic alkyl groups include a hydroxyl group, a halogen atom, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxy group.

【0017】R1とR3あるいはR2とR4とが結合して形
成する環としては、R1とR3あるいはR2とR4が結合し
て −C(=O)−O−C(=O)−、−C(=O)−NH
−C(=O)−、−CH2 −C(=O)−O−C(=
O)−、等を形成して環となったものが挙げられる。
[0017] R 1 and Examples of the ring and R 3 or R 2 and R 4 is formed by combining, R 1 and R 3 or R 2 and R 4 are bonded to -C (= O) -O-C (= O)-, -C (= O) -NH
-C (= O) -, - CH 2 -C (= O) -O-C (=
O)-, and the like to form a ring.

【0018】−COOR5で表される酸の作用により分
解する基を構成するR5としては、炭素数2〜20個の
炭化水素基(その炭化水素基としては、t−ブチル基、
ノルボルニル基、シクロデカニル基等が挙げられる)、
テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、エ
トキシエチル基、イソプロピルエチル基等のアルコキシ
エチル基、ラクトン基、又はシクロヘキシロキシエチル
基を表す。
R 5 constituting a group decomposed by the action of an acid represented by —COOR 5 is a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms (the hydrocarbon group is a t-butyl group,
Norbornyl group, cyclodecanyl group, etc.),
Represents an alkoxyethyl group such as a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydropyranyl group, an ethoxyethyl group, an isopropylethyl group, a lactone group, or a cyclohexyloxyethyl group.

【0019】Xにおける炭素数が2から20個の2価の
有機残基としては、エチレン基、プロピレン基等の炭素
数2〜20個のアルキレン基、シクロブチレン基、シク
ロヘキシレン基等の炭素数4〜20個のシクロアルキレ
ン基、フェニレン基等の炭素数6〜20個のアリーレン
基、橋がかかっていてもよい2価のシクロオレフィン基
等が挙げられる。
Examples of the divalent organic residue having 2 to 20 carbon atoms in X include an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms such as an ethylene group and a propylene group, and a carbon number such as a cyclobutylene group and a cyclohexylene group. Examples thereof include an arylene group having 6 to 20 carbon atoms such as a 4 to 20 cycloalkylene group and a phenylene group, and a divalent cycloolefin group which may be bridged.

【0020】上記一般式(I)で示される部分構造は、
重合体の主鎖に含まれてもよいし、その側鎖に含まれて
もよいが、本発明においては、重合体の主鎖に含まれる
ことが好ましい。一般式(I)で示される部分構造を含
む繰り返し単位を有する重合体の具体例としては、下記
(a-1)〜(a-24)で表されるものを挙げることができる。
The partial structure represented by the above general formula (I) is
It may be contained in the main chain of the polymer or in its side chain, but in the present invention, it is preferably contained in the main chain of the polymer. Specific examples of the polymer having a repeating unit containing a partial structure represented by the general formula (I) include the following.
Those represented by (a-1) to (a-24) can be mentioned.

【0021】[0021]

【化3】 Embedded image

【0022】[0022]

【化4】 Embedded image

【0023】[0023]

【化5】 Embedded image

【0024】これらの重合体の合成例の1例としては、
まず、ジシクロペンタジエンとフェノール類を重合し下
記一般式(II)で表される構造単位を有する重合体を合
成した後、水素化することで下記一般式(III)で表され
る重合体を得る。一般式(III)で示される重合体にさら
に、下記一般式(IV)で表されるカルボン酸無水物を
エステル化反応させることで下記一般式(V)で表される
重合体を得る。一般式(V)で表される重合体を必要によ
り所定のモノマーとさらにエステル化反応させ前記具体
例(a-1)〜(a-24)で表される重合体が得られる。
One example of the synthesis of these polymers is as follows:
First, a polymer having a structural unit represented by the following general formula (II) is synthesized by polymerizing dicyclopentadiene and a phenol, and then hydrogenated to form a polymer represented by the following general formula (III). obtain. The polymer represented by the following general formula (V) is obtained by further subjecting the polymer represented by the general formula (III) to an esterification reaction with a carboxylic anhydride represented by the following general formula (IV). If necessary, the polymer represented by the general formula (V) is further esterified with a predetermined monomer to obtain the polymers represented by the specific examples (a-1) to (a-24).

【0025】[0025]

【化6】 Embedded image

【0026】(上記式中、Zは2価の有機残基を表す。
1〜R4、は前記一般式(I)におけるR1〜R4と同義
である。) 合成方法をさらに詳細に説明する。前記一般式(II)で
表される重合体の合成は、例えば特開昭60-104830号、
特開昭62-4720号、特開昭62-104830号、特開昭63-99224
号、特開平4-300916号、特開平4-164919号、特開平4-16
8122号、特開平4-170423号、特開平4-170424 号、特開
平4-222819号、特開平4-339820号の各公報などに記載の
方法、即ち、ジシクロペンタジエンとフェノール類との
反応を溶融状態もしくは適当な溶媒中において行われ
る。この時の溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレ
ン等を挙げることができる。重合方法としてはジシクロ
ペンタジエンとフェノール類の混合物にルイス酸を滴下
しても良く、フェノール類とルイス酸の混合物にジシク
ロペンタジエンを滴下しても良い。滴下時間は数分から
数時間で行い、滴下後に数時間そのまま後反応を行うこ
ともできる。この時の反応温度は20〜180℃が良く、好
ましくは60〜120℃である。
(In the above formula, Z represents a divalent organic residue.
R 1 to R 4, has the same meaning as R 1 to R 4 in the general formula (I). The synthesis method will be described in more detail. Synthesis of the polymer represented by the general formula (II) is described in, for example, JP-A-60-104830,
JP-A-62-4720, JP-A-62-104830, JP-A-63-99224
No., JP-A-4-300916, JP-A-4-64919, JP-A-4-16
No. 8122, JP-A-4-170423, JP-A-4-170424, JP-A-4-222819, methods described in JP-A-4-339820 and the like, that is, the reaction of dicyclopentadiene and phenols In a molten state or in a suitable solvent. As the solvent at this time, benzene, toluene, xylene and the like can be mentioned. As a polymerization method, a Lewis acid may be dropped into a mixture of dicyclopentadiene and a phenol, or dicyclopentadiene may be dropped into a mixture of a phenol and a Lewis acid. The dropping time is from several minutes to several hours, and the post-reaction can be carried out for several hours after dropping. The reaction temperature at this time is preferably from 20 to 180 ° C, and more preferably from 60 to 120 ° C.

【0027】前記一般式(II)で示される重合体を水素
化し、一般式(III)で示される重合体を得る際の水素化
方法としては、公知の方法を用いることができる。例え
ば、一般式(II)で示される重合体を溶媒に溶解して金
属触媒の存在下に水素と接触せしめる。この溶媒として
は一般式(II)で示される重合体を容易に溶解し、水素
化処理時に安定で、水素化処理後に容易に除去し得るも
のが良く、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノールなどの低級アルコール、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等の低級ケトン、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル等が適
当であり、クレゾール類などのフェノール類も用いるこ
とができ、中でも特に低級アルコールが好ましい。金属
触媒としてはニッケル、コバルト、パラジウム、白金あ
るいはロジウムが好ましい。その形態としては、金属単
体、金属酸化物担体担持のいづれでも良い。通常、ニッ
ケル、コバルトはラネー型として金属単体で用いるか、
シリカ、アルミナ、カーボンあるいはケイソウ土等の多
孔性担体に担持して用いられる。
As a method for hydrogenating the polymer represented by the general formula (II) to obtain the polymer represented by the general formula (III), a known method can be used. For example, the polymer represented by the general formula (II) is dissolved in a solvent and brought into contact with hydrogen in the presence of a metal catalyst. The solvent is preferably a solvent which can easily dissolve the polymer represented by the general formula (II), is stable at the time of the hydrogenation treatment, and can be easily removed after the hydrogenation treatment, and is preferably a solvent such as methanol, ethanol, propanol, or butanol. Suitable examples include alcohols, lower ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. Phenols such as cresols can also be used, with lower alcohols being particularly preferred. As the metal catalyst, nickel, cobalt, palladium, platinum or rhodium is preferable. The form may be either a simple metal or a metal oxide carrier. Normally, nickel or cobalt is used as a Raney type metal alone,
It is used by being supported on a porous carrier such as silica, alumina, carbon or diatomaceous earth.

【0028】貴金属類は、酸化物あるいは担体担持の形
で用いるのが普通である。触媒使用量は使用する触媒種
によって異なるが、一般的にいって次の程度が適当であ
る。即ち、オートクレーブ等を用いる回分式でも、固定
床流通式等の連続式でも実施し得る。回分式の場合は、
処理すべき重合体に対して金属として0.01〜10重量%程
度が適当であり、流通連続式の場 合は、触媒に対する
重合物のWHSVが0.1〜10kg/kg・hr程度が適当である。ま
た、流通連続式の場合は、触媒は通常担体担持触媒とす
る。水素化の温度は、50〜300℃が適当であり 、好まし
くは150〜250℃である。水素圧は反応温度、装置の耐圧
等の問題からして、10〜200kg/cm2が適当であり、
好ましくは50〜100kg/cm2である。処理時間は、用
いる触媒種とその量、処理温度などの処理条件、さらに
は、処理する重合体の特性等に応じて任意に選択でき
る。
The noble metals are usually used in the form of oxides or carriers. The amount of catalyst used depends on the type of catalyst used, but generally the following is appropriate. That is, it can be carried out by a batch system using an autoclave or the like, or a continuous system such as a fixed bed flow system. In the case of batch type,
About 0.01 to 10% by weight of a metal is appropriate for the polymer to be treated, and in the case of a continuous flow system, the WHSV of the polymer relative to the catalyst is about 0.1 to 10 kg / kg · hr. In the case of a continuous flow system, the catalyst is usually a carrier-supported catalyst. The hydrogenation temperature is suitably from 50 to 300 ° C, preferably from 150 to 250 ° C. The hydrogen pressure is suitably 10 to 200 kg / cm 2 in consideration of the reaction temperature, the pressure resistance of the apparatus, and the like.
Preferably it is 50 to 100 kg / cm 2 . The treatment time can be arbitrarily selected according to the treatment conditions such as the kind and amount of the catalyst to be used, the treatment temperature, and the properties of the polymer to be treated.

【0029】本発明において、芳香核の核水素化の程度
は60%以上が好ましく、さらに70%以上が好ましく、特に
80%以上が良い。核水素化の程度が60%未満では、193nm
における光学的吸収が高くなりレジストのプロファイル
を悪化させるため、好ましくない。次に、一般式(V)で
表される重合体を得る方法について説明する。一般式
(V)で表される重合体は一般式(III)で表される重合体
に一般式(IV)で表されるカルボン酸無水物をエステル化
反応させることで得られる。ここで、用いられるカルボ
ン酸無水物としてはたとえば、マレイン酸無水物、コハ
ク酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、シト
ラコン酸無水物、無水α−メチルグルタコン酸、テトラ
ヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、クロ
ル無水マレイン酸、d−フェニル無水マレイン酸、ピロ
メリット酸、無水ハイミック酸、3,6−エンドメチレ
ン−無水フタル酸、テルペン無水マレイン酸付加物、α
−テルピネン−無水マレイン酸付加物、4,5−シクロ
ヘキセン−ジカルボン酸無水物、1−メチル−4,5−
シクロヘキセン−ジカルボン酸無水物、3,6−メチレ
ン1,2,3,6−テトラヒドロ−シスフタル酸無水
物、(4−カルボキシ−4−シクロヘキセニル)酢酸無
水物、4−メチル−4,5−シクロヘキセンジカルボン
酸無水物、(4−カルボキシ−5−シクロヘキセニル)
酢酸無水物、3,6−メチレン−1,2,3,6−テト
ラヒドロ−シス−フタリックアンハイドライド、6−
(5−カルボキシ−ビシクロ[2,2,1]−ヘプタ−
2−エニル)酢酸無水物、3,6−メタノ−1−メチル
1,2,3,6−テトラヒドロシスフタル酸無水物、2
−オキサ−1,4−ジオキソ−5,8−メタノ−1,
2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタ
レン、5,8−メタノ1,2,3,4,4a,5,8,
8a−オクタヒドロナフタレン−1,2−ジカルボン酸
無水物、5,8−メタノ−1−メチル−1,2,3,
4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン−
2,3−ジカルボン酸無水物、1,4,5,8−ジメタ
ノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒド
ロナフタレン−2,3−ジカルボン酸無水物、2−オキ
サ−1,3−ジオキソ−1,2,3,4,4a,5,
8,8a,9,9a,10,10a−ドデカヒドロアン
トラセン、4−(5−ビシクロ[2,2,1]−ヘプタ
−2−エニル)フタル酸無水物、フェノールフタレイ
ン、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−
イル)−テトラリン−1,2−ジカルボン酸無水物、5
−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラニル)−3−メ
チル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水
物、4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸
無水物、メチルシクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸
無水物、エンド−ビシクロ[2,2,2]オクタ−5−
エン−2,3−ジカルボン酸無水物等を挙げることがで
きる。
In the present invention, the degree of nuclear hydrogenation of the aromatic nucleus is preferably at least 60%, more preferably at least 70%, particularly preferably
80% or more is good. If the degree of nuclear hydrogenation is less than 60%, 193nm
Is unfavorable because the optical absorption in the above becomes high and the profile of the resist deteriorates. Next, a method for obtaining the polymer represented by the general formula (V) will be described. General formula
The polymer represented by (V) can be obtained by subjecting a polymer represented by the general formula (III) to an esterification reaction with a carboxylic anhydride represented by the general formula (IV). Here, as the carboxylic anhydride used, for example, maleic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, citraconic anhydride, α-methylglutaconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride , Hexahydrophthalic anhydride, chloromaleic anhydride, d-phenylmaleic anhydride, pyromellitic acid, hymic anhydride, 3,6-endomethylene-phthalic anhydride, terpene maleic anhydride adduct, α
-Terpinene-maleic anhydride adduct, 4,5-cyclohexene-dicarboxylic anhydride, 1-methyl-4,5-
Cyclohexene-dicarboxylic anhydride, 3,6-methylene 1,2,3,6-tetrahydro-cisphthalic anhydride, (4-carboxy-4-cyclohexenyl) acetic anhydride, 4-methyl-4,5-cyclohexene Dicarboxylic anhydride, (4-carboxy-5-cyclohexenyl)
Acetic anhydride, 3,6-methylene-1,2,3,6-tetrahydro-cis-phthalic anhydride, 6-
(5-carboxy-bicyclo [2,2,1] -hepta-
2-enyl) acetic anhydride, 3,6-methano-1-methyl 1,2,3,6-tetrahydrocisphthalic anhydride, 2
-Oxa-1,4-dioxo-5,8-methano-1,
2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 5,8-methano 1,2,3,4,4a, 5,8,
8a-octahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic anhydride, 5,8-methano-1-methyl-1,2,3,8
4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene-
2,3-dicarboxylic anhydride, 1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene-2,3-dicarboxylic anhydride, 2- Oxa-1,3-dioxo-1,2,3,4,4a, 5
8,8a, 9,9a, 10,10a-Dodecahydroanthracene, 4- (5-bicyclo [2,2,1] -hepta-2-enyl) phthalic anhydride, phenolphthalein, 4- (2, 5-dioxotetrahydrofuran-3-
Yl) -tetralin-1,2-dicarboxylic anhydride, 5
-(2,5-dioxotetrahydrofuranyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 4-methylcyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride, methylcyclohexene-1,2- Dicarboxylic anhydride, endo-bicyclo [2,2,2] oct-5-
Ene-2,3-dicarboxylic anhydride and the like can be mentioned.

【0030】カルボン酸無水物は、1種単独であるいは
2種以上を組み合わせて用いることができる。ここで用
いられるエステル化反応は、例えば、R.P.Hanzilik:Or
g.Synth.,VI,560(1988)やJ.Cason:Org.Synth.,III,169
(1955)に記載の方法により容易に得られる。即ち、触媒
の存在下、溶剤に一般式(III)で表される重合体と一般
式(IV)で表されるカルボン酸無水物を溶解し、前記5℃
〜150℃の温度条件下で反応させることで得られる。用
いられる溶剤としてはベンゼン,トルエン,キシレン,DM
F,THFなどが挙げられる。塩基性触媒としては、ピリジ
ン,酢酸ナトリウム,4-ジメチルアミノピリジン,トリエ
チルアミンなどが挙げられる。
The carboxylic anhydrides can be used alone or in combination of two or more. The esterification reaction used here is, for example, RPHanzilik: Or
g. Synth., VI, 560 (1988) and J. Cason: Org. Synth., III, 169.
(1955). That is, in the presence of a catalyst, a polymer represented by the general formula (III) and a carboxylic anhydride represented by the general formula (IV) are dissolved in a solvent,
It is obtained by reacting under a temperature condition of ~ 150 ° C. Solvents used are benzene, toluene, xylene, DM
F, THF and the like. Examples of the basic catalyst include pyridine, sodium acetate, 4-dimethylaminopyridine, triethylamine and the like.

【0031】ここで一般式(III)で表される重合体と一
般式(IV)で表されるカルボン酸無水物の仕込みのモル濃
度は、前記一般式(III)で表される重合体1.0モルに対し
一般式(IV)で表されるカルボン酸無水物は0.5〜2.0モル
濃度の範囲が好ましい。カルボン酸無水物の仕込みのモ
ル濃度が0.5モル%未満では、一般式(V)で表される重合
体のアルカリ可溶性が不足しレジストの感度が低下した
り、また、レジストの解像力が低下するので好ましくな
い。一方、カルボン酸無水物の仕込みのモル濃度が2.0
モル%を越えると、酸無水物がアルコリシスでジエステ
ルとなり、一般式(V)で表される重合体のアルカリ可溶
性が不足しレジストの感度が低下する傾向になる。従っ
て、酸無水物がアルコリシスでハーフエステルとなるよ
うに反応を制御するのが好ましい。
Here, the molar concentration of the charged polymer represented by the general formula (III) and the carboxylic anhydride represented by the general formula (IV) is 1.0 The carboxylic anhydride represented by the general formula (IV) is preferably in a range of 0.5 to 2.0 mol per mol. If the molar concentration of the charged carboxylic anhydride is less than 0.5 mol%, the alkali solubility of the polymer represented by the general formula (V) is insufficient, and the sensitivity of the resist is reduced, and the resolution of the resist is reduced. Not preferred. On the other hand, the molar concentration of the charged carboxylic anhydride is 2.0
If the amount exceeds mol%, the acid anhydride becomes a diester by alcoholysis, and the polymer represented by the general formula (V) becomes insufficient in alkali solubility, and the sensitivity of the resist tends to decrease. Therefore, it is preferable to control the reaction so that the acid anhydride becomes a half ester by alcoholysis.

【0032】本発明は、一般式(V)で表される重合体
(一般式(I)で示される部分構造を含み、酸分解性基
を含まない重合体)と酸分解性溶解阻止剤、及び光酸発
生剤を含むポジ型フォトレジスト組成物を包含するが、
一般式(V)で表される重合体にさらに、酸分解性基を導
入するのが好ましい。即ち、一般式(I)で示される部
分構造を含む重合体に、酸分解性基を含むことが好まし
い。一般式(V)で表される重合体に酸分解性基を導入す
る方法は、一般式(V)で表される重合体のカルボキシル
基に酸分解性基をエステル化反応により保護することで
得られる。ここで用いられるエステル化反応は例えば、
一般式(V)で表される重合体と第3級アルコールとを4-
ジメチルアミノピリジン(DMAP)等によってエス テル化
する方法(G.Hoefle,W.Steglich,and Vorbrueggen,Ange
w.Chem.Int.Ed.Engle.,17,569(1978))やトリフルオロ酢
酸無水物を用いる方法(R.C.Parish andL.M.Stock,J.Or
g.Chem.,30,927(1965))あるいはDCC(ジシクロヘキシル
カルボジイミド)を用いる方法(B.Neises and W.Steglic
h,Org.Synth.,63,183(1985))等が挙げられる。
The present invention relates to a polymer represented by the general formula (V) (a polymer having a partial structure represented by the general formula (I) and containing no acid-decomposable group), an acid-decomposable dissolution inhibitor, And a positive photoresist composition comprising a photoacid generator,
It is preferable to further introduce an acid-decomposable group into the polymer represented by the general formula (V). That is, the polymer having the partial structure represented by the general formula (I) preferably contains an acid-decomposable group. The method of introducing an acid-decomposable group into the polymer represented by the general formula (V) is to protect the carboxyl group of the polymer represented by the general formula (V) by protecting the acid-decomposable group by an esterification reaction. can get. The esterification reaction used here is, for example,
The polymer represented by the general formula (V) and a tertiary alcohol are
Method for esterification with dimethylaminopyridine (DMAP) (G. Hoefle, W. Steglich, and Vorbrueggen, Angel
w.Chem.Int.Ed.Engle., 17,569 (1978)) or a method using trifluoroacetic anhydride (RCParish and L.M.Stock, J. Or.
g. Chem., 30, 927 (1965)) or a method using DCC (dicyclohexylcarbodiimide) (B. Neuises and W. Steglic
h, Org. Synth., 63, 183 (1985)).

【0033】さらに、一般式(V)で表される重合体のカ
ルボキシル基をSOCl2などによりカルボン酸 塩化物に変
えた後、アルコールや金属アルコキシドとのエステル化
反応を行っても良いし、DCC-DMAP法を用いることもでき
る。
Further, after the carboxyl group of the polymer represented by the general formula (V) is changed to a carboxylic acid chloride with SOCl 2 or the like, an esterification reaction with an alcohol or a metal alkoxide may be carried out. -The DMAP method can also be used.

【0034】本発明における上記(B)の重合体中の、
上記一般式(I)で示される部分構造を有する繰り返し
単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、50モル%
以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上であ
る。本発明における上記(B)の重合体中に酸分解性基
を含有する場合、重合体中の酸分解性基を有する繰り返
し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、20モル
%以上が好ましく、より好ましくは30モル%以上、更
に好ましくは30〜60モル%である。本発明における
上記(B)の重合体中には、一般式(I)で示される部
分構造を有する繰り返し単位以外に他の繰り返し単位を
含有してもよい。
In the polymer of the above (B) in the present invention,
The content of the repeating unit having the partial structure represented by the general formula (I) is 50 mol% based on all repeating units.
Or more, more preferably 60 mol% or more. When the polymer of the above (B) in the present invention contains an acid-decomposable group, the content of the repeating unit having an acid-decomposable group in the polymer is preferably at least 20 mol% based on all repeating units. It is preferably at least 30 mol%, more preferably 30 to 60 mol%. The polymer (B) in the present invention may contain other repeating units in addition to the repeating unit having a partial structure represented by the general formula (I).

【0035】重合体(B)は、重量平均分子量が150
0〜100000の範囲にあることが好ましく、さらに
好ましくは2000〜70000の範囲、特に好ましく
は3000〜50000の範囲である。分子量が150
0未満では耐ドライエッチング耐性,耐熱性,基板との
密着性が不十分であり、分子量が100000を越える
とレジスト感度が低下するため好ましくない。また、分
子量分布(Mw/Mn)は好ましくは1.0〜6.0、
より好ましくは1.0〜4.0であり小さいほど耐熱
性、画像性能(レジストプロファイル、デフォーカスラ
チチュード等)が良好となる。なお、重合体(B)の重
量平均分子量及び分子量分布(Mw/Mn)は、屈折率
検知器をつけたゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ーで、ポリスチレン換算値として測定される。
The polymer (B) has a weight average molecular weight of 150
It is preferably in the range of 0 to 100,000, more preferably in the range of 2000 to 70000, and particularly preferably in the range of 3000 to 50,000. Molecular weight 150
If the molecular weight is less than 0, the dry etching resistance, heat resistance, and adhesion to the substrate are insufficient, and if the molecular weight exceeds 100,000, the resist sensitivity is undesirably reduced. Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 6.0,
The heat resistance and the image performance (resist profile, defocus latitude and the like) are more preferably 1.0 to 4.0, and the smaller the smaller, the better. The weight average molecular weight and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer (B) are measured by gel permeation chromatography equipped with a refractive index detector in terms of polystyrene.

【0036】本発明のポジ型感光性樹脂組成物におい
て、重合体(B)の含有量は、固形分換算で、50〜9
9.7重量%、好ましくは70〜99重量%である。本
発明のポジ型感光性樹脂組成物は、重合体(B)以外
に、必要により他のポリマーを含有することができる。
他のポリマーの含有量は、重合体(B)100重量部あ
たり、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは2
0重量部以下、特に好ましくは10重量部以下である。
In the positive photosensitive resin composition of the present invention, the content of the polymer (B) is 50 to 9 in terms of solid content.
It is 9.7% by weight, preferably 70 to 99% by weight. The positive photosensitive resin composition of the present invention may contain, if necessary, other polymers in addition to the polymer (B).
The content of the other polymer is preferably 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer (B).
It is at most 0 parts by weight, particularly preferably at most 10 parts by weight.

【0037】本発明のポジ型感光性樹脂組成物が含有す
ることができる上記他のポリマーとして、本発明の重合
体と相溶するものであればよく、ポリp−ヒドロキシエ
チレン、水素化ポリp−ヒドロキシエチレン、ノボラッ
ク樹脂、特願平10-112219号記載の脂環式ポリマー等を
挙げることができる。
The other polymer that can be contained in the positive photosensitive resin composition of the present invention may be any polymer that is compatible with the polymer of the present invention, such as poly-p-hydroxyethylene and hydrogenated poly-p. -Hydroxyethylene, novolak resins, alicyclic polymers described in Japanese Patent Application No. 10-112219, and the like.

【0038】次に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物に
含有される(A)活性光線の照射により分解して酸を発生
する化合物(以下、「(A)光酸発生剤」ともいう)につ
いて説明する。本発明で使用される(A)光酸発生剤の
例としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重
合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、又は紫外
線、遠紫外線、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシ
マレーザー光、電子線、X線、分子線、イオンビームな
どにより酸を発生するマイクロフォトレジストで公知の
光酸発生剤及びそれらの混合物を適宜に選択して使用す
ることができる。なお、本発明においては、活性光線
は、上記した如く放射線を包含する広い概念で用いられ
る。
Next, a compound (A) contained in the positive photosensitive resin composition of the present invention, which decomposes upon irradiation with actinic rays to generate an acid (hereinafter also referred to as "(A) photoacid generator") ) Will be described. Examples of the photoacid generator (A) used in the present invention include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, ultraviolet light, UV light, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beam, X-ray, molecular beam, known photo-acid generator for micro-photoresist which generates acid by ion beam, etc. can do. In the present invention, the actinic ray is used in a broad concept including radiation as described above.

【0039】(A)光酸発生剤は、本発明のポジ型感光
性樹脂組成物に用いられる後述の有機溶剤に溶解するも
のであれば特に制限されないが、220nm以下の光で
酸を発生する光酸発生剤であることが好ましい。また、
単独でもしくは2種以上を組み合わせ用いてもよく、適
当な増感剤と組み合わせて用いてもよい。
The photoacid generator (A) is not particularly limited as long as it is soluble in the below-mentioned organic solvent used in the positive photosensitive resin composition of the present invention, but generates an acid with light of 220 nm or less. It is preferably a photoacid generator. Also,
They may be used alone or in combination of two or more, or may be used in combination with a suitable sensitizer.

【0040】使用可能な(A)光酸発生剤の例として
は、例えばJ.Org.Chem.Vol.43,N0.15,3055(1978)に記載
のトリフェニルスルホニウム塩誘導体及び特願平9-2790
71号に記載の他のオニウム塩(スルホニウム塩、ヨード
ニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニ
ウム塩)も用いることができる。オニウム塩の具体例と
しては、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェ
ニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨー
ドニウムドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニル
スルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウ
ムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホ
ニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニ
ユムカンファースルホニウム、(4−メトキシフェニ
ル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネ
ート、ビス(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等を挙げることができる。
Examples of usable (A) photoacid generators include, for example, triphenylsulfonium salt derivatives described in J. Org. Chem. Vol. 43, N0.15, 3055 (1978), -2790
Other onium salts described in No. 71 (sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts) can also be used. Specific examples of the onium salt include diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrene sulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, and triphenylsulfonium naphthalene sulfonate. , Triphenylsulfonyumcamphorsulfonium, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoromethanesulfonate, bis (t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, and the like.

【0041】また、特開平3-103854号、特開平3-103856
号、特開平4-1210960号で示されるジアゾジスルホン類
やジアゾケトスルホン類、特開昭64-18143号、特開平2-
245756号に記載のイミノスルホネート類、特開平2-7127
0号に記載のジスルホン類も好適に用いることができ
る。更に、USP3849137号、特開昭63-26653号、特開昭62
-69263号、特開昭63-146038号、特開昭63-163452号、特
開昭62-153853号、特開昭63-146029号等に記載の光によ
り酸を発生する基をポリマーの主鎖もしくは側鎖に導入
した化合物も用いることができ、特開平7-25846号、特
開平7-28237号、特開平7-92675号、特開平8-27120号記
載の2−オキソシクロヘキシル基を有する脂肪族アルキ
ルスルホニウム塩類、及びN−ヒドロキシスクシンイミ
ドスルホネート類、さらにはJ.Photopolym.Sci.,Tech.,
Vol.7,No.3,423(1994)に記載のスルホニウム塩なども好
適に用いることができ、単独でもしくは2種以上の組み
合わせで用いられる。
Also, JP-A-3-103854, JP-A-3-103856
Diazodisulfones and diazoketosulfones disclosed in JP-A-4-1210960, JP-A-64-18143, JP-A-2-
Iminosulfonates described in 245756, JP-A-2-7127
Disulfones described in No. 0 can also be suitably used. Further, USP 3849137, JP-A-63-26653, JP-A-62
-69263, JP-A-63-146038, JP-A-63-163452, JP-A-62-153853, JP-A-63-146029, etc. Compounds introduced into a chain or a side chain can also be used, and have a 2-oxocyclohexyl group described in JP-A-7-25846, JP-A-7-28237, JP-A-7-92675, and JP-A-8-27120. Aliphatic alkyl sulfonium salts, and N-hydroxysuccinimide sulfonates, and also J. Photopolym. Sci., Tech.,
Vol. 7, No. 3, 423 (1994), a sulfonium salt and the like can also be suitably used, and they are used alone or in combination of two or more.

【0042】これらの(A)活性光線の照射により分解
して酸を発生する化合物の含有量は、感光性樹脂組成物
の全重量(固形分)を基準として、通常0.001〜40
重量%、好ましくは0.01〜20重量%、更に好まし
くは0.1〜5重量%である。(A)光酸発生剤の量が
0.001重量%より少ないと感度が低くなり、40重
量%より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎプロフ
ァイルの劣化やプロセスマージン、特にベークマージン
が狭くなり好ましくない。
The content of the compound (A) which decomposes upon irradiation with actinic rays to generate an acid is usually from 0.001 to 40, based on the total weight (solid content) of the photosensitive resin composition.
%, Preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight. (A) If the amount of the photoacid generator is less than 0.001% by weight, the sensitivity is lowered, and if it is more than 40% by weight, the light absorption of the resist becomes too high, and the profile is deteriorated and the process margin, especially the bake margin is narrowed. Not preferred.

【0043】次に本発明のポジ型感光性樹脂組成物に含
有される(C)含窒素塩基性化合物について説明する。
(C)含窒素塩基性化合物としては、有機アミン、塩基
性のアンモニウム塩、スルホニウム塩などが用いられ、
昇華やレジスト性能を劣化させないものであればよい。
例えば特開昭63-149640号、特開平5-249662号、特開平5
-127369号、特開平5-289322号、特開平5-249683号、特
開平5-289340号、特開平5-232706号、特開平5-257282
号、特開平6-242605号、特開平6-242606号、特開平6-26
6100号、特開平6-266110号、特開平6-317902号、特開平
7-120929号、特開平7-146558号、特開平7-319163号、特
開平7-508840号、特開平7-333844号、特開平7-219217
号、特開平7-92678号、特開平7-28247号、特開平8-2212
0号、特開平8-110638号、特開平8-123030号、特開平9-2
74312号、特開平9-166871号、特開平9-292708号、特開
平9-325496号、特表平7-508840号、USP5525453号、USP5
629134号、USP5667938号等に記載の塩基性化合物を用い
ることができる。
Next, the nitrogen-containing basic compound (C) contained in the positive photosensitive resin composition of the present invention will be described.
As the nitrogen-containing basic compound (C), an organic amine, a basic ammonium salt, a sulfonium salt or the like is used.
Any material that does not deteriorate sublimation or resist performance may be used.
For example, JP-A-63-149640, JP-A-5-249662, JP-A-5-249662
-127369, JP-A-5-289322, JP-A-5-249683, JP-A-5-289340, JP-A-5-232706, JP-A-5-257282
No., JP-A-6-242605, JP-A-6-242606, JP-A-6-26
No. 6100, JP-A-6-266110, JP-A-6-317902, JP-A-6-317902
7-120929, JP-A-7-146558, JP-A-7-319163, JP-A-7-508840, JP-A-7-333844, JP-A-7-219217
No., JP-A-7-92678, JP-A-7-28247, JP-A-8-2212
No. 0, JP-A-8-110638, JP-A-8-123030, JP-A-9-2
No. 74312, JP-A-9-66871, JP-A-9-292708, JP-A-9-325496, JP-T7-508840, USP5525453, USP5
Basic compounds described in 629134, US Pat. No. 5,667,938 and the like can be used.

【0044】特に好ましくは、1,5−ジアザビシクロ
[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ
[5.4.0]−7−ウンデセン、1,4−ジアザビシ
クロ[2.2.2]オクタン、4−ジメチルアミノピリ
ジン、1−ナフチルアミン、ピペリジン、ヘキサメチレ
ンテトラミン、イミダゾール類、ヒドロキシピリジン
類、ピリジン類、4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、ピリジニウムp−トルエンスルホナート、2,4,
6−トリメチルピリジニウムp−トルエンスルホナー
ト、テトラメチルアンモニウムp−トルエンスルホナー
ト、及びテトラブチルアンモニウムラクテート等が挙げ
られる。 (C)塩基性化合物は、1種単独であるいは2種以上を
組み合わせて用いることができる。
Particularly preferred are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, and 1,4-diazabicyclo [2.2]. .2] octane, 4-dimethylaminopyridine, 1-naphthylamine, piperidine, hexamethylenetetramine, imidazoles, hydroxypyridines, pyridines, 4,4'-diaminodiphenylether, pyridinium p-toluenesulfonate, 2,4,
Examples thereof include 6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, and tetrabutylammonium lactate. The basic compound (C) can be used alone or in combination of two or more.

【0045】(C)含窒素塩基性化合物の含有量は、感
光性樹脂組成物(固形分)100重量部に対し、通常、
0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量
部である。0.001重量部未満では効果が十分得られ
ない。一方、10重量部を越えると感度の低下や非露光
部の現像性が著しく悪化する傾向がある。
The content of the nitrogen-containing basic compound (C) is usually in the range of 100 parts by weight of the photosensitive resin composition (solid content).
It is 0.001 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight. If the amount is less than 0.001 part by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, the sensitivity tends to decrease and the developability of the unexposed part tends to be remarkably deteriorated.

【0046】次に本発明のポジ型感光性樹脂組成物に含
有される(D)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性
剤について説明する。本発明の感光性樹脂組成物には、
フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤フッ素原子
と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あ
るいはそれら2種以上を含有することができる。これら
の(D)界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、
特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170
950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8
-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の界
面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤を
そのまま用いることもできる。使用できる市販の界面活
性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田
化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム
(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08
(大日本インキ(株)製)、サーフロンS−382、SC10
1、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)等のフ
ッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を挙げることが
できる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化
学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いる
ことができる。これらの界面活性剤のうち、フッ素原子
とシリコン原子の両方を有する界面活性剤が、現像欠陥
の改善の点で特に優れる。
Next, the fluorine-based and / or silicon-based surfactant (D) contained in the positive photosensitive resin composition of the present invention will be described. In the photosensitive resin composition of the present invention,
A fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant Any surfactant containing both a fluorine atom and a silicon atom, or two or more thereof can be contained. As these (D) surfactants, for example, JP-A-62-36663,
JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170
950, JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8
-62834, JP-A-9-54432 and JP-A-9-5988, and the following commercially available surfactants can be used as they are. As commercially available surfactants that can be used, for example, F-top EF301, EF303, (manufactured by Shin-Akita Chemical Co., Ltd.), Florad FC430, 431 (Sumitomo 3M)
Co., Ltd.), Mega Fuck F171, F173, F176, F189, R08
(Dai Nippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC10
1, 102, 103, 104, 105, 106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and other fluorine-based and / or silicon-based surfactants. Also, polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used as a silicon-based surfactant. Among these surfactants, surfactants having both fluorine atoms and silicon atoms are particularly excellent in terms of improvement of development defects.

【0047】(D)界面活性剤の配合量は、本発明の組
成物中の固形分100重量部当たり、通常0.01重量
部〜2重量部、好ましくは0.01重量部〜1重量部で
ある。 これらの界面活性剤は1種単独であるいは2種
以上を組み合わせて用いることができる。
The amount of the surfactant (D) is usually from 0.01 to 2 parts by weight, preferably from 0.01 to 1 part by weight, per 100 parts by weight of the solids in the composition of the present invention. It is. These surfactants can be used alone or in combination of two or more.

【0048】本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要
に応じて、分子量が2000以下であって、酸の作用に
より分解し得る基を有し、アルカリ溶解性が酸の作用に
より増大する低分子酸分解性溶解阻止化合物を含むこと
ができる。例えばProc.SPIE,2724, 355(1996)、特開平8
-15865号、USP5310619号、USP−5372912号、J.Photopol
ym.Sci.,Tech.,Vol.10,No.3,511(1997))に記載されてい
る酸分解性基を含有するコール酸誘導体、デヒドロコー
ル酸誘導体、デオキシコール酸誘導体、リトコール酸誘
導体、ウルソコール酸誘導体、アビエチン酸誘導体等の
脂環族化合物、酸分解性基を含有するナフタレン誘導体
などの芳香族化合物を上記低分子酸分解性化合物として
用いることができる。さらに、特開平6-51519号記載の
低分子の酸分解性溶解阻止化合物も220nmの透過性
を悪化させないレベルの添加範囲で用いることもできる
し、1,2−ナフトキノンジアジト化合物も使用でき
る。本発明の感光性樹脂組成物に上記低分子酸分解性溶
解阻止化合物を使用する場合、その含有量は感光性樹脂
組成物の全重量(固形分)を基準として、通常1〜50重
量%の範囲で用いられ、好ましくは3〜40重量%、更に
好ましくは5〜30重量%の範囲で使用される。これら
の低分子酸分解性溶解阻止化合物を添加すると、前記現
像欠陥がさらに改良されるばかりか耐ドライエッチング
性が改良される。
The positive photosensitive resin composition of the present invention has a molecular weight of not more than 2,000 and optionally has a group which can be decomposed by the action of an acid, and the alkali solubility is increased by the action of an acid. A low molecular acid decomposable dissolution inhibiting compound may be included. For example, Proc. SPIE, 2724, 355 (1996),
-15865, USP5310619, USP-5329912, J.Photopol
ym. Sci., Tech., Vol. 10, No. 3, 511 (1997)), a cholic acid derivative containing an acid-decomposable group, a dehydrocholic acid derivative, a deoxycholic acid derivative, a lithocholic acid derivative, ursocol Alicyclic compounds such as acid derivatives and abietic acid derivatives, and aromatic compounds such as naphthalene derivatives containing an acid-decomposable group can be used as the low-molecular acid-decomposable compounds. Further, a low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compound described in JP-A-6-51519 can be used in an addition range that does not deteriorate the transmittance at 220 nm, and a 1,2-naphthoquinonediazide compound can also be used. When the low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compound is used in the photosensitive resin composition of the present invention, the content thereof is usually 1 to 50% by weight, based on the total weight (solid content) of the photosensitive resin composition. It is preferably used in the range of 3 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight. The addition of these low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compounds not only further improves the development defects, but also improves the dry etching resistance.

【0049】本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、必
要に応じて、さらに現像液に対する溶解促進性化合物、
ハレーション防止剤、可塑剤、界面活性剤、光増感剤、
接着助剤、架橋剤、光塩基発生剤等を含有することがで
きる。
The positive photosensitive resin composition of the present invention may further comprise, if necessary, a compound capable of accelerating dissolution in a developer,
Antihalation agent, plasticizer, surfactant, photosensitizer,
It may contain an adhesion aid, a crosslinking agent, a photobase generator, and the like.

【0050】本発明で使用できる現像液に対する溶解促
進性化合物の例としては、例えば特開平3-206458号記載
のフェノール性水酸基を2個以上含有する化合物、1−
ナフトールなどのナフトール類又はカルボキシル基を1
個以上有する化合物、カルボン酸無水物、スルホンアミ
ド化合物やスルホニルイミド化合物などの分子量100
0以下の低分子化合物等を挙げることができる。これら
の溶解促進性化合物の配合量としては、組成物全重量
(固形分)に対して、好ましくは30重量%以下、より好
ましくは20重量%以下である。
Examples of the compound capable of accelerating dissolution in a developer which can be used in the present invention include compounds having two or more phenolic hydroxyl groups described in JP-A-3-206458,
Naphthols such as naphthol or carboxyl group
Or more, a carboxylic acid anhydride, a sulfonamide compound or a sulfonylimide compound having a molecular weight of 100 or more.
And 0 or less low molecular weight compounds. The compounding amount of these dissolution promoting compounds may be determined based on the total weight of the composition.
(Solid content), preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less.

【0051】好適なハレーション防止剤としては、照射
する放射線を効率よく吸収する化合物が好ましく、フル
オレン、9−フルオレノン、ベンゾフェノンのような置
換ベンゼン類;アントラセン、アントラセン−9−メタ
ノール、アントラセン−9−カルボキシエチル、フェナ
ントレン、ペリレン、アジレンのような多環式芳香族化
合物などが挙げられる。なかでも、多環式芳香族化合物
が特に好ましい。これらのハレーション防止剤は基板か
らの反射光を低減し、レジスト膜内の多重反射の影響を
少なくさせることで、定在波改良の効果を発現する。
As a suitable antihalation agent, a compound that efficiently absorbs the irradiated radiation is preferable, and substituted benzenes such as fluorene, 9-fluorenone, and benzophenone; anthracene, anthracene-9-methanol, and anthracene-9-carboxy. And polycyclic aromatic compounds such as ethyl, phenanthrene, perylene, and azylene. Among them, polycyclic aromatic compounds are particularly preferred. These antihalation agents exhibit the effect of improving the standing wave by reducing the reflected light from the substrate and reducing the effect of multiple reflection in the resist film.

【0052】本発明の感光性樹脂組成物の塗布性を改良
したり、現像性を改良する目的で、ノニオン系界面活性
剤を併用することができる。併用できるノニオン系界面
活性剤として、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、
ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエ
チレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラ
ウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポ
リオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ソルビ
タンモノラウレート等が挙げられる。
For the purpose of improving the coating property of the photosensitive resin composition of the present invention or improving the developing property, a nonionic surfactant can be used in combination. As nonionic surfactants that can be used in combination, polyoxyethylene lauryl ether,
Examples thereof include polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, and sorbitan monolaurate.

【0053】また露光による酸発生率を向上させるため
に、光増感剤を添加することができる。好適な光増感剤
として、ベンゾフェノン、p,p'−テトラメチルジアミ
ノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、アント
ロン、9−エトキシアントラセン、ピレン、フェノチア
ジン、ベンジル、ベンゾフラビン、アセトフェノン、フ
ェナントレン、ベンゾキノン、アントラキノン、1,2
−ナフトキノン等を挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。これらの光増感剤は前記ハレー
ション防止剤としても使用可能である。
A photosensitizer can be added in order to improve the acid generation rate upon exposure. Suitable photosensitizers include benzophenone, p, p'-tetramethyldiaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, pyrene, phenothiazine, benzyl, benzoflavin, acetophenone, phenanthrene, benzoquinone, anthraquinone, , 2
-Naphthoquinone and the like, but are not limited thereto. These photosensitizers can also be used as the antihalation agent.

【0054】本発明の感光性樹脂組成物は、上記各成分
を溶解する溶媒に溶解した後、通常例えば孔径0.05
μm〜0.2μm程度のフィルターで濾過することによ
って溶液として調製される。ここで使用される溶媒とし
ては、例えばエチレングリコールモノエチルエーテルア
セテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレング
リコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシ
プロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチ
ル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プ
ロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イ
ソアミル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸シク
ロヘキシル、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリ
ドン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラク
トン、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられ
る。これらの溶媒は単独もしくは組み合わせて用いられ
る。溶媒の選択は、本発明の感光性樹脂組成物に対する
溶解性や基板への塗布性、保存安定性等に影響するため
重要である。また溶媒に含まれる水分はこれらの性能に
影響するため、少ない方が好ましい。
After the photosensitive resin composition of the present invention is dissolved in a solvent capable of dissolving each of the above-mentioned components, it is usually prepared, for example, with a pore size of 0.05
It is prepared as a solution by filtering with a filter of about μm to 0.2 μm. Examples of the solvent used herein include ethylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether acetate. -Methyl methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, toluene, xylene, cyclohexyl acetate, diacetone alcohol, N -Methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide and the like. It is. These solvents are used alone or in combination. The choice of the solvent is important because it affects the solubility in the photosensitive resin composition of the present invention, the applicability to a substrate, the storage stability, and the like. Further, since the water contained in the solvent affects these performances, it is preferable that the water content is small.

【0055】さらに本発明の感光性樹脂組成物は、メタ
ル等の金属不純物やクロルイオンなどの不純物成分を1
00ppb以下に低減しておくことが好ましい。これら
の不純物が多く存在すると、半導体デバイスを製造する
上で動作不良、欠陥、収率低下を招いたりするので好ま
しくない。
Further, the photosensitive resin composition of the present invention contains one or more metal impurities such as metal or an impurity component such as chlorine ion.
It is preferable to reduce it to 00 ppb or less. The presence of many of these impurities is not preferable because it causes operation failure, defects, and reduced yield in manufacturing a semiconductor device.

【0056】本発明の感光性樹脂組成物を基板上にスピ
ナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、プリ
ベーク(露光前加熱)し、所定のマスクを通して220
nm以下の波長の露光光で露光し、PEB(露光後ベー
ク)を行い現像することにより良好なレジストパターン
を得ることができる。ここで用いられる基板としては半
導体装置その他の製造装置において通常用いられる基板
であればよく、例えばシリコン基板、ガラス基板、非磁
性セラミックス基板などが挙げられる。また、これらの
基板上にさらに必要に応じて追加の層、例えばシリコン
酸化物層、配線用金属層、層間絶縁膜、磁性膜、反射防
止膜層などが存在してもよく、また各種の配線、回路な
どが作り込まれていてもよい。さらにまた、これらの基
板はレジスト膜の密着性を高めるために、常法に従って
疎水化処理されていてもよい。適当な疎水化処理剤とし
ては、例えば1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジ
シラザン(HMDS)などが挙げられる。
After the photosensitive resin composition of the present invention is applied on a substrate by a suitable application method such as a spinner or a coater, prebaked (pre-exposure heating) and passed through a predetermined mask.
A good resist pattern can be obtained by exposing with exposure light having a wavelength of nm or less, performing PEB (bake after exposure), and developing. The substrate used here may be a substrate usually used in a semiconductor device or other manufacturing apparatus, and examples thereof include a silicon substrate, a glass substrate, and a non-magnetic ceramic substrate. If necessary, additional layers such as a silicon oxide layer, a metal layer for wiring, an interlayer insulating film, a magnetic film, an antireflection film layer, and the like may be present on these substrates. , A circuit or the like may be built. Further, these substrates may be subjected to a hydrophobic treatment according to a conventional method in order to enhance the adhesion of the resist film. Suitable hydrophobizing agents include, for example, 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (HMDS).

【0057】基板上に塗布されるレジスト膜厚は、約
0.1〜10μmの範囲が好ましく、ArF露光の場合
は、約0.1〜1.5μm厚が推奨される。基板上に塗
布されたレジスト膜は、約60〜160℃の温度で約3
0〜300秒間プリベークするのが好ましい。プリベー
クの温度が低く、時間が短かければレジスト膜中の残留
溶剤が相対的に多くなり、密着性が劣化するなどの弊害
を生じるので好ましくない。また、逆にプリベークの温
度が高く、時間が長ければ、感光性樹脂組成物のバイン
ダー、光酸発生剤などの構成成分が分解するなどの弊害
が生じるので好ましくない。
The thickness of the resist applied on the substrate is preferably in the range of about 0.1 to 10 μm. In the case of ArF exposure, the thickness is preferably about 0.1 to 1.5 μm. The resist film applied on the substrate is heated at a temperature of about 60 to 160 ° C. for about 3 hours.
Prebaking is preferably performed for 0 to 300 seconds. If the pre-baking temperature is low and the time is short, the amount of residual solvent in the resist film becomes relatively large, and adverse effects such as deterioration of adhesion are caused, which is not preferable. On the other hand, if the prebaking temperature is high and the time is long, adverse effects such as decomposition of components such as the binder and the photoacid generator of the photosensitive resin composition are not preferred.

【0058】プリベーク後のレジスト膜を露光する装置
としては市販の紫外線露光装置、X線露光装置、電子ビ
ーム露光装置、KrFエキシマ露光装置、ArFエキシ
マ露光装置、F2エキシマ露光装置等が用いられ、特に
本発明ではArFエキシマレーザーを露光光源とする装
置が好ましい。露光後ベークは酸を触媒とする保護基の
脱離を生じさせる目的や定在波を消失させる目的、酸発
生剤などを膜中に拡散させる目的等で行われる。この露
光後ベークは先のプリベークと同様にして行うことがで
きる。例えば、ベーキング温度は約60〜160℃、好
ましくは約90〜150℃である。
As a device for exposing the resist film after prebaking, a commercially available ultraviolet light exposure device, X-ray exposure device, electron beam exposure device, KrF excimer exposure device, ArF excimer exposure device, F 2 excimer exposure device, etc. are used. Particularly, in the present invention, an apparatus using an ArF excimer laser as an exposure light source is preferable. The post-exposure bake is performed for the purpose of causing the elimination of the protecting group using an acid as a catalyst, for eliminating the standing wave, and for diffusing an acid generator or the like into the film. This post-exposure bake can be performed in the same manner as the previous pre-bake. For example, the baking temperature is about 60-160C, preferably about 90-150C.

【0059】本発明の感光性樹脂組成物の現像液として
は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ
類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン
類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第2ア
ミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の
第3アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン等のアルコールアミン類、水酸化テトラメチ
ルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアン
モニウム(TEAH)、トリメチルヒドロキシメチルア
ンモニウムヒドロキシド、トリエチルヒドロキシメチル
アンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチ
ルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム
塩、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−
[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシ
クロ−[4.3.0]−5−ノナン等の環状アミン類等
のアルカリ水溶液を使用することができる。
Examples of the developer for the photosensitive resin composition of the present invention include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate and aqueous ammonia, and primary amines such as ethylamine and n-propylamine. , Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), water Quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium oxide (TEAH), trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide, pyrrole, piperi Emissions, 1,8-diazabicyclo -
An aqueous alkaline solution such as a cyclic amine such as [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonane can be used.

【0060】更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール
類やケトン類などの親水性の有機溶剤やノニオン系や陰
イオン性界面活性剤及び陽イオン性界面活性剤や消泡剤
等を適当量添加しても使用することができる。これらの
添加剤は、レジストの性能を向上させる目的以外にも基
板との密着性を高めたり、現像液の使用量を低減させた
り、現像時の気泡に起因する欠陥を低減させる目的等で
アルカリ性水溶液に添加される。
Further, a suitable amount of a hydrophilic organic solvent such as alcohols or ketones, a nonionic or anionic surfactant, a cationic surfactant or an antifoaming agent may be added to the alkaline aqueous solution. Can be used. These additives may be used to improve the performance of the resist, increase the adhesion to the substrate, reduce the amount of developer used, or reduce defects caused by bubbles during development. Added to the aqueous solution.

【0061】[0061]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明がこれにより限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0062】合成例1(重合体a-1の合成) 温度計、撹拌装置を備えたガラス製反応容器にフェノー
ル282g(3モル)と触媒のエタンス ルホン酸8.2gを装入
し、撹拌しながら昇温して90℃に保った。次いでこれに
ジシクロペンタジエン132.2g(1モル)を4時間かけて滴下
した。滴下後、内温度を150℃まで昇温し、この温度で5
時間反応を行った。反応終了後、この粘調な反応溶液
を、真空下で内温160℃まで昇温し、未反応のフェノー
ル等を蒸留回収した。この蒸留残渣にトルエン500gを加
え、均一溶液とした後、静置したところ2層に分液し
た。下層の水層を抜き取り上層のトルエン層から真空下
でトルエンを留去させ、重合体A'を得た。収量は268gで
ありGPCで重量平均分子量を測定したところ4560であ
り、軟化点は128℃であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Polymer a-1) 282 g (3 mol) of phenol and 8.2 g of ethanesulfonic acid as a catalyst were charged into a glass reactor equipped with a thermometer and a stirrer, and stirred. The temperature was raised and kept at 90 ° C. Subsequently, 132.2 g (1 mol) of dicyclopentadiene was added dropwise over 4 hours. After dropping, raise the internal temperature to 150 ° C, and
A time reaction was performed. After completion of the reaction, the viscous reaction solution was heated to an internal temperature of 160 ° C. under vacuum, and unreacted phenol and the like were recovered by distillation. 500 g of toluene was added to the distillation residue to form a homogeneous solution, and then the mixture was allowed to stand, and then separated into two layers. The lower aqueous layer was removed, and toluene was distilled off from the upper toluene layer under vacuum to obtain a polymer A ′. The yield was 268 g, and the weight average molecular weight measured by GPC was 4560. The softening point was 128 ° C.

【0063】この重合体A'100gをブタノール200gに溶解
した溶液及びケイソウ土を担体とするニッケル触媒3gを
内容積が1Lのオートクレーブ中に入れ窒素で数回、次い
で水素で数回置換した後、水素圧を50kg/cm2として撹拌
しながら昇温し、200℃で8時間保持した。冷却後、反応
溶液から濾過によって触媒を除き、濾液を10重量倍量の
水に滴下してポリマーを析出させた。この析出したポリ
マーを集め、50℃で減圧乾燥して90gの重合体A"を得
た。重合体A"の重量平均分子量は4790であり、フェノー
ル核の水素化の割合をIRとNMRにより算出したところ、9
5%であった。
A solution obtained by dissolving 100 g of this polymer A ′ in 200 g of butanol and 3 g of a nickel catalyst having diatomaceous earth as a carrier were placed in an autoclave having an internal volume of 1 L, and were replaced several times with nitrogen and then several times with hydrogen. The temperature was raised while stirring at a hydrogen pressure of 50 kg / cm 2 and maintained at 200 ° C. for 8 hours. After cooling, the catalyst was removed from the reaction solution by filtration, and the filtrate was dropped into 10 times by weight of water to precipitate a polymer. The precipitated polymer was collected and dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain 90 g of polymer A ″.
Was. The weight average molecular weight of the polymer A "was 4790, and the hydrogenation ratio of the phenol nucleus was calculated by IR and NMR.
5%.

【0064】つぎに、3つ口フラスコに重合体A"47gと1,
2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物38gを 入れTHF300
mlに溶解し、ソディウムハイドライド19gをゆっくり滴
下し、40℃で6時間反応させた。反応後、水に晶析し、
未反応を除去した後、濾過し50℃で減圧乾燥し、重合体
A'''を56g得た。 重合体A'''の重量平均分子量は6200で
あつた。さらに、重合体A'''20gをチオニルクロライド2
1mlの混合物を1時間還流した。過剰のチオニルクロリド
を除去し、得られた固体をTHF90mlに溶解し、カリウム-
t-ブトキシド8gを徐々に加え、反応混合物を6時間還流
し、冷却し次いで水中に注いだ。得られた固体を濾過し
て集め、水で洗い減圧下で乾燥した。この精製物をn-ヘ
キサンで再結晶し、本発明の重合体(a-1)を得た。重合
体(a-1)の重量平均分子量は6570であり分散度は3.1であ
った。
Next, 47 g of polymer A "and 1,1 were added to a three-necked flask.
Add 38 g of 2-cyclohexanedicarboxylic anhydride to THF300
Then, 19 g of sodium hydride was slowly added dropwise and reacted at 40 ° C. for 6 hours. After the reaction, crystallized in water,
After removing unreacted components, the mixture was filtered and dried under reduced pressure at 50 ° C. to obtain a polymer.
56 g of A '''was obtained. The weight average molecular weight of the polymer A ′ ″ was 6,200. Further, 20 g of the polymer A '''was added to thionyl chloride 2
1 ml of the mixture was refluxed for 1 hour. Excess thionyl chloride was removed, and the obtained solid was dissolved in 90 ml of THF, and potassium-
8 g of t-butoxide were added slowly and the reaction mixture was refluxed for 6 hours, cooled and poured into water. The resulting solid was collected by filtration, washed with water and dried under reduced pressure. The purified product was recrystallized from n-hexane to obtain a polymer (a-1) of the present invention. The weight average molecular weight of the polymer (a-1) was 6,570, and the degree of dispersion was 3.1.

【0065】合成例2(重合体a-3の合成) 合成例1における1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水
物を3,6-エンドメチレン-4,5-ジヒドロ-1,2,3,6-テトラ
ヒドロフタル酸無水物に変えた以外は、合成例1と同様
にして本発明の重合体(a-3)を得た。重合体(a-3)の重量
平均分子量は6890であり分散度は3.1であった 。
Synthesis Example 2 (Synthesis of Polymer a-3) The 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride in Synthesis Example 1 was replaced with 3,6-endomethylene-4,5-dihydro-1,2,3,6- A polymer (a-3) of the present invention was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that tetrahydrophthalic anhydride was used. The weight average molecular weight of the polymer (a-3) was 6,890 and the degree of dispersion was 3.1.

【0066】合成例3(重合体a-11の合成) 合成例1で得られた重合体A'''20gをTHF80gに溶解し、反
応試薬として3,4-ジヒドロ-2H-ピラン4.9gを反応させ、
ヘキサンを用いて凝固させ、本発明の重合体(a-11)を得
た。重合体(a-11)の重量平均分子量は6770であり分散度
は3.1であった。
Synthesis Example 3 (Synthesis of Polymer a-11) 20 g of Polymer A ″ ′ obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 80 g of THF, and 4.9 g of 3,4-dihydro-2H-pyran was added as a reaction reagent. React
The solid was coagulated with hexane to obtain a polymer (a-11) of the present invention. The weight average molecular weight of the polymer (a-11) was 6,770, and the degree of dispersion was 3.1.

【0067】合成例4(重合体a-23の合成) 合成例1における出発原料のフェノールをα-ナフトール
に変えた以外は、合成例1と同様 にして反応させ、本発
明の重合体(a-23)を得た。重合体(a-23)の重量平均分
子量は4390 であり分散度は2.7であった。
Synthesis Example 4 (Synthesis of Polymer a-23) The reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the starting material phenol in Synthesis Example 1 was changed to α-naphthol, and the polymer (a) of the present invention was synthesized. -23). The weight average molecular weight of the polymer (a-23) was 4,390, and the dispersity was 2.7.

【0068】合成例5(酸分解性低分子化合物aの合成) コール酸122.7g(0.3モル)とチオニルクロラ
イド120mlの混合物を1時間還流した。過剰のチオ
ニルクロリドを除去し、得られた固体をテトラヒドロフ
ラン150mlに溶かし、カリウム−t−ブシトキシド
40g(0.35モル)を徐々に加え、反応混合物を6
時間還流した後、冷却し、水中に注いだ。得られた固体
を濾過して集め、水で洗い減圧下で乾燥した。この粗製
物をn−ヘキサンで再結晶し70%の収率でコール酸−
t−ブチル(下記式)を得た。
Synthesis Example 5 (Synthesis of acid-decomposable low molecular weight compound a) A mixture of 122.7 g (0.3 mol) of cholic acid and 120 ml of thionyl chloride was refluxed for 1 hour. Excess thionyl chloride was removed, the resulting solid was dissolved in 150 ml of tetrahydrofuran, 40 g (0.35 mol) of potassium tert-bucitoxide was gradually added, and the reaction mixture was added to 6 parts.
After refluxing for an hour, the mixture was cooled and poured into water. The resulting solid was collected by filtration, washed with water and dried under reduced pressure. The crude product was recrystallized from n-hexane to give cholic acid with a yield of 70%.
As a result, t-butyl (the following formula) was obtained.

【0069】[0069]

【化7】 Embedded image

【0070】合成例6 重合体(b-1)の合成:比較例 特開平9-325498号公報に開示する合成例1の記載の方法
に従って、1-シクロヘキシル-3-カルボン酸とt-ブチル
メタクリレートの共重合体を得た。
Synthesis Example 6 Synthesis of Polymer (b-1): Comparative Example According to the method described in Synthesis Example 1 disclosed in JP-A-9-325498, 1-cyclohexyl-3-carboxylic acid and t-butyl methacrylate Was obtained.

【0071】合成例7 重合体(b-2)の合成:比較例 特開平9-325498号公報に開示する合成例6の記載の方法
に従って、ノルボルネンジカルボン酸 とt-ブチルメタ
クリレートとメチルアクリレートの共重合体を得た。
Synthesis Example 7 Synthesis of Polymer (b-2): Comparative Example According to the method described in Synthesis Example 6 disclosed in JP-A-9-325498, a copolymer of norbornene dicarboxylic acid, t-butyl methacrylate and methyl acrylate was used. A polymer was obtained.

【0072】実施例1〜4、比較例1〜4 (感光性樹脂組成物の調整)感光性樹脂成分を調整するに
当たって、表-1に記載した成分、即ち、合成例1〜4で合
成した重合体(a-1)、(a-3)、(a-11)、(a-23)、または合
成例6,7で合成した重合体(b-1)、(b-2)、光酸発生剤と
してトリフェニルスルホニウムトリフレート(PAG-1)、
合成例5で合成した酸分解性低分子化合物a、含窒素塩基
性化合物、界面活性剤及び溶剤の各成分を用いた。表-1
で点線が付されているものは、その成分を用いなかった
ことを意味する。各成分を混合後、0.1μmのテフロンフ
ィルターにより濾過して感光性樹脂組成物を調製した。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 (Preparation of Photosensitive Resin Composition) In preparing the photosensitive resin component, the components shown in Table 1 were synthesized, that is, synthesized in Synthesis Examples 1 to 4. Polymers (a-1), (a-3), (a-11), (a-23), or the polymers (b-1), (b-2), light synthesized in Synthesis Examples 6 and 7 Triphenylsulfonium triflate (PAG-1) as an acid generator,
The components of the acid-decomposable low-molecular compound a synthesized in Synthesis Example 5, a nitrogen-containing basic compound, a surfactant, and a solvent were used. table 1
The one with a dotted line means that the component was not used. After mixing the components, the mixture was filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a photosensitive resin composition.

【0073】用いられた場合の各成分の量は、下記の通
りである。 重合体 9.0g 光酸発生剤 0.10g 酸分解性低分子化合物a 1.0g 含窒素塩基性化合物 0.01g 界面活性剤 0.003g 溶剤 55.12g
The amounts of each component when used are as follows. Polymer 9.0g Photoacid generator 0.10g Acid-decomposable low molecular weight compound a 1.0g Nitrogen-containing basic compound 0.01g Surfactant 0.003g Solvent 55.12g

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】PAG-1:トリフェニルスルホニウムトリフレ
ート N-1:1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン N-2:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン N-3:1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン W-1:メガファックF176(大日本インキ(株)製)(フッ素系
界面活性剤) W-2:メガファックR08(大日本インキ(株)製)(フッ素系
及びシリコン系界面活性剤) S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト S-2:乳酸エチル このように調製された感光性樹脂組成物につき、下記方
法により現像欠陥数、レジストの画像性能、ドライエッ
チング耐性を評価した。現像欠陥の評価結果を表2に、
画像性能の 評価結果を表3に、ドライエッチング耐性の
評価結果を表4に示した。
PAG-1: triphenylsulfonium triflate N-1: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene N-2: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene N- 3: 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane W-1: Megafac F176 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) (fluorinated surfactant) W-2: Megafac R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.) S-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate S-2: Ethyl lactate For the photosensitive resin composition thus prepared, the number of development defects and the image of the resist were determined by the following method. The performance and dry etching resistance were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of development defects.
Table 3 shows the evaluation results of the image performance, and Table 4 shows the evaluation results of the dry etching resistance.

【0076】(現像欠陥の評価方法) (1)現像欠陥数-I 感光性樹脂組成物をスピンコーターによりヘキサメチル
ジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し
140℃で90秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.5
0μmのレジスト膜を形成させた。このレジスト膜に対
し、マスクを通してArFエキシマレーザー光で 露光し、
露光後直ぐに140℃で90秒間ホットプレート上で加熱し
た。更に2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンス
した後乾燥した。このようにして得られたパターンの形
成されたサンプルをKLAテンコール(株)製KLA2112機によ
り現像欠陥数を測定した(Threshold12 ,Pixcel Size=0.
39)。
(Method of Evaluating Development Defects) (1) Number of Development Defects-I The photosensitive resin composition was uniformly applied to a hexamethyldisilazane-treated silicon substrate by a spin coater.
Heat and dry on a hot plate at 140 ° C for 90 seconds.
A 0 μm resist film was formed. The resist film is exposed to ArF excimer laser light through a mask,
Immediately after exposure, heating was performed on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds. The film was further developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and dried. The sample on which the pattern thus obtained was formed was measured for the number of development defects using a KLA2112 machine manufactured by KLA Tencor Co., Ltd. (Threshold 12, Pixel Size = 0.
39).

【0077】(2)現像欠陥数-II 上記(1)現像欠陥数-Iにおいて、露光しない以外は、加
熱、現像、リンス、乾燥したサンプルについて同様に行
い現像欠陥数を測定した。
(2) Number of Development Defects-II In the above (1) Number of Development Defects-I, the number of development defects was measured in the same manner as for the sample heated, developed, rinsed and dried except that no exposure was performed.

【0078】(画像評価法)上記(1)現像欠陥数-Iと同様
に、0.50μmのレジスト膜を形成し、この膜について、
露 光、加熱、現像、リンス、乾燥した。その後、膜厚
を膜厚計により測定し、残膜率を測定した。さらに、形
成された0.20μm ラインパターンを走査型電子顕微鏡で
観察し、プロファイルを調べた。矩形な形状をしている
ものを○で表し、そうでないものを△で表した。解像力
は0.30μmのマスクパターン を再現する露光量における
限界解像力を示す。
(Image Evaluation Method) A resist film of 0.50 μm was formed in the same manner as in (1) Number of Development Defects-I above.
Exposure, heating, development, rinsing and drying. Thereafter, the film thickness was measured with a film thickness meter, and the residual film ratio was measured. Further, the formed 0.20 μm line pattern was observed with a scanning electron microscope to examine the profile. Those having a rectangular shape were represented by ○, and those not being represented by △. The resolving power indicates the limiting resolving power at the exposure dose that reproduces a 0.30 μm mask pattern.

【0079】(耐ドライエッチング性の測定)表1におけ
る各感光性樹脂組成物を孔径0.1μmのテフロンフィルタ
ーにより濾過した。スピンコーターにてシリコン基板上
に均一に塗布し、130℃で90秒間ホットプレ ート上で加
熱乾燥を行い、0.70μmのレジスト膜を形成させた。得
られた膜をULVAC製リアクティブイオンエッチング装置
(CSE-1110)を用いて、CF4/O2(8/2)のガスに対するエッ
チ ング速度を測定した。その結果を下記表4に示す。
(Measurement of Dry Etching Resistance) Each photosensitive resin composition in Table 1 was filtered with a Teflon filter having a pore diameter of 0.1 μm. The composition was uniformly applied on a silicon substrate by a spin coater, and dried by heating on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds to form a 0.70 μm resist film. ULVAC reactive ion etching system
Using (CSE-1110), the etching rate for CF 4 / O 2 (8/2) gas was measured. The results are shown in Table 4 below.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】[0081]

【表3】 [Table 3]

【0082】[0082]

【表4】 [Table 4]

【0083】表2の結果から明らかなように、本発明の
感光性樹脂組成物は、いづれも現像欠陥が極めて少なか
った。一方(C)含窒素塩基性化合物及び/または(D)界面
活性剤を用いない比較例1,2は現像欠陥が劣っていた。
表3の結果から明らかなように、本発明の感光性樹脂組
成物は、いづれも残膜率、解像力、プロファイルが極め
て優れていた。一方、比較例3,4は特に解像力,プロファ
イルが劣っていた。表4の結果から明らかなように、本
発明の感光性樹脂組成物は、いづれもドライエッチング
耐性が優れていた。一方、比較例3,4はそれが劣ってい
た。
As is evident from the results in Table 2, the photosensitive resin compositions of the present invention had very few development defects. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2, which did not use (C) a nitrogen-containing basic compound and / or (D) a surfactant, had poor development defects.
As is evident from the results in Table 3, the photosensitive resin compositions of the present invention were all excellent in residual film ratio, resolution, and profile. On the other hand, Comparative Examples 3 and 4 were particularly inferior in resolution and profile. As is clear from the results in Table 4, the photosensitive resin compositions of the present invention were all excellent in dry etching resistance. On the other hand, Comparative Examples 3 and 4 were inferior.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上示したことから明らかな様に、本発
明のポジ型感光性樹脂組成物は、現像欠陥が極めて少な
く、特にArFエキシマレーザー光を露光光源とする場
合、良好な残膜率、パターンプロファイル、解像力を示
す。しかも耐ドライエッチング性にも優れるため半導体
素子製造に必要な微細パターンの形成に有効に用いるこ
とが可能である。
As is apparent from the above description, the positive photosensitive resin composition of the present invention has very few development defects, and has a good residual film ratio especially when an ArF excimer laser beam is used as an exposure light source. , Pattern profile and resolution. Moreover, since it has excellent dry etching resistance, it can be effectively used for forming a fine pattern required for manufacturing a semiconductor device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青合 利明 静岡県榛原郡吉田町川尻4000番地 富士写 真フイルム株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA02 AA09 AB16 AC06 AD03 BE07 BE08 CB06 CB55 CC04 CC20  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshiaki Aoi 4,000 Kawajiri, Yoshida-cho, Haibara-gun, Shizuoka Prefecture F-term in Fujisha Shin Film Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)活性光線により酸を発生する化合
物、(B)下記一般式(I)で表される部分構造を有する重
合体(C)含窒素塩基性化合物、並びに(D)フッ素系及び/
またはシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とす
るポジ型感光性樹脂組成物。 【化1】 (上記一般式(I)において、R1〜R4 は、各々独立
に、水素原子、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、
アルコキシ基、置換アルキル基、置換アルコキシ基、環
状アルキル基を表す。また、R1とR3あるいはR2とR4
とが結合して環を形成しても良い。Xは、炭素数が2か
ら20個の2価の有機残基を表す。R5は、水素原子、
アルキル基、置換アルキル基、環状アルキル基、置換環
状アルキル基、又は−COOR5で酸の作用により分解
する基を構成する基を表す。Zは、炭素原子とともにシ
クロヘキサン環又はデカリン環を形成する原子群を表
す。)
1. A compound which generates an acid by actinic rays, (B) a polymer having a partial structure represented by the following general formula (I), (C) a nitrogen-containing basic compound, and (D) fluorine. System and /
Alternatively, a positive photosensitive resin composition containing a silicon-based surfactant. Embedded image (In the general formula (I), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group,
Represents an alkoxy group, a substituted alkyl group, a substituted alkoxy group, or a cyclic alkyl group. Also, R 1 and R 3 or R 2 and R 4
And may combine with each other to form a ring. X represents a divalent organic residue having 2 to 20 carbon atoms. R 5 is a hydrogen atom,
Represents an alkyl group, a substituted alkyl group, a cyclic alkyl group, a substituted cyclic alkyl group, or a group constituting a group which is decomposed by the action of an acid at —COOR 5 . Z represents a group of atoms forming a cyclohexane ring or a decalin ring together with the carbon atoms. )
【請求項2】 前記(B)の重合体が、酸の作用により分
解する基を有することを特徴とする請求項1に記載のポ
ジ型感光性樹脂組成物。
2. The positive photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the polymer (B) has a group that is decomposed by the action of an acid.
【請求項3】 酸の作用により分解しうる基を有し、ア
ルカリ溶解性が酸の作用により増大する、分子量が2000
以下の低分子酸分解性溶解阻止化合物を含むことを特徴
とする請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
3. A compound having a group decomposable by the action of an acid, having an alkali solubility increased by the action of an acid, and having a molecular weight of 2,000.
2. The positive photosensitive resin composition according to claim 1, comprising the following low molecular weight acid-decomposable dissolution inhibiting compound.
【請求項4】 活性光線が220nm以下の波長の遠紫外光
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
のポジ型感光性樹脂組成物。
4. The positive photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the actinic ray is deep ultraviolet light having a wavelength of 220 nm or less.
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