JP2000330287A - Resin for resist, resist composition and pattern forming method using same - Google Patents

Resin for resist, resist composition and pattern forming method using same

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JP2000330287A JP11224538A JP22453899A JP2000330287A JP 2000330287 A JP2000330287 A JP 2000330287A JP 11224538 A JP11224538 A JP 11224538A JP 22453899 A JP22453899 A JP 22453899A JP 2000330287 A JP2000330287 A JP 2000330287A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resin for a resist excellent in transparency of short- wavelength light, having high dry etching resistance and capable of forming a resist pattern having good adhesion and resolution by alkali development, to obtain a resist composition and to provide a pattern forming method using the resist composition. SOLUTION: The resin for a resist has a structure having a bridged alicycle and at least two oxygen-containing polar groups bonding to the tertiary carbon position of the bridged alicycle. The resist composition contains at least the resin and a photo-acid generating agent.

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】レジスト用樹脂、レジスト組
成物及びパターン形成方法に関する。
The present invention relates to a resist resin, a resist composition, and a pattern forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIを始めとする電子部品の製造プロ
セスでは、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技
術が採用されている。すなわち、まずレジスト液を基板
などの上に塗布してレジスト膜を成膜し、次いで得られ
たレジスト膜に対してパターン光の露光を行なった後、
アルカリ現像等の処理を施してレジストパターンを形成
する。続いて、このレジストパターンを耐エッチングマ
スクとして露出した基板などの表面をドライエッチング
することで、微細な幅の線や開孔部を形設し、最後にレ
ジストをアッシング除去するというものである。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing electronic components such as LSIs, a fine processing technique utilizing photolithography is employed. That is, first, a resist solution is applied on a substrate or the like to form a resist film, and then the obtained resist film is exposed to pattern light,
A resist pattern is formed by performing processing such as alkali development. Subsequently, the surface of the exposed substrate or the like is dry-etched using the resist pattern as an etching-resistant mask to form fine-width lines and openings, and finally, the resist is removed by ashing.

【0003】したがって、ここで用いられるレジストに
は、一般に高いドライエッチング耐性が求められる。こ
ういった観点から、これまでは芳香族化合物を含有する
レジストが広く用いられてきており、具体的にはアルカ
リ可溶性であるノボラック樹脂などをベース樹脂とした
ものが数多く開発されている。
Accordingly, the resist used here is generally required to have high dry etching resistance. From such a viewpoint, resists containing an aromatic compound have been widely used so far, and specifically, a large number of resists using an alkali-soluble novolak resin or the like as a base resin have been developed.

【0004】一方LSIなどの高密度集積化に伴い、上
述したような微細加工技術は近年サブハーフミクロンオ
ーダーにまで及んでおり、今後こうした微細化はさらに
顕著になることが予想されている。このため、フォトリ
ソグラフィーにおける光源の短波長化が進行しており、
現在波長193nmのArFエキシマレーザ光や波長2
18nmのYAGレーザの5倍高調波光による微細なレ
ジストパターンの形成が試みられている。
[0004] On the other hand, with the high-density integration of LSIs and the like, the above-mentioned fine processing technology has recently reached the sub-half micron order, and it is expected that such miniaturization will become more remarkable in the future. For this reason, the wavelength of light sources in photolithography has been shortened,
ArF excimer laser light with a wavelength of 193 nm or wavelength 2
Attempts have been made to form a fine resist pattern using fifth harmonic light of an 18 nm YAG laser.

【0005】しかしこれまでに一般的であった芳香族化
合物を含有する樹脂をベース樹脂としたレジストでは、
上述した通りの短波長光に対してベンゼン核での光吸収
が大きい傾向がある。したがってレジストパターンを形
成しようとすると、露光時にレジスト膜の基板側にまで
光を充分に到達させることが難しく、結果的にパターン
形状の良好なパターンを高感度、高精度で形成すること
は困難であった。
[0005] However, in the case of a resist which has been generally used so far and is made of a resin containing an aromatic compound as a base resin,
As described above, light absorption by the benzene nucleus tends to be large for short-wavelength light. Therefore, when trying to form a resist pattern, it is difficult to sufficiently reach light to the substrate side of the resist film during exposure, and as a result, it is difficult to form a pattern having a good pattern shape with high sensitivity and high precision. there were.

【0006】このような背景を受け、ArFエキシマレ
ーザ光やYAGレーザの5倍高調波光を用いたフォトリ
ソグラフィーにも適した透明性の高いレジスト樹脂の開
発が強く望まれている。
Against this background, development of a highly transparent resist resin suitable for photolithography using ArF excimer laser light or fifth harmonic light of YAG laser is strongly desired.

【0007】最近はこのような点から芳香族化合物にか
わり脂環式化合物を含有するレジストが注目されてお
り、例えば特開平4−39665号公報には、ドライエ
ッチング耐性、短波長光に対する透明性とも良好なレジ
ストとして、有橋脂環化合物であるアダマンタンを有す
る化合物を他のアクリル系化合物と共重合させることで
重合体にアルカリ溶解性を付与し、アルカリ現像でレジ
ストパターンを形成した例が示されている。
In view of the above, a resist containing an alicyclic compound instead of an aromatic compound has recently attracted attention. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-39665 discloses a dry etching resistance and a transparency to short wavelength light. As a good resist, a compound having adamantane, which is a bridged alicyclic compound, was copolymerized with another acrylic compound to impart alkali solubility to the polymer, and a resist pattern was formed by alkali development. Have been.

【0008】また、有橋脂環化合物のうち5員環を示す
脂環化合物として特開平7−199467号公報に示さ
れたようなトリシクロデカニル構造を有するレジスト材
料が知られている。
Further, a resist material having a tricyclodecanyl structure as disclosed in JP-A-7-199467 is known as an alicyclic compound having a 5-membered ring among the bridged alicyclic compounds.

【0009】しかしながら、これら脂環式化合物を含有
するレジストについてアルカリ現像でレジストパターン
を形成する場合、アダマンタン骨格のような脂環式構造
は疎水性が大変大きいため、アルカリ溶解性を付与する
基との間でアルカリ溶解性が大きく相違し、様々な問題
が発生する。
However, when a resist pattern containing these alicyclic compounds is formed by alkali development using an alicyclic structure such as an adamantane skeleton, the alicyclic structure has a very high hydrophobicity. Greatly differ in alkali solubility, and various problems occur.

【0010】例えば、現像時にレジスト膜の所定の領域
の溶解・除去が不均一なものとなり解像性の低下を招く
一方、レジストパターンの現像後の膨潤からくる解像性
低下や、レジスト膜が残存するはずの領域でも部分的な
溶解が生じてクラックや表面あれが生じる。また、レジ
スト膜と基板との界面にアルカリ溶液が浸透して、レジ
ストパターンが剥離することもしばしばある。さらに、
重合体において脂環式構造を有する部分とアルカリ溶解
性を付与する基、例えばカルボン酸基部分との相分離が
進みやすく、均一なレジスト液が調製され難いうえその
塗布性も充分ではない。
For example, during the development, the dissolution / removal of a predetermined region of the resist film becomes non-uniform, resulting in a decrease in resolution. On the other hand, a decrease in resolution due to swelling after development of the resist pattern, Even in the region that should remain, partial dissolution occurs, causing cracks and surface roughness. In addition, the alkaline solution often permeates the interface between the resist film and the substrate, and the resist pattern is often stripped. further,
In the polymer, the phase separation between a portion having an alicyclic structure and a group imparting alkali solubility, for example, a carboxylic acid group portion, easily proceeds, and it is difficult to prepare a uniform resist solution, and its coatability is not sufficient.

【0011】これらの脂環化合物の疎水性を減少するた
めに、脂環化合物に、COOH基やOH基などの極性基
を導入することが知られており、(特開平10−830
76号公報、特開平7−252324号公報、特開平9
−221519号公報)、これらの何れの化合物におい
ても、溶解性がかなり改善されることが知られてきてい
る。
In order to reduce the hydrophobicity of these alicyclic compounds, it has been known to introduce a polar group such as a COOH group or an OH group into the alicyclic compound (JP-A-10-830).
76, JP-A-7-252324, JP-A-9
It has been known that the solubility of any of these compounds is considerably improved.

【0012】しかしながら、これらの脂環化合物は、C
OOH基ないしOH基は、脂環の2級以下の炭素位に結
合した構造を有しておりレジスト内の他の置換基との副
次反応が多く、あるいはガラス転移温度が低く、解像性
低下や現像後のパターン膨潤を生じやすいという問題が
あった。
However, these alicyclic compounds are
The OOH group or OH group has a structure bonded to a secondary or lower carbon position of the alicyclic ring, and has many side reactions with other substituents in the resist, or has a low glass transition temperature and a high resolution. There has been a problem that the pattern tends to be reduced and the pattern swells after development.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような問題を解決して、短波長光に対する透明性が優れ
るとともに高いドライエッチング耐性を備え、かつアル
カリ現像で密着性、解像性の良好なレジストパターンを
形成することのできるレジスト組成物を構成するレジス
ト用樹脂、レジスト組成物、パターン形成方法を提供す
ることを目的としている。
Accordingly, the present invention solves such a problem and has excellent transparency to short-wavelength light, high dry etching resistance, and adhesion and resolution by alkali development. An object of the present invention is to provide a resist resin, a resist composition, and a method for forming a pattern, which constitute a resist composition capable of forming a good resist pattern.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、有橋脂環を有
しかつ少なくとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の
3級炭素位に結合した構造を含むレジスト用樹脂であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a resist resin having a structure having a bridged alicyclic ring and having at least two oxygen-containing polar groups bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring. is there.

【0015】また本発明は、有橋脂環を有しかつ少なく
とも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に
結合した構造を含むモノマーの重合体又は縮合体よりな
るレジスト用樹脂である。
The present invention also comprises a polymer or condensate of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring. It is a resin for resist.

【0016】また、本発明は、前記レジスト用樹脂と、
光酸発生剤とを少なくとも含むことを特徴とするレジス
ト組成物である。
Further, the present invention provides the resist resin,
A resist composition comprising at least a photoacid generator.

【0017】また、本発明は、基板上に前記レジスト組
成物を塗布する工程、塗布されたレジスト組成物をパタ
ーン露光する工程、及び露光されたレジスト組成物を現
像する工程を少なくとも具備することを特徴とするパタ
ーン形成方法である。
Further, the present invention comprises at least a step of applying the resist composition on a substrate, a step of patternwise exposing the applied resist composition, and a step of developing the exposed resist composition. This is a characteristic pattern forming method.

【0018】以下に、本発明の作用効果を説明する。The operation and effect of the present invention will be described below.

【0019】すなわち、本発明においては、レジスト組
成物のベース樹脂として、有橋脂環を有し前記有橋脂環
の3級炭素位に含酸素極性基を有する構造を含む樹脂を
使用するものである。
That is, in the present invention, a resin having a structure having a bridged alicyclic ring and having an oxygen-containing polar group at the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring is used as the base resin of the resist composition. It is.

【0020】前記含酸素極性基は、従来例の如く2級炭
素位や1級炭素位に付加された場合に比べ、炭素の周り
の動きが制限される。例えば、3級炭素位にヒドロキシ
ル基が導入された有橋脂環を有する樹脂を考えると、前
記ヒドロキシル基が結合した炭素に対して、前記ヒドロ
キシル基は回転方向しか自由度がなく分子運動が小さ
い。これに対し、2級以下の炭素にヒドロキシル基が導
入された場合、回転だけでなく平行方向にも自由度があ
り分子運動が大きい。
The movement of the oxygen-containing polar group around carbon is restricted as compared with the case where the oxygen-containing polar group is added to the secondary carbon position or the primary carbon position as in the conventional example. For example, when considering a resin having a bridged alicyclic ring in which a hydroxyl group is introduced at the tertiary carbon position, the hydroxyl group has only a rotational degree of freedom and a small molecular motion with respect to the carbon to which the hydroxyl group is bonded. . On the other hand, when a hydroxyl group is introduced into a secondary or lower carbon, there is a degree of freedom not only in rotation but also in a parallel direction, and the molecular motion is large.

【0021】したがって有橋脂環を有し前記有橋脂環の
3級炭素位に含酸素極性基が導入された構造を有する樹
脂をレジスト組成物のベース樹脂として用いると、自由
体積が減少するため、ガラス転移温度(Tg)が高くな
り、結果として解像性が高くなる。
Therefore, when a resin having a bridged alicyclic ring and having a structure in which an oxygen-containing polar group is introduced at the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring is used as the base resin of the resist composition, the free volume decreases. Therefore, the glass transition temperature (Tg) increases, and as a result, the resolution increases.

【0022】実際、有橋脂環の2級の炭素位にOH基が
導入された構造を有する樹脂と有橋脂環の3級の炭素位
にOH基の導入された構造を有する樹脂を比較するとT
gが少なくとも10〜20℃以上も高くなることがわか
る。さらに、これまで公知の化合物に良く見られるヒド
ロキシメチルトリシクロデカニルアクリレート系のよう
な、脂環骨格にメチレンを介してOH基が導入されてい
る場合、さらにTgが10〜20℃程度減少するためそ
の差はより明確になる。
In fact, a comparison is made between a resin having a structure in which an OH group is introduced at the secondary carbon position of a bridged alicyclic ring and a resin having a structure having an OH group introduced at the tertiary carbon position of a bridged alicyclic ring. Then T
It can be seen that g increases by at least 10 to 20 ° C. or more. Further, when an OH group is introduced into the alicyclic skeleton via methylene, such as a hydroxymethyltricyclodecanyl acrylate system commonly found in known compounds, the Tg is further reduced by about 10 to 20 ° C. So the difference becomes clearer.

【0023】さらに、前述の如く分子運動が小さいこと
に起因して、未露光部に現像液が浸透しづらいため、パ
ターンの膨潤を引き起こしにくい。
Further, as described above, since the developer does not easily penetrate into the unexposed portions due to the small molecular motion, the pattern does not easily swell.

【0024】また、本発明に係る樹脂は、有橋脂環の3
級炭素位に導入された含酸素極性基を2個以上有してい
なければならない。これらの基は基板との密着性の向上
とアルカリ可溶性の向上というレジストにとって重要な
役目をになっている。これらの基は3級炭素位に結合し
ているため、自由度が回転方向しかなく横を向くことが
できない。このため、主鎖に対して外側を向く確率が高
い。そのため、この樹脂に接するアルカリ溶媒には親和
性が高くなり、基板に対しては密着性が高くなるのであ
る。
Further, the resin according to the present invention comprises a bridged alicyclic 3
It must have at least two oxygen-containing polar groups introduced at the secondary carbon position. These groups play an important role for the resist in improving the adhesion to the substrate and improving the alkali solubility. Since these groups are bonded to the tertiary carbon position, the degree of freedom is limited to the direction of rotation, and they cannot be turned sideways. For this reason, there is a high probability of facing outward with respect to the main chain. Therefore, the affinity for the alkali solvent in contact with the resin is high, and the adhesion to the substrate is high.

【0025】また、2級以下の炭素位に結合した含酸素
極性基特にOH基とCOOH基は、反応性が高いため、
加熱などに伴う副次的な架橋反応などを生じやすいとい
う欠点もあり、特にポジ型化学増幅レジストの場合、加
熱プロセス時にパターン形成できなくなりやすいという
決定的問題があった。この傾向は樹脂構造内に酸無水物
構造を有する場合、さらに顕著になりうる。
The oxygen-containing polar group bonded to the secondary or lower carbon position, in particular, the OH group and the COOH group have high reactivity.
There is also a disadvantage that secondary cross-linking reaction or the like is easily caused by heating or the like. Particularly, in the case of a positive chemically amplified resist, there is a decisive problem that a pattern cannot be easily formed during a heating process. This tendency can be even more pronounced when the resin structure has an acid anhydride structure.

【0026】しかしながら、本発明の如く3級炭素位に
結合した含酸素極性基は反応性が低く加熱などに伴う副
次的な架橋反応が生じにくいので上記の如くの問題は生
じない。
However, the oxygen-containing polar group bonded to the tertiary carbon position as in the present invention has low reactivity and is unlikely to cause a secondary crosslinking reaction due to heating or the like, so that the above-mentioned problems do not occur.

【0027】よって、本発明によれば、短波長光に対す
る透明性が優れるとともに高いドライエッチング耐性を
備え、かつアルカリ現像で密着性、解像性の良好なレジ
ストパターンを形成することができる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to form a resist pattern having excellent transparency to short-wavelength light, high dry etching resistance, and good adhesion and resolution by alkali development.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明に係るレジスト組成物は少
なくともレジスト用樹脂と、光酸発生剤を主成分とする
ものである。以下に各成分毎に詳細に説明する。 <レジスト用樹脂>以下、本発明に係るレジスト用樹脂
について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The resist composition according to the present invention comprises at least a resist resin and a photoacid generator as main components. Hereinafter, each component will be described in detail. <Resin for Resist> Hereinafter, the resin for resist according to the present invention will be described.

【0029】本発明に係る樹脂は、少なくとも有橋脂環
を有しかつ少なくとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂
環の3級炭素位に結合した構造を主鎖又は側鎖中に含
む。
The resin according to the present invention has a structure having at least a bridged alicyclic ring and at least two oxygen-containing polar groups bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring in a main chain or a side chain. Including.

【0030】本発明に係る樹脂は、有橋脂環を有する。
前記有橋脂環としては、一般式C2n(nは3以上
の整数)で表される環状シクロ化合物や環状ビシクロ化
合物の橋かけ化合物や、縮合環化合物などが挙げられ
る。具体的には、シクロブタン環、シクロペンタン環、
シクロヘキサン環、シクロヘプタン環に橋かけ炭化水素
が導入されたもの、スピロヘプタン、スピロオクタンな
どのスピロ環、ノルボルナン環、アダマンタン環、ボル
ネン環、ボルナン、フェンカン、トリシクレン、コレス
テリック環などのステロイド骨格、胆汁酸類、ジギタロ
イド類、ショウノン環、イソショウノウ環、セスキテル
ペン環、サントン環、ジテルペン環、トリテルペン環、
ステロイドサポゲニン類などが例示される。
The resin according to the present invention has a bridged alicyclic ring.
Examples of the bridged alicyclic ring include a cyclic cyclo compound represented by the general formula C n H 2n (n is an integer of 3 or more), a bridged compound of a cyclic bicyclo compound, and a condensed ring compound. Specifically, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring,
Cyclohexane ring, cycloheptane ring with bridging hydrocarbon introduced, spiro heptane, spiro octane and other spiro ring, norbornane ring, adamantane ring, bornene ring, bornane, fencan, tricyclene, cholesteric ring and other steroid skeleton, bile Acids, digitaloids, camnon ring, isocamphor ring, sesquiterpene ring, sandton ring, diterpene ring, triterpene ring,
Steroid sapogenins are exemplified.

【0031】特に好ましい有橋脂環としてはアダマンタ
ン環、トリシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、
ノルボルナン環が耐ドライエッチング性が高くなるため
望ましい。
Particularly preferred bridged alicyclic rings include adamantane ring, tricyclodecane ring, tetracyclododecane ring,
Norbornane rings are desirable because they increase dry etching resistance.

【0032】本発明に係る樹脂においては、少なくとも
2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に結合
している。前記有橋脂環の3級炭素位に結合している含
酸素極性基が3個以上であるとそれらの基が基板との密
着性の向上やアルカリ溶解性の向上に対して寄与する貢
献度を高めることが可能となるという利点がありより好
ましい。
In the resin according to the present invention, at least two oxygen-containing polar groups are bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring. When the number of oxygen-containing polar groups bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring is three or more, the contribution of these groups to the improvement of adhesion to a substrate and the improvement of alkali solubility This is more preferable because it has the advantage of being able to increase the

【0033】1つの有橋脂環に結合する含酸素極性基は
同じであっても良いし、異なっていても良い。
The oxygen-containing polar groups bonded to one bridged alicyclic ring may be the same or different.

【0034】本発明において、含酸素極性基とは、大き
な電気陰性度変化を有する炭素−酸素結合を有する置換
基であり、例えば置換または非置換のカルボキシル基、
置換または非置換の環状ラクトン基、置換または非置換
のヒドロキシル基、アルデヒド基、パーオキシドを含む
基、置換及び非置換のウレタン基、アシル基、カーボネ
ート基などが挙げられる。
In the present invention, the oxygen-containing polar group is a substituent having a carbon-oxygen bond having a large change in electronegativity, such as a substituted or unsubstituted carboxyl group,
Examples include a substituted or unsubstituted cyclic lactone group, a substituted or unsubstituted hydroxyl group, an aldehyde group, a group containing a peroxide, a substituted or unsubstituted urethane group, an acyl group, and a carbonate group.

【0035】尚、有橋脂環の3級炭素位から−(C
)n−(nは自然数)を介して含酸素極性基と結合
している場合にはその極性基の自由度が高く、前述のよ
うな有橋脂環の3級炭素位に結合しているものと同等の
効果が得られないため、本発明においての「3級炭素位
に結合している含酸素極性基」から除外する。
From the tertiary carbon position of the alibridge alicyclic ring,-(C
H 2 ) When bonded to the oxygen-containing polar group via n- (n is a natural number), the polar group has a high degree of freedom, and is bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring as described above. Since the same effects as those described above cannot be obtained, they are excluded from the “oxygen-containing polar group bonded to the tertiary carbon position” in the present invention.

【0036】なかでもレジスト組成物の性能上、極性の
観点から、含酸素極性基が置換または非置換のカルボキ
シル基、置換または非置換のヒドロキシル基、環状ラク
トンを含む置換基のうちから選択された少なくとも1種
の有機基であることが望ましい。これらを用いることに
より密着性及び溶解性の向上の効果が得られる。
Among them, from the viewpoint of polarity in terms of the performance of the resist composition, the oxygen-containing polar group is selected from a substituted or unsubstituted carboxyl group, a substituted or unsubstituted hydroxyl group, and a substituent containing a cyclic lactone. Desirably, it is at least one organic group. By using these, the effect of improving adhesion and solubility can be obtained.

【0037】さらに、含酸素極性基は、カルボキシル基
に導入された置換基が、環状ラクトンであるか、又はカ
ルボキシル基が他のカルボン酸を有する有橋脂環化合物
との間で酸無水物を形成した化合物の何れかであると溶
解性が特に高くなるため好ましい。
Further, the oxygen-containing polar group is such that the substituent introduced into the carboxyl group is a cyclic lactone or the carboxyl group forms an acid anhydride with a bridged alicyclic compound having another carboxylic acid. It is preferable to use any of the formed compounds because the solubility becomes particularly high.

【0038】さらに前記有橋脂環には2個以上の3級位
含酸素極性基のほかに、2級位以下に、非反応性の極性
基、例えばケトン、ラクトン構造などが導入されていて
もこれを許容する。
Further, in addition to two or more tertiary oxygen-containing polar groups, a non-reactive polar group such as a ketone or lactone structure is introduced in the secondary or lower position in the bridged alicyclic ring. Also allows this.

【0039】本発明に係る樹脂は、有橋脂環部分が樹脂
に占める割合は、少なくとも重量で20%〜90%であ
るとすることが望ましい。この範囲を逸脱すると、ドラ
イエッチング耐性または、アルカリ溶解性が低下する。
In the resin according to the present invention, the proportion of the bridged alicyclic moiety in the resin is preferably at least 20% to 90% by weight. Outside of this range, dry etching resistance or alkali solubility decreases.

【0040】本発明に係る樹脂は、分子中に溶解抑止基
(酸によって分解しえる溶解性基)が導入されると解像
性が向上するため好適である。溶解抑止基は、樹脂を合
成する際に、溶解抑止基を持つモノマー化合物を用いる
ことにより樹脂中に溶解抑止基を導入することができ
る。
The resin according to the present invention is preferably used when a dissolution inhibiting group (soluble group which can be decomposed by an acid) is introduced into the molecule, because the resolution is improved. The dissolution inhibiting group can be introduced into the resin by using a monomer compound having a dissolution inhibiting group when synthesizing the resin.

【0041】前記溶解抑止基としては、ラクトンを有す
る環状3級エステル基や、カルボン酸を有する有橋脂環
化合物との酸無水物構造を有する置換基が導入されると
酸によって分解しえる溶解性基となり、特に好適に用い
ることができる。
Examples of the dissolution inhibiting group include a cyclic tertiary ester group having a lactone and a dissolution which can be decomposed by an acid when a substituent having an acid anhydride structure with a bridged alicyclic compound having a carboxylic acid is introduced. It becomes a functional group and can be used particularly preferably.

【0042】溶解抑止基としては例えば、t−ブチルエ
ステル、イソプロピルエステル、エチルエステル、メチ
ルエステル、ベンジルエステルなどのエステル類;テト
ラヒドロピラニルエーテルなどのエーテル類;t−ブト
キシカルボネート、メトキシカルボネート、エトキシカ
ルボネートなどのアルコシキカルボネート類;トリメチ
ルシリルエーテル、トリエチルシリルエーテル、トリフ
ェニルシリルエーテルなどのシリルエーテル類など、イ
ソプロピルエステル、テトラヒドロピラニルエステル、
テトラヒドロフラニルエステル、メトキシエトキシメチ
ルエステル、2−トリメチルシリルエトキシメチルエス
テル、3−オキソシクロヘキシルエステル、イソボルニ
ルエステル、トリメチルシリルエステル、トリエチルシ
リルエステル、イソプロピルジメチルシリルエステル、
ジ−t−ブチルメチルシリルエステル、オキサゾール、
2−アルキル−1,3−オキサゾリン、4−アルキル−
5−オキソ−1,3−オキサゾリン、5−アルキル−4
−オキソ−1,3−ジオキソランなどのエステル類、t
−ブトキシカルボニルエーテル、t−ブトキシメチルエ
ーテル、4−ペンテニロキシメチルエーテル、テトラヒ
ドロピラニルエーテル、テトラヒドロチオピラニルエー
テル、3−ブロモテトラヒドロピラニルエーテル、1−
メトキシシクロヘキシルエーテル、4−メトキシテトラ
ヒドロピラニルエーテル、4−メトキシテトラヒドロチ
オピラニルエーテル、1,4−ジオキサン−2−イルエ
ーテル、テトラヒドロフラニルエーテル、テトラヒドロ
チオフラニルエーテル、2,3,3a,4,5,6,
7,7a−オクタヒドロ−7,8,8−トリメチル−
4,7−メタノベンゾフラン−2−イルエーテル、t−
ブチルエーテル、トリメチルシリルエーテル、トリエチ
ルシリルエーテル、トリイソプロピルシリルエーテル、
ジメチルイソプロピルシリルエーテル、ジエチルイソプ
ロピルシリルエーテル、ジメチルセキシルシリルエーテ
ル、t−ブチルジメチルシリルエーテルなどのエーテル
類、メチレンアセタール、エチリデンアセタール、2,
2,2−トリクロロエチリデンアセタールなどのアセタ
ール類、1−t−ブチルエチリデンケタール、イソプロ
ピリデンケタール(アセトナイド)、シクロペンチリデ
ンケタール、シクロヘキシリデンケタール、シクロヘプ
チリデンケタールなどのケタール類、メトキシメチレン
アセタール、エトキシメチレンアセタール、ジメトキシ
メチレンオルソエステル、1−メトキシエチリデンオル
ソエステル、1−エトキシエチリデンオルソエステル、
1,2−ジメトキシエチリデンオルソエステル、1−
N,N−ジメチルアミノエチリデンオルソエステル、2
−オキサシクロペンチリデンオルソエステル、などのサ
イクリックオルソエステル類、トリメチルシリルシリル
ケテンアセタール、トリエチルシリルケテンアセター
ル、t−ブチルジメチルシリルケテンアセタールなどの
シリルケテンアセタール類、ジ−t−ブチルシリルエー
テル、1,3−1',1',3',3'−テトライソプロピ
ルジシロキサニリデンエーテル、テトラ−t−ブトキシ
ジシロキサン−1,3−ジイリデンエーテルなどのシリ
ルエーテル類、ジメチルアセタール、ジメチルケター
ル、ビス−2,2,2−トリクロロエチルアセタール、
ビス−2,2,2−トリクロロエチルケタール、ダイア
セチルアセタール、ダイアセチルケタールなどの非環状
アセタール類やケタール類、1,3−ジオキサン、5−
メチレン−1,3−ジオキサン、5,5−ジブロモ−
1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−ブロ
モメチル−1,3−ジオキソラン、4−3'−ブテニル
−1,3−ダイオキソラン、4,5−ジメトキシメチル
−1,3−ダイオキソランなどのサイクリックアセター
ル類やケタール類、O−トリメチルシリルシアノヒドリ
ン、O−1−エトキシエチルシアノヒドリン、O−テト
ラヒドロピラニルシアノヒドリンなどのシアノヒドリン
類、さらにアルキル基を有する3級脂環エステルのよう
な脱離性の脂環骨格などを挙げることができる。
Examples of the dissolution inhibiting group include esters such as t-butyl ester, isopropyl ester, ethyl ester, methyl ester and benzyl ester; ethers such as tetrahydropyranyl ether; t-butoxycarbonate, methoxycarbonate and ethoxy. Alkoxycarbonates such as carbonates; isopropyl esters, tetrahydropyranyl esters, such as silyl ethers such as trimethylsilyl ether, triethylsilyl ether and triphenylsilyl ether;
Tetrahydrofuranyl ester, methoxyethoxymethyl ester, 2-trimethylsilylethoxymethyl ester, 3-oxocyclohexyl ester, isobornyl ester, trimethylsilyl ester, triethylsilyl ester, isopropyldimethylsilyl ester,
Di-t-butylmethylsilyl ester, oxazole,
2-alkyl-1,3-oxazoline, 4-alkyl-
5-oxo-1,3-oxazoline, 5-alkyl-4
Esters such as -oxo-1,3-dioxolane, t
-Butoxycarbonyl ether, t-butoxymethyl ether, 4-pentenyloxymethyl ether, tetrahydropyranyl ether, tetrahydrothiopyranyl ether, 3-bromotetrahydropyranyl ether, 1-
Methoxycyclohexyl ether, 4-methoxytetrahydropyranyl ether, 4-methoxytetrahydrothiopyranyl ether, 1,4-dioxan-2-yl ether, tetrahydrofuranyl ether, tetrahydrothiofuranyl ether, 2,3,3a, 4,5,6 ,
7,7a-octahydro-7,8,8-trimethyl-
4,7-methanobenzofuran-2-yl ether, t-
Butyl ether, trimethylsilyl ether, triethylsilyl ether, triisopropylsilyl ether,
Ethers such as dimethylisopropylsilyl ether, diethylisopropylsilylether, dimethylsexylsilylether, t-butyldimethylsilylether, methylene acetal, ethylidene acetal, 2,
Acetals such as 2,2-trichloroethylidene acetal, 1-t-butylethylidene ketal, isopropylidene ketal (acetonide), ketals such as cyclopentylidene ketal, cyclohexylidene ketal, cycloheptylidene ketal, and methoxy methylene acetal Ethoxymethylene acetal, dimethoxymethylene orthoester, 1-methoxyethylidene orthoester, 1-ethoxyethylidene orthoester,
1,2-dimethoxyethylidene orthoester, 1-
N, N-dimethylaminoethylidene orthoester, 2
Cyclic orthoesters such as -oxacyclopentylidene orthoester, etc., silylketene acetals such as trimethylsilylsilylketene acetal, triethylsilylketene acetal, t-butyldimethylsilylketene acetal, di-t-butylsilyl ether, 1, Silyl ethers such as 3-1 ′, 1 ′, 3 ′, 3′-tetraisopropyldisiloxanylidene ether, tetra-t-butoxydisiloxane-1,3-diylidene ether, dimethyl acetal, dimethyl ketal, bis -2,2,2-trichloroethyl acetal,
Acyclic acetal and ketal such as bis-2,2,2-trichloroethyl ketal, diacetyl acetal, diacetyl ketal, 1,3-dioxane, 5-
Methylene-1,3-dioxane, 5,5-dibromo-
1,3-dioxane, 1,3-dioxolan, 4-bromomethyl-1,3-dioxolan, 4-3′-butenyl-1,3-dioxolan, 4,5-dimethoxymethyl-1,3-dioxolan and the like Cyclic acetals and ketals, O-trimethylsilyl cyanohydrin, O-1-ethoxyethyl cyanohydrin, cyanohydrins such as O-tetrahydropyranyl cyanohydrin, and elimination properties such as tertiary alicyclic esters having an alkyl group. An alicyclic skeleton and the like can be mentioned.

【0043】樹脂中における溶解抑止基の割合は、より
好ましくは、35〜65mol%程度とすることが好ま
しい。なお、この値は、一般に考えられるアクリルポリ
マーの溶解抑止基導入率よりかなり大きい。このため一
般のアクリル系レジストに比べ溶解性のコントラストが
高く、また2.38%テトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド(TMAH)水溶液などの標準現像液で解
像性良く現像できる。
The proportion of the dissolution inhibiting group in the resin is more preferably about 35 to 65 mol%. Note that this value is considerably larger than the dissolution inhibiting group introduction ratio of an acrylic polymer generally considered. For this reason, the contrast of solubility is higher than that of a general acrylic resist, and development can be performed with a high resolution using a standard developer such as a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH).

【0044】本発明に係る樹脂はまた、分子中に溶解抑
止基とアルカリ可溶基を同時に含有してもよく、1成分
でアルカリ可溶性と溶解抑止性との2つの機能を与え得
ることができる。
The resin according to the present invention may also contain a dissolution inhibiting group and an alkali-soluble group in the molecule at the same time, and one component can provide two functions of alkali solubility and dissolution inhibiting property. .

【0045】アルカリ可溶性基としてはカルボキシル
基、フェノール性水酸基等が挙げられる。
Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group and a phenolic hydroxyl group.

【0046】この場合、樹脂中における溶解抑止基の割
合は、10〜80mol%程度とすることが好ましい。
10mol%未満であると、溶解抑止機能が発現せず、
未露光部も溶解してしまいパターンの解像ができない。
一方、80mol%を超えると密着性が極端に悪化し、
パターンの形成が困難になり、また、レジスト組成物の
疎水性が強くなりすぎ、現像液がはじいてしまいパター
ン形成ができない。
In this case, the proportion of the dissolution inhibiting group in the resin is preferably about 10 to 80 mol%.
If it is less than 10 mol%, the dissolution inhibiting function does not appear,
The unexposed portion also dissolves and the pattern cannot be resolved.
On the other hand, if it exceeds 80 mol%, the adhesion is extremely deteriorated,
Pattern formation becomes difficult, and the hydrophobicity of the resist composition becomes too strong, so that the developer repels and the pattern cannot be formed.

【0047】また、この場合、樹脂中におけるアルカリ
可溶性基の割合は露光・PEB(Post Exposure Bake)
後、現像により除去される部位において20mol%以
上とすることが好ましい。同部位におけるアルカリ溶解
性基が20mol%未満であると、アルカリ現像性が悪
化するためである。
In this case, the ratio of the alkali-soluble group in the resin is determined by exposure / PEB (Post Exposure Bake).
Thereafter, it is preferably at least 20 mol% in a portion removed by development. This is because if the alkali-soluble group in the same site is less than 20 mol%, the alkali developability deteriorates.

【0048】但し、一つの脂環ユニットに対して、溶解
抑止基と密着性を向上させうるようなヒドロキシル基な
どの極性基を共に有する場合は上述のような密着性の問
題は現れないので、溶解抑止基は80mol%以上導入
することが可能である。
However, when one alicyclic unit has both a dissolution inhibiting group and a polar group such as a hydroxyl group capable of improving the adhesion, the above-mentioned problem of adhesion does not appear. The dissolution inhibiting group can be introduced in an amount of 80 mol% or more.

【0049】本発明に係る樹脂においては、前記含酸素
極性基の少なくとも1つが、COOH基を溶解抑止基
(酸によって分解しえる溶解性基)で保護した基である
ことが望ましい。このような基を有するとレジスト層に
おいては酸によって脱保護反応を起こした後はアルカリ
可溶性を呈する。また、保護により未露光部の溶解速度
を落とす事ができ、高い溶解コントラストを実現する事
ができる。また、親水性があるためアルカリ溶解性も適
度に保たれる。
In the resin according to the present invention, it is preferable that at least one of the oxygen-containing polar groups is a group in which a COOH group is protected by a dissolution inhibiting group (soluble group which can be decomposed by an acid). When such a group is present, the resist layer exhibits alkali solubility after a deprotection reaction is caused by an acid. Further, the dissolution rate of the unexposed portion can be reduced by the protection, and a high dissolution contrast can be realized. In addition, since it has hydrophilicity, alkali solubility can be appropriately maintained.

【0050】特に、このような保護を行った樹脂として
は例えば3級炭素位にヒドロキシル基を有するヒドロキ
シアダマンチルアクリレートとテトラヒドロピラニルア
クリレートを共重合させた樹脂が挙げられる。樹脂は未
露光部にはアルカリ可溶性基は全くないが、ポリマー鎖
の外側にヒドロキシル基が飛び出し親水性を増す構造と
なっているため、レジスト膜の未露光部が不均一な溶解
などを起こさない。また基板との密着の効果が高くな
る。
In particular, as such a protected resin, for example, a resin obtained by copolymerizing hydroxyadamantyl acrylate having a hydroxyl group at the tertiary carbon position with tetrahydropyranyl acrylate can be mentioned. The resin has no alkali-soluble group in the unexposed area, but the hydroxyl group jumps out of the polymer chain to increase the hydrophilicity, so that the unexposed area of the resist film does not cause uneven dissolution etc. . In addition, the effect of close contact with the substrate is enhanced.

【0051】また、本発明における樹脂は、その構造中
つまり主鎖あるいは側鎖中に酸無水物構造を含むもので
あり、かつ前記含酸素極性基の少なくとも1つがヒドロ
キシル基であるものが望ましい。すなわちこのように樹
脂構造内に結合にあずからないOH基と、酸無水物構造
を同時に持つ場合においては、副次的自己架橋反応が抑
えられるため、3級位の効果がさらに顕著に出てポジ型
レジストとしてコントラストが高くなり望ましいるもの
となる。
The resin in the present invention preferably has an acid anhydride structure in its structure, that is, in the main chain or side chain, and preferably has at least one of the oxygen-containing polar groups as a hydroxyl group. That is, when the OH group which does not participate in the bond in the resin structure and the acid anhydride structure are simultaneously present, the secondary self-crosslinking reaction is suppressed, so that the effect of the tertiary position is more remarkably exhibited. This is desirable because the contrast is increased as a positive resist.

【0052】本発明に係る樹脂は、原料モノマーを以下
のイ〜ニの組み合わせで、ラジカル重合やリビング重合
など各種の方法で重合、あるいは縮合することにより得
ることができる。 イ.有橋脂環を有しかつ少なくとも2個の含酸素極性基
が前記有橋脂環の3級炭素位に結合した構造(構造A)
を有する一種以上のモノマー同士の組み合わせ ロ.構造Aを有する一種以上のモノマーと、有橋脂環を
有しかつ少なくとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環
の2級炭素位あるいは1級炭素位に結合した構造(構造
B)を有する一種以上のモノマーの組み合わせ ハ.構造Aを有する一種以上のモノマーと、構造Aでも
なく構造Bでもない構造(構造C)を有する一種以上の
モノマーの組み合わせ ニ.構造Aを有する一種以上のモノマーと、構造Bを有
する一種以上のモノマーと、構造Cを有する一種以上の
モノマーとの組み合わせ なお、構造A及び構造Bにおける有橋脂環、含酸素極性
基はそれぞれ前記した有橋脂環、含酸素極性基を挙げる
ことができる。
The resin according to the present invention can be obtained by polymerizing or condensing the raw material monomers by various methods such as radical polymerization and living polymerization using the following combinations of (a) to (d). I. Structure having a bridged alicyclic ring and at least two oxygen-containing polar groups bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring (structure A)
B. A combination of one or more monomers having A structure having at least one monomer having a structure A and a bridged alicyclic ring and having at least two oxygen-containing polar groups bonded to the secondary or primary carbon position of the bridged alicyclic ring (structure B) A combination of one or more monomers having Combination of one or more monomers having structure A and one or more monomers having a structure that is neither structure A nor structure B (structure C) d. Combination of one or more monomers having structure A, one or more monomers having structure B, and one or more monomers having structure C The bridged alicyclic ring and oxygen-containing polar group in structures A and B are respectively The above-mentioned bridged alicyclic ring and oxygen-containing polar group can be exemplified.

【0053】本発明に係る樹脂が、上記イ.又は上記
ロ.である場合、樹脂中の有橋脂環に結合する含酸素極
性基は、できるだけ多く3級炭素位に結合していること
が望ましく、有橋脂環に結合する含酸素極性基の少なく
とも70%、より好ましくは90%以上が有橋脂環の3
級炭素位に結合していれば良い。構造Aを有するモノマ
ーの合成時の副次的反応から、2級炭素位への導入体が
混じり、上記ロ.の構造にならざるを得なくなる場合が
あるがそれを許容する。
The resin according to the present invention comprises Or the above b. In this case, the oxygen-containing polar group bonded to the bridged alicyclic ring in the resin is preferably bonded to the tertiary carbon position as much as possible, and at least 70% of the oxygen-containing polar group bonded to the bridged alicyclic ring. More preferably 90% or more of the bridged alicyclic 3
It is sufficient if the bond is at the lower carbon position. As a result of a side reaction during the synthesis of the monomer having the structure A, an introduced compound at the secondary carbon position is mixed, and In some cases, the structure must be adopted, but this is allowed.

【0054】本発明に係る樹脂が、ハ.又はニ.である
場合、構造Aを有するモノマーとそれ以外のモノマーの
共重合比率に応じて異なるが、3級位置への導入体の効
果が観測されるのは、少なくとも樹脂を構成するモノマ
ー総モル量に対して構造Aのモノマーが15%を越えた
あたりからである。より好ましくは20%以上である。
The resin according to the present invention comprises: Or d. In the case of, the effect of the introduced compound at the tertiary position is observed at least in the total molar amount of the monomer constituting the resin, although it varies depending on the copolymerization ratio of the monomer having the structure A and the other monomer. In contrast, the amount of the monomer having the structure A exceeds about 15%. It is more preferably at least 20%.

【0055】本発明におけるモノマー原料となる有橋脂
環を有しかつ少なくとも2個の含酸素極性基が前記有橋
脂環の3級炭素位に結合した構造(構造A)を有するモ
ノマーは、脂環化合物を酸化反応せしめ、目的とする成
分を抽出することによって得られる。あるいは、一部を
臭素化して加水分解せしめたり、また、触媒を用いた空
気酸化手法(特開平11−35522号公報)によって
好適に得ることができる。さらにこれらの化合物を触媒
による付加反応、あるいは酸クロリド法によるエステル
化などによって、アクリル化あるいはメタクリル化した
ものを用いてもよい。
In the present invention, a monomer having a bridged alicyclic ring as a monomer raw material and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring (structure A) is as follows: It is obtained by subjecting an alicyclic compound to an oxidation reaction and extracting a target component. Alternatively, it can be suitably obtained by hydrolyzing a part thereof by bromination, or by an air oxidation method using a catalyst (JP-A-11-35522). Further, these compounds may be acrylated or methacrylated by an addition reaction using a catalyst or esterification by an acid chloride method.

【0056】本発明の樹脂を重合によって得る場合、構
造Aのモノマー及び、それ以外の構造のモノマーとし
て、アクリル系化合物又はビニル系化合物を用いること
が望ましい。特に本発明の樹脂は、モノマーとしてアク
リル系化合物を用いたアクリル樹脂あるいはメタクリル
樹脂であると、重合が容易のため好ましいものとなる。
アクリル樹脂あるいはメタクリル樹脂は、構造Aを有す
るモノマーとして、有橋脂環に結合された含酸素極性基
のうち、少なくともひとつがアクリロイルオキシ基ある
いはメタクリロイルオキシ基であるものを用いて重合す
ることにより得ることができる。
When the resin of the present invention is obtained by polymerization, it is desirable to use an acrylic compound or a vinyl compound as a monomer having the structure A and a monomer having another structure. In particular, the resin of the present invention is preferably an acrylic resin or a methacrylic resin using an acrylic compound as a monomer because polymerization is easy.
The acrylic resin or the methacrylic resin is obtained by polymerizing a monomer having the structure A, in which at least one of the oxygen-containing polar groups bonded to the bridged alicyclic ring is an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group. be able to.

【0057】特に本発明の樹脂は、構造Aを有するモノ
マーとして、下記一般式(1)あるいは(2)で示され
る化合物を用いて重合したものであると耐ドライエッチ
ング性、溶解性、密着性が高く、またガラス転移温度が
高くなり望ましい。
In particular, when the resin of the present invention is polymerized using a compound represented by the following general formula (1) or (2) as a monomer having the structure A, dry etching resistance, solubility, and adhesion are obtained. And the glass transition temperature is high.

【化3】 (ただし、R1はアクリロイル基又はメタクリロイル基
を示し、R2は水素原子または含酸素極性基を示し、R
3は水素原子、又は酸分解性基、ラクトンを有する環状
置換基、又はカルボン酸を有する有橋脂環化合物との酸
無水物構造を有する置換基のいずれかを示す。) R3の酸分解性基としてはtert−ブチル基、テトラヒド
ロピラニル基、アセタール基などが挙げられる。また、
露光部と未露光部のコントラストを得るため、R3は溶
解抑止基としても働くものであることが望ましい。
Embedded image (However, R1 represents an acryloyl group or a methacryloyl group, R2 represents a hydrogen atom or an oxygen-containing polar group,
3 represents a hydrogen atom, or an acid-decomposable group, a cyclic substituent having a lactone, or a substituent having an acid anhydride structure with a bridged alicyclic compound having a carboxylic acid. Examples of the acid-decomposable group for R3 include a tert-butyl group, a tetrahydropyranyl group, and an acetal group. Also,
In order to obtain a contrast between an exposed portion and an unexposed portion, it is preferable that R3 also functions as a dissolution inhibiting group.

【化4】 (ただし、R1はアクリロイル基又はメタクリロイル基
を示し、R2は水素原子または含酸素極性基を示し、R
4は水酸基、ラクトンを有する環状置換基、又はカルボ
ン酸を有する有橋脂環化合物との酸無水物構造を有する
置換基のいずれかを示す。) 本発明の樹脂を縮合によって得る場合、樹脂は、構造A
を有するモノマーとして、カルボキシル基とヒドロキシ
ル基のうち少なくとも1種の有機基を2個以上3級炭素
位に有する有橋脂環を持つモノマー、もしくはさらに3
級炭素位にラクトン骨格を有するモノマーを用い、脱水
縮合することにより得られる主鎖脂環型のポリマーもし
くはオリゴマーであることが望ましい。
Embedded image (However, R1 represents an acryloyl group or a methacryloyl group, R2 represents a hydrogen atom or an oxygen-containing polar group,
4 represents a hydroxyl group, a lactone-containing cyclic substituent or a carboxylic acid-containing bridged alicyclic compound having an acid anhydride structure. When the resin of the present invention is obtained by condensation, the resin has the structure A
A monomer having a bridged alicyclic ring having at least one organic group of a carboxyl group and a hydroxyl group at two or more tertiary carbon positions, or
A main chain alicyclic polymer or oligomer obtained by dehydration-condensation using a monomer having a lactone skeleton at the secondary carbon position is desirable.

【0058】前記ポリマーまたはオリゴマーにおいて
は、前記モノマーは、酸により分解可能な結合を介して
ポリマー主鎖に結合する。この結合としては例えば、エ
ステル結合、酸無水物結合が挙げられ、その際樹脂は主
鎖脂環型となり、ポリエステル又はポリ酸無水物構造を
有することになる。
In the polymer or oligomer, the monomer is bonded to the polymer main chain via a bond decomposable by an acid. Examples of the bond include an ester bond and an acid anhydride bond. In this case, the resin becomes a main chain alicyclic type and has a polyester or polyanhydride structure.

【0059】樹脂が主鎖脂環型のポリエステル又はポリ
酸無水物構造を有すると、レジスト組成物が露光前後
に、樹脂主鎖も含める分子骨格の大幅な分解を生じ、解
像度が高くなる。さらにこの樹脂中にフリーの2級の含
酸素極性基が少ないため、脱水縮合副反応が生じにく
く、さらにはTgが高くなるため望ましいものとなる。
また、有橋脂環骨格を有するため、レジスト塗布性や密
着性を向上させたまま、レジスト露光部の溶解性を著し
く向上させ、ひいては、露光部未露光部の溶解コントラ
ストの向上を図ることができる。さらには、レジスト主
鎖に脂環構造を有するため、ドライエッチング耐性も十
分なものとなりうる。
When the resin has a main chain alicyclic polyester or polyanhydride structure, the resist composition undergoes significant decomposition of the molecular skeleton including the resin main chain before and after exposure, and the resolution is increased. Further, since the resin has few free secondary oxygen-containing polar groups, dehydration-condensation side reaction hardly occurs and Tg is increased, which is desirable.
In addition, since it has a bridged alicyclic skeleton, it is possible to significantly improve the solubility of the exposed portion of the resist while improving the coating properties and adhesion of the resist, and thereby improve the dissolution contrast of the unexposed portion of the exposed portion. it can. Furthermore, since the main chain of the resist has an alicyclic structure, the dry etching resistance can be sufficient.

【0060】なかでも本発明に係る樹脂はカルボキシル
基とヒドロキシル基および/またはカルボキシル基どう
しの脱水縮合より生成するポリエステル又はポリ酸無水
物結合を有する場合、酸分解性に優れるのみならず、安
定性も高く、透明性も高くかつ合成が容易なため望まし
いものとなる。
In particular, when the resin according to the present invention has a polyester or polyanhydride bond formed by dehydration condensation between a carboxyl group and a hydroxyl group and / or a carboxyl group, not only is it excellent in acid decomposability but also in stability. This is desirable because of high transparency, high transparency and easy synthesis.

【0061】上記エステル結合は多価カルボン酸に脂環
多価アルコール化合物などを触媒などにより脱水縮合さ
せる方法で得るか、多価カルボン酸クロリドに多価アル
コール化合物を脱塩させる方法で得る。あるいは、複数
のカルボンとアルコール基を有する化合物1種以上を脱
水縮合させて得る。
The ester bond is obtained by a method of dehydrating and condensing an alicyclic polyhydric alcohol compound or the like with a polyhydric carboxylic acid using a catalyst or the like, or by a method of desalting the polyhydric alcohol compound to a polyhydric carboxylic acid chloride. Alternatively, it is obtained by dehydrating and condensing one or more compounds having a plurality of carboxyls and alcohol groups.

【0062】上記酸無水物結合は、多価カルボン酸化合
物1種以上を脱水縮合させて得る。
The above acid anhydride bond is obtained by dehydrating and condensing one or more polycarboxylic acid compounds.

【0063】上記結合は、同種類の反応、特に脱水縮合
反応などによって結合が生成するような場合、複数種
(例えば、エステル結合と酸無水物結合など)が、樹脂
中に同時に混在したものであってもかまわない。
In the case where a bond is formed by the same type of reaction, particularly a dehydration condensation reaction, a plurality of types (for example, an ester bond and an acid anhydride bond) are simultaneously mixed in a resin. It doesn't matter.

【0064】一般に、酸無水物結合を有するポリマー又
はオリゴマーはアルカリ溶解性に優れるという大きな利
点がある。通常これらの酸無水物化合物は、加水分解さ
れやすく、安定性が悪いと考えられているが、本発明の
ようなかさ高い脂環化合物にはさまれた酸無水物結合
は、格段に安定でありかつパターン形成に適度なアルカ
リ溶解性を与える。他方、エステル結合を有するポリマ
ー又はオリゴマーは溶媒を選ばず安定であり、さらに、
酸触媒分解にともない大きな溶解速度変化を呈するた
め、解像性を高めるという利点がある。これらの結合は
混合して用いることによって、さらにレジストとして好
ましい溶解性と、解像性を両立することができる。この
場合の、酸無水物結合とエステル結合の比率は、1:2
0〜5:1の範囲内で良く、さらに好ましくは、酸無水
物結合が10%以上50%未満であることが望ましい。
In general, polymers or oligomers having an acid anhydride bond have a great advantage of being excellent in alkali solubility. Usually, these acid anhydride compounds are considered to be easily hydrolyzed and have poor stability, but the acid anhydride bond sandwiched by the bulky alicyclic compounds as in the present invention is extremely stable. In addition, it provides a suitable alkali solubility for pattern formation. On the other hand, the polymer or oligomer having an ester bond is stable regardless of the solvent, and further,
Since a large dissolution rate change is caused by the acid-catalyzed decomposition, there is an advantage that the resolution is enhanced. By using these bonds in combination, it is possible to further achieve both favorable solubility and resolution as a resist. In this case, the ratio of the acid anhydride bond to the ester bond is 1: 2.
It may be in the range of 0 to 5: 1, and more preferably, the acid anhydride bond is preferably 10% or more and less than 50%.

【0065】また、本発明における樹脂において、その
構造中つまり主鎖あるいは側鎖中に酸無水物構造を含む
ものであり、かつ前記含酸素極性基の少なくとも1つが
ヒドロキシル基であるものは、前述の如く望ましい。
In the resin of the present invention, the resin containing an acid anhydride structure in its structure, that is, in the main chain or the side chain, and at least one of the oxygen-containing polar groups is a hydroxyl group, Is desirable.

【0066】このような樹脂は、モノマーとして含酸素
極性基の少なくとも1つがヒドロキシル基である構造A
のモノマーを用い、上述の如くの、重合をおこなって得
たものであってもよいし縮合を行って得たものであって
もよい。例えばポリ(エステル−酸無水物)系化合物だ
けでなく、3級位のOH基を有する脂環構造と、マレイ
ン酸無水物とを少なくとも含有する共重合体などの場合
が挙げられる。
Such a resin has a structure A in which at least one of the oxygen-containing polar groups is a hydroxyl group as a monomer.
May be obtained by performing polymerization as described above using the above monomer, or may be obtained by performing condensation. For example, not only a poly (ester-acid anhydride) compound but also a copolymer containing at least an alicyclic structure having a tertiary OH group and maleic anhydride may be mentioned.

【0067】一方、構造Cの化合物としては、例えば、
tert−ブチルアクリレート、 tert−ブチルメタクリレ
ート、メタクリル酸、アクリル酸、α−クロロアクリル
酸およびそのエステル体、トリフルオロメチルアクリレ
ート、α−メチルスチレン、トリメチルシリルメタクリ
レート、トリメチルシリルα−クロロアクリレート、ト
リメチルシリルメチルα−クロロアクリレート、無水マ
レイン酸、テトラヒドロピラニルメタクリレート、テト
ラヒドロピラニルα−クロロアクリレート、メチルメタ
クリレート、t−ブチルα−クロロアクリレート、ブタ
ジエン、グリシジルメタクリレート、イソボルニルメタ
クリレート、メンチルメタクリレート、ノルボルニルメ
タクリレート、アダマンチルメタクリレート、シクロオ
レフィン系化合物、ラクトン骨格をアクリル側鎖に有す
るアクリレート、エポキシ骨格を有するアクリレート等
が挙げられる。なかでも、特にテトラヒドロピラニルメ
タクリレートや無水マレイン酸は、通常生じやすい副次
的反応が抑えられるため、解像性を向上せしめるために
好ましく、また樹脂のドライエッチング耐性を向上する
ために、シクロオレフィン系化合物が、また現像性を向
上せしめるためにはラクトン骨格を側鎖に有するアクリ
ル系化合物が共重合相手として好適に用いられる。
On the other hand, as the compound having the structure C, for example,
tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid, α-chloroacrylic acid and its ester, trifluoromethyl acrylate, α-methylstyrene, trimethylsilyl methacrylate, trimethylsilyl α-chloroacrylate, trimethylsilylmethyl α-chloro Acrylate, maleic anhydride, tetrahydropyranyl methacrylate, tetrahydropyranyl α-chloroacrylate, methyl methacrylate, t-butyl α-chloroacrylate, butadiene, glycidyl methacrylate, isobornyl methacrylate, menthyl methacrylate, norbornyl methacrylate, adamantyl methacrylate , Cycloolefin compounds, acrylates and epoxies having a lactone skeleton on the acrylic side chain Acrylate having a rank and the like. Among them, particularly, tetrahydropyranyl methacrylate and maleic anhydride are preferable for improving the resolution, since secondary reactions which are usually likely to occur are suppressed, and for improving the dry etching resistance of the resin, cycloolefin is preferred. An acrylic compound having a lactone skeleton in a side chain is preferably used as a copolymer partner in order to improve the developability of the compound.

【0068】本発明に係る樹脂がアクリル樹脂あるいは
メタクリル樹脂である場合は、ポリスチレン換算重量平
均分子量(Mw)はレジスト組成物の所望の特性に応じ
て変わるが、好ましくは2,000〜100,000、
さらに好ましくは、5,000〜60,000である。
Mwが2,000未満では製膜性が悪化する傾向があ
り、Mwが100,000を超えると現像性、解像度な
どが悪化する傾向がある。また分子量の分散度Mw/M
nは好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜2であ
る。
When the resin according to the present invention is an acrylic resin or a methacrylic resin, the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) varies depending on the desired properties of the resist composition, but is preferably from 2,000 to 100,000. ,
More preferably, it is 5,000 to 60,000.
When Mw is less than 2,000, the film-forming property tends to deteriorate, and when Mw exceeds 100,000, developability, resolution and the like tend to deteriorate. In addition, the molecular weight dispersity Mw / M
n is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2.

【0069】また、本発明に係る樹脂が主鎖脂環型のポ
リエステル又はポリ酸無水物系縮合体の場合、ポリスチ
レン換算平均分子量は、100〜30,000の範囲内
に設定されることが好ましい。なぜならば、平均分子量
が100未満だと、機械的強度、耐熱性、塗布性の充分
なレジスト膜を成膜するうえで不利となり、逆に高分子
化合物の平均分子量が30,000を越えると、アルカ
リ溶解性が劣化し、解像性の良好なレジストパターンを
形成することが困難となるからである。これらの化合物
は、通常、さまざまな分子量成分からなる混合体であ
る。
When the resin according to the present invention is a main-chain alicyclic polyester or polyanhydride-based condensate, the average molecular weight in terms of polystyrene is preferably set in the range of 100 to 30,000. . If the average molecular weight is less than 100, it is disadvantageous in forming a resist film having sufficient mechanical strength, heat resistance and coatability, and if the average molecular weight of the high molecular compound exceeds 30,000, This is because the alkali solubility is deteriorated and it becomes difficult to form a resist pattern having good resolution. These compounds are usually mixtures of various molecular weight components.

【0070】本発明の樹脂は、2量体程度の比較的低い
分子量においても効力を発揮し、例えば100〜1,0
00の平均分子量に多く局在した場合も効果がある。さ
らにこの場合、共重合体には単量体が10%未満残存し
ても溶解特性やドライエッチング耐性を劣化させること
は少ない。 <光酸発生剤>本発明のレジスト組成物に配合される光
酸発生剤としては、例えば、アリールオニウム塩、ナフ
トキノンジアジド化合物、ジアゾニウム塩、スルフォネ
ート化合物、スルフォニウム化合物、スルファミド化合
物、ヨードニウム化合物、スルフォニルジアゾメタン化
合物などを用いることができる。これらの化合物の具体
例としては、トリフェニルスルフォニウムトリフレー
ト、ジフェニルヨードニウムトリフレート、2,3,
4,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン−4−ナフト
キノンジアジドスルフォネート、4−N−フェニルアミ
ノ−2−メトキシフェニルジアゾニウムスルフェート、
4−N−フェニルアミノ−2−メトキシフェニルジアゾ
ニウムp−エチルフェニルスルフェート、4−N−フェ
ニルアミノ−2−メトキシフェニルジアゾニウム2−ナ
フチルスルフェート、4−N−フェニルアミノ−2−メ
トキシフェニルジアゾニウムフェニルスルフェート、
2,5−ジエトキシ−4−N−4'−メトキシフェニル
カルボニルフェニルジアゾニウム3−カルボキシ−4−
ヒドロキシフェニルスルフェート、2−メトキシ−4−
N−フェニルフェニルジアゾニウム3−カルボキシ−4
−ヒドロキシフェニルスルフェート、ジフェニルスルフ
ォニルメタン、ジフェニルスルフォニルジアゾメタン、
ジフェニルジスルホン、α−メチルベンゾイントシレー
ト、ピロガロールトリメシレート、ベンゾイントシレー
ト、みどり化学製MPI−103(CAS.NO.[8
7709−41−9])、みどり化学製BDS−105
(CAS.NO.[145612−66−4])、みど
り化学製NDS−103(CAS.NO.[11009
8−97−0])、みどり化学製MDS−203(CA
S.NO.[127855−15−5])、みどり化学
製Pyrogallol tritosylate(C
AS.NO.[20032−64−8])、みどり化学
製DTS−102(CAS.NO.[75482−18
−7])、みどり化学製DTS−103(CAS.N
O.[71449−78−0])、みどり化学製MDS
−103(CAS.NO.[127279−74−
7])、みどり化学製MDS−105(CAS.NO.
[116808−67−4])、みどり化学製MDS−
205(CAS.NO.[81416−37−7])、
みどり化学製BMS−105(CAS.NO.[149
934−68−9])、みどり化学製TMS−105
(CAS.NO.[127820−38−6])、みど
り化学製NB−101(CAS.NO.[20444−
09−1])、みどり化学製NB−201(CAS.N
O.[4450−68−4])、みどり化学製DNB−
101(CAS.NO.[114719−51−
6])、みどり化学製DNB−102(CAS.NO.
[131509−55−2])、みどり化学製DNB−
103(CAS.NO.[132898−35−
2])、みどり化学製DNB−104(CAS.NO.
[132898−36−3])、みどり化学製DNB−
105(CAS.NO.[132898−37−
4])、みどり化学製DAM−101(CAS.NO.
[1886−74−4])、みどり化学製DAM−10
2(CAS.NO.[28343−24−0])、みど
り化学製DAM−103(CAS.NO.[14159
−45−6])、みどり化学製DAM−104(CA
S.NO.[130290−80−1]、CAS.N
O.[130290−82−3])、みどり化学製DA
M−201(CAS.NO.[28322−50−
1])、みどり化学製CMS−105、みどり化学製D
AM−301(CAS.No.[138529−81−
4])、みどり化学製SI−105(CAS.No.
[34694−40−7])、みどり化学製NDI−1
05(CAS.No.[133710−62−0])、
みどり化学製EPI−105(CAS.No.[135
133−12−9])などが挙げられる。さらに、以下
に示す化合物を用いることもできる。
The resin of the present invention is effective even at a relatively low molecular weight such as about a dimer.
There is also an effect when a large amount is localized at the average molecular weight of 00. Further, in this case, even if less than 10% of the monomer remains in the copolymer, the solubility characteristics and dry etching resistance are hardly deteriorated. <Photoacid Generator> Examples of the photoacid generator blended in the resist composition of the present invention include arylonium salts, naphthoquinonediazide compounds, diazonium salts, sulfonate compounds, sulfonium compounds, sulfamide compounds, iodonium compounds, and sulfonyldiazomethanes. Compounds and the like can be used. Specific examples of these compounds include triphenylsulfonium triflate, diphenyliodonium triflate, 2,3,
4,4-tetrahydroxybenzophenone-4-naphthoquinonediazidosulfonate, 4-N-phenylamino-2-methoxyphenyldiazonium sulfate,
4-N-phenylamino-2-methoxyphenyldiazonium p-ethylphenyl sulfate, 4-N-phenylamino-2-methoxyphenyldiazonium 2-naphthyl sulfate, 4-N-phenylamino-2-methoxyphenyldiazonium phenyl Sulfate,
2,5-diethoxy-4-N-4′-methoxyphenylcarbonylphenyldiazonium 3-carboxy-4-
Hydroxyphenyl sulfate, 2-methoxy-4-
N-phenylphenyldiazonium 3-carboxy-4
-Hydroxyphenyl sulfate, diphenylsulfonylmethane, diphenylsulfonyldiazomethane,
Diphenyldisulfone, α-methylbenzoin tosylate, pyrogallol trimesylate, benzoin tosylate, MPI-103 manufactured by Midori Kagaku (CAS. NO. [8
7709-41-9]), Midori Kagaku BDS-105
(CAS. NO. [145612-66-4]), Midori Kagaku NDS-103 (CAS. NO. [11009]
8-97-0]), Midori Kagaku MDS-203 (CA
S. NO. [127855-15-5]), Midori Chemical's Pyrogallol tritosylate (C
AS. NO. [23032-64-8]), DTS-102 manufactured by Midori Kagaku (CAS. NO. [75482-18]).
-7]), Midori Kagaku DTS-103 (CAS.N
O. [71449-78-0]), Midori Chemical MDS
-103 (CAS. NO. [127279-74-
7]), MDS-105 manufactured by Midori Kagaku (CAS. NO.
[116808-67-4]), Midori Chemical MDS-
205 (CAS. NO. [81416-37-7]);
BMS-105 manufactured by Midori Kagaku (CAS. NO. [149]
934-68-9]), TMS-105 manufactured by Midori Kagaku
(CAS. NO. [127820-38-6]), Midori Kagaku NB-101 (CAS. NO. [20444-]).
09-1]), Midori Kagaku NB-201 (CAS.N
O. [4450-68-4]), Midori Kagaku DNB-
101 (CAS. NO. [114719-51-
6]), Midori Kagaku's DNB-102 (CAS. NO.
[131509-55-2]), Midori Kagaku DNB-
103 (CAS. NO. [132898-35-
2]), Midori Kagaku's DNB-104 (CAS. NO.
[132898-36-3]), Midori Kagaku DNB-
105 (CAS. NO. [132828-37-
4]), Midori Kagaku DAM-101 (CAS. NO.
[1886-74-4]), DAM-10 manufactured by Midori Kagaku
2 (CAS. NO. [28343-24-0]) and DAM-103 manufactured by Midori Kagaku (CAS. NO. [14159]).
-45-6]), Midori Kagaku DAM-104 (CA
S. NO. [130290-80-1], CAS. N
O. [130290-82-3]), Midori Chemical DA
M-201 (CAS. NO. [28322-50-
1]), Midori Kagaku CMS-105, Midori Kagaku D
AM-301 (CAS No. [138529-81-
4]), Midori Kagaku SI-105 (CAS No.
[34694-40-7]), Midori Kagaku NDI-1
05 (CAS No. [133710-62-0]),
EPI-105 manufactured by Midori Kagaku (CAS No. [135]
133-12-9]). Further, the following compounds can also be used.

【化5】 Embedded image

【化6】 Embedded image

【化7】 Embedded image

【化8】 Embedded image

【化9】 Embedded image

【化10】 Embedded image

【化11】 Embedded image

【化12】 Embedded image

【化13】 Embedded image

【化14】 Embedded image

【化15】 Embedded image

【化16】 Embedded image

【化17】 Embedded image

【化18】 (式中、C1、及びC2は単結合または二重結合を形成
し、R10は水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換
されていてもよいアルキル基またはアリール基、R1
1、R12は、互いに同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれ1価の有機基を示し、R11とR12はこ
れらが結合して環構造を形成していてもよい。)
Embedded image (Wherein C1 and C2 form a single bond or a double bond, R10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an aryl group optionally substituted with a fluorine atom, R1
1 and R12 may be the same or different and each represents a monovalent organic group, and R11 and R12 may be bonded to each other to form a ring structure. )

【化19】 (式中、Zはアルキル基を示す。)Embedded image (In the formula, Z represents an alkyl group.)

【化20】 また上述したような光酸発生剤についても、ナフタレン
骨格やジベンゾチオフェン骨格を有するアリールオニウ
ム塩、スルフォネート化合物、スルフォニル化合物、ス
ルファミド化合物など共役多環芳香族系化合物は、短波
長光に対する透明性、耐熱性の点で有利である。具体的
には、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズ
レン環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、as−インダ
セン環、s−インダセン環、アセナフチレン環、フルオ
レン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセ
ン環、フルオランテン環、アセフェナントリレン環、ア
セアントリレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリ
セン環、ナフタセン環、プレイアデン環、ピセン環、ペ
リレン環、ペンタフェン環、ペンタセン環、テトラフェ
ニレン環、ヘキサフェン環、ヘキサセン環、ルビセン
環、コロネン環、トリナフチレン環、ヘプタフェン環、
ヘプタセン環、ピラントレン環、オバレン環、ジベンゾ
フェナントレン環、ベンズ[a]アントラセン環、ジベ
ンゾ[a,j]アントラセン環、インデノ[1,2−
a]インデン環、アントラ[2,1−a]ナフタセン
環、1H−ベンゾ[a]シクロペント[j]アントラセ
ン環を有するスルフォニルまたはスルフォネート化合
物;ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレ
ン環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、as−インダセ
ン環、s−インダセン環、アセナフチレン環、フルオレ
ン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン
環、フルオランテン環、アセフェナントリレン環、アセ
アントリレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセ
ン環、ナフタセン環、プレイアデン環、ピセン環、ペリ
レン環、ペンタフェン環、ペンタセン環、テトラフェニ
レン環、ヘキサフェン環、ヘキサセン環、ルビセン環、
コロネン環、トリナフチレン環、ヘプタフェン環、ヘプ
タセン環、ピラントレン環、オバレン環、ジベンゾフェ
ナントレン環、ベンズ[a]アントラセン環、ジベンゾ
[a,j]アントラセン環、インデノ[1,2−a]イ
ンデン環、アントラ[2,1−a]ナフタセン環、1H
−ベンゾ[a]シクロペント[j]アントラセン環を有
する4−キノンジアジド化合物;ナフタレン環、ペンタ
レン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、ビフ
ェニレン環、as−インダセン環、s−インダセン環、
アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェ
ナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、ア
セフェナントリレン環、アセアントリレン環、トリフェ
ニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、プレ
イアデン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、
ペンタセン環、テトラフェニレン環、ヘキサフェン環、
ヘキサセン環、ルビセン環、コロネン環、トリナフチレ
ン環、ヘプタフェン環、ヘプタセン環、ピラントレン
環、オバレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンズ
[a]アントラセン環、ジベンゾ[a,j]アントラセ
ン環、インデノ[1,2−a]インデン環、アントラ
[2,1−a]ナフタセン環、1H−ベンゾ[a]シク
ロペント[j]アントラセンなどを側鎖を有するスルフ
ォニウムまたはヨードニウムのトリフレートなどとの塩
などが挙げられる。特に、ナフタレン環またはアントラ
セン環を有するスルフォニルまたはスルフォネート化合
物;水酸基が導入されたナフタレン環またはアントラセ
ン環を有する4−キノンジアジド化合物;ナフタレン環
またはアントラセン環を側鎖を有するスルフォニウムま
たはヨードニウムのトリフレートなどとの塩が好まし
い。
Embedded image Also, as for the photoacid generators described above, conjugated polycyclic aromatic compounds such as arylonium salts having a naphthalene skeleton or a dibenzothiophene skeleton, sulfonate compounds, sulfonyl compounds, and sulfamide compounds have transparency to short-wavelength light and heat resistance. It is advantageous in terms of sex. Specifically, naphthalene ring, pentalene ring, indene ring, azulene ring, heptalene ring, biphenylene ring, as-indacene ring, s-indacene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring , Acephenanthrylene ring, aceanthrylene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, pleiaden ring, picene ring, perylene ring, pentaphene ring, pentacene ring, tetraphenylene ring, hexaphene ring, hexacene ring, Rubicene ring, coronene ring, trinaphthylene ring, heptaphen ring,
Heptacene ring, pyranthrene ring, ovalene ring, dibenzophenanthrene ring, benz [a] anthracene ring, dibenzo [a, j] anthracene ring, indeno [1,2-
a] a sulfonyl or sulfonate compound having an indene ring, an anthra [2,1-a] naphthacene ring, 1H-benzo [a] cyclopent [j] anthracene ring; a naphthalene ring, a pentalene ring, an indene ring, an azulene ring, a heptalene ring; Biphenylene ring, as-indacene ring, s-indacene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring, acephenanthrylene ring, aceanthrylene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring , Naphthacene ring, preyaden ring, picene ring, perylene ring, pentaphene ring, pentacene ring, tetraphenylene ring, hexaphene ring, hexacene ring, rubicene ring,
Coronene ring, trinaphthylene ring, heptaphen ring, heptacene ring, pyranthrene ring, ovalene ring, dibenzophenanthrene ring, benz [a] anthracene ring, dibenzo [a, j] anthracene ring, indeno [1,2-a] indene ring, anthra [2,1-a] naphthacene ring, 1H
A 4-quinonediazide compound having a benzo [a] cyclopent [j] anthracene ring; a naphthalene ring, a pentalene ring, an indene ring, an azulene ring, a heptalene ring, a biphenylene ring, an as-indacene ring, an s-indacene ring,
Acenaphthylene ring, fluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring, acephenanthrylene ring, aceanthrylene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, preiaden ring, picene ring, perylene ring , A pentaphen ring,
Pentacene ring, tetraphenylene ring, hexaphen ring,
Hexacene ring, rubicene ring, coronene ring, trinaphthylene ring, heptaphen ring, heptacene ring, pyranthrene ring, ovalene ring, dibenzophenanthrene ring, benz [a] anthracene ring, dibenzo [a, j] anthracene ring, indeno [1,2- a] Indene ring, anthra [2,1-a] naphthacene ring, 1H-benzo [a] cyclopent [j] anthracene and the like with salts of sulfonium or iodonium having a side chain and triflate. In particular, a sulfonyl or sulfonate compound having a naphthalene ring or an anthracene ring; a 4-quinonediazide compound having a naphthalene ring or an anthracene ring having a hydroxyl group introduced; a sulfonium or iodonium triflate having a naphthalene ring or an anthracene ring with a side chain; Salts are preferred.

【0071】このような光酸発生剤のうち、本発明では
トリフェニルスルフォニウムトリフレートやジフェニル
イオドニウムトリフレート、トリナフチルスルフォニウ
ムトリフレート、ジナフチルヨードニウムトリフレー
ト、ジナフチルスルフォニルメタン、みどり化学製NA
T−105(CAS.No.[137867−61−
9])、みどり化学製NAT−103(CAS.No.
[131582−00−8])、みどり化学製NAI−
105(CAS.No.[85342−62−7])、
みどり化学製TAZ−106(CAS.No.[694
32−40−2])、みどり化学製NDS−105、、
みどり化学製PI−105(CAS.No.[4158
0−58−9])や、s−アルキル化ジベンゾチオフェ
ントリフレート、s−フルオロアルキル化ジベンゾチオ
フェントリフレート(ダイキン製)などが好ましく用い
られる。これらの中でも、トリフェニルスルフォニウム
トリフレート、トリナフチルスルフォニウムトリフレー
ト、ジナフチルヨードニウムトリフレート、ジナフチル
スルフォニルメタン、みどり化学製NAT−105(C
AS.No.[137867−61−9])、みどり化
学製NDI−105(CAS.No.[133710−
62−0])、みどり化学製NAI−105(CAS.
No.[85342−62−7])などは特に好まし
い。
Among such photoacid generators, in the present invention, triphenylsulfonium triflate, diphenyliodonium triflate, trinaphthylsulfonium triflate, dinaphthyliodonium triflate, dinaphthylsulfonylmethane, green Chemical NA
T-105 (CAS No. [137867-61-
9]), Midori Kagaku NAT-103 (CAS No.
[131582-00-8]), Midori Kagaku NAI-
105 (CAS. No. [85342-62-7]),
TAZ-106 manufactured by Midori Kagaku (CAS No. [694]
32-40-2]), NDS-105 manufactured by Midori Kagaku,
Midori Kagaku PI-105 (CAS No. [4158]
0-58-9]), s-alkylated dibenzothiophene triflate, s-fluoroalkylated dibenzothiophene triflate (manufactured by Daikin) and the like are preferably used. Among these, triphenylsulfonium triflate, trinaphthylsulfonium triflate, dinaphthyliodonium triflate, dinaphthylsulfonylmethane, NAT-105 manufactured by Midori Kagaku (C
AS. No. [137867-61-9]), Midori Kagaku NDI-105 (CAS. No. [133710-
62-0]), Midori Kagaku NAI-105 (CAS.
No. [85342-62-7]) and the like are particularly preferable.

【0072】本発明のレジスト組成物において、光酸発
生剤の好ましい配合量は、他の固形分全体に対して0.
001〜50重量%、さらに好ましくは0.01〜40
重量%、特に好ましくは0.1〜20重量%の範囲内で
ある。すなわち、0.001重量%未満では高い感度で
レジストパターンを形成することが困難であり、50重
量%を越えるとレジスト膜を形成したときにその機械的
強度などが損なわれるおそれがある。 <その他の成分>本発明のレジスト組成物においては、
溶解抑止剤、アルカリ可溶性の樹脂、放射線の照射によ
りアルカリ溶液に対する溶解度が増大する樹脂性化合物
を含有しても良い。
In the resist composition of the present invention, the preferable amount of the photoacid generator is 0.1% based on the whole other solids.
001 to 50% by weight, more preferably 0.01 to 40%
% By weight, particularly preferably in the range from 0.1 to 20% by weight. That is, if it is less than 0.001% by weight, it is difficult to form a resist pattern with high sensitivity, and if it exceeds 50% by weight, the mechanical strength and the like may be impaired when a resist film is formed. <Other components> In the resist composition of the present invention,
It may contain a dissolution inhibitor, an alkali-soluble resin, or a resinous compound whose solubility in an alkali solution increases upon irradiation with radiation.

【0073】以下、溶解抑止剤について説明する。Hereinafter, the dissolution inhibitor will be described.

【0074】本発明に係る樹脂は配合された光酸発生剤
に光を照射することにより発生した酸触媒によってアル
カリ不溶の樹脂が分解しアルカリ可溶となる。そのため
樹脂に溶解抑止基を導入すること、もしくはレジスト組
成物に溶解抑止剤の添加することは必須ではない。しか
し、露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくするため
に、溶解抑止基を樹脂に導入するかもしくは溶解抑止剤
の添加することが好ましい。
The resin according to the present invention is decomposed into an alkali-soluble resin by decomposing an alkali-insoluble resin by an acid catalyst generated by irradiating the compounded photoacid generator with light. Therefore, it is not essential to introduce a dissolution inhibiting group into the resin or to add a dissolution inhibiting agent to the resist composition. However, it is preferable to introduce a dissolution inhibiting group into the resin or to add a dissolution inhibitor in order to increase the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part.

【0075】溶解抑止剤として使用する溶解抑止基化合
物としては例えば米国特許第4491628号および4
603101号、特開昭63−27829号公報等に記
された化合物のうち、芳香環が、該縮合多環式芳香環の
ものならば使用できる。あるいは縮合多環芳香環骨格に
カルボン酸やフェノール性水酸基を有する化合物のヒド
ロキシ末端の一部または全部を酸で分解可能な保護基で
置換したもので有れば使用できる。
The dissolution inhibiting compounds used as dissolution inhibitors include, for example, US Pat.
Of the compounds described in JP-A-603101 and JP-A-63-27829, any of the compounds having an aromatic ring of the condensed polycyclic aromatic ring can be used. Alternatively, a compound having a carboxylic acid or a phenolic hydroxyl group in the condensed polycyclic aromatic ring skeleton can be used as long as a part or all of the hydroxy terminal is substituted with an acid-decomposable protecting group.

【0076】例えばその保護基はtert−ブチルエステル
やtert−ブチルカーボネート、テトラヒドロピラニル
基、アセタール基等があげられる。
For example, the protecting group includes tert-butyl ester, tert-butyl carbonate, tetrahydropyranyl group, acetal group and the like.

【0077】かかる化合物をより具体的にに例示する
ば、ナアフタレンやアントラセンの、ポリヒドロキシ化
合物のtert−ブチルカーボネート、ナフトールフタレイ
ンのtert−ブチルカーボネート、キナザリンやキニザリ
ン、ナフトールノボラック樹脂のtert−ブチルカーボネ
ート、などが例示される。
Specific examples of such compounds include tertiary butyl carbonate of polyhydroxy compound, tertiary butyl carbonate of naphthol phthalein, quinazaline and quinizarin of naaphthalene and anthracene, tertiary butyl carbonate of naphthol novolak resin. , Etc. are exemplified.

【0078】これらの化合物のレジスト組成物への添加
量は、重合体に対して少なくとも3重量%以上40重量
%未満が望ましい。この理由は前記レジスト組成物への
添加量が3重量%未満であると効能が得られないかもし
くは解像性低下をひきおこし、逆に40重量%以上であ
ると塗膜性能あるいは溶解速度が著しく低下するためで
ある。通常10〜30重量%の間がより望ましい。
The addition amount of these compounds to the resist composition is desirably at least 3% by weight and less than 40% by weight based on the polymer. The reason for this is that if the amount added to the resist composition is less than 3% by weight, no effect is obtained or the resolution is lowered, and if it is 40% by weight or more, the coating film performance or dissolution rate is remarkably high. It is because it falls. Usually between 10 and 30% by weight is more desirable.

【0079】溶解抑止剤を具備する場合には、樹脂に溶
解抑止基を必ずしも有する必要はなく、共重合組成とし
てアルカリ溶解性を与えるメタクリル酸などのアルカリ
可溶基を有するビニル系化合物が共重合されてもよい。
溶解抑止剤としては、アルカリ溶液に対する充分な溶解
抑止能を有するとともに、酸による分解後の生成物がア
ルカリ溶液中で−(C=O)O−、−OS(=O)
−、または−O−を生じ得る酸分解性化合物が例示さ
れる。具体的には、フェノール性化合物をt−ブトキシ
カルボニルエーテル、テトラヒドロピラニルエーテル、
3−ブロモテトラヒドロピラニルエーテル、1−メトキ
シシクロヘキシルエーテル、4−メトキシテトラヒドロ
ピラニルエーテル、1,4−ジオキサン−2−イルエー
テル、テトラヒドロフラニルエーテル、2,3,3a,
4,5,6,7,7a−オクタヒドロ−7,8,8−ト
リメチル−4,7−メタノベンゾフラン−2−イルエー
テル、t−ブチルエーテル、トリメチルシリルエーテ
ル、トリエチルシリルエーテル、トリイソプロピルシリ
ルエーテル、ジメチルイソプロピルシリルエーテル、ジ
エチルイソプロピルシリルエーテル、ジメチルセキシル
シリルエーテル、t−ブチルジメチルシリルエーテルな
どに変性した化合物、メルドラム酸誘導体などが挙げら
れる。これらのうちでは、フェノール性化合物の水酸基
をt−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル
メチル基、トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシ
リル基、あるいはテトラヒドロピラニル基などで保護し
た化合物や、ナフタルデヒドにメルドラム酸の付加した
化合物、脂環構造を有するアルデヒドにメルドラム酸の
付加した化合物などが好ましい。
When a dissolution inhibitor is provided, the resin does not necessarily need to have a dissolution inhibiting group, and a vinyl compound having an alkali-soluble group, such as methacrylic acid, which imparts alkali solubility as a copolymer composition is copolymerized. May be done.
As a dissolution inhibitor, it has a sufficient dissolution inhibiting ability with respect to an alkaline solution, and the product after decomposition with an acid is-(C = O) O-, -OS (= O)
Acid-decomposable compounds capable of producing 2- or -O- are exemplified. Specifically, the phenolic compound is converted to t-butoxycarbonyl ether, tetrahydropyranyl ether,
3-bromotetrahydropyranyl ether, 1-methoxycyclohexyl ether, 4-methoxytetrahydropyranyl ether, 1,4-dioxan-2-yl ether, tetrahydrofuranyl ether, 2,3,3a,
4,5,6,7,7a-octahydro-7,8,8-trimethyl-4,7-methanobenzofuran-2-yl ether, t-butyl ether, trimethylsilyl ether, triethylsilyl ether, triisopropylsilyl ether, dimethylisopropyl Examples thereof include compounds modified with silyl ether, diethylisopropylsilyl ether, dimethylsexylsilyl ether, t-butyldimethylsilyl ether, and Meldrum's acid derivatives. Among these, a compound in which the hydroxyl group of a phenolic compound is protected with a t-butoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a tetrahydropyranyl group, or the like, And a compound obtained by adding Meldrum's acid to an aldehyde having an alicyclic structure.

【0080】さらに溶解抑止剤は、多価カルボン酸のイ
ソプロピルエステル、テトラヒドロピラニルエステル、
テトラヒドロフラニルエステル、メトキシエトキシメチ
ルエステル、2−トリメチルシリルエトキシメチルエス
テル、t−ブチルエステル、トリメチルシリルエステ
ル、トリエチルシリルエステル、t−ブチルジメチルシ
リルエステル、イソプロピルジメチルシリルエステル、
ジ−t−ブチルメチルシリルエステル、オキサゾール、
2−アルキル−1,3−オキサゾリン、4−アルキル−
5−オキソ−1,3−オキサゾリン、5−アルキル−4
−オキソ−1,3−ジオキソランなどであってもよい。
また、以下に示す化合物を例示できる。
Further, dissolution inhibitors include isopropyl esters of polycarboxylic acids, tetrahydropyranyl esters,
Tetrahydrofuranyl ester, methoxyethoxymethyl ester, 2-trimethylsilylethoxymethyl ester, t-butyl ester, trimethylsilyl ester, triethylsilyl ester, t-butyldimethylsilyl ester, isopropyldimethylsilyl ester,
Di-t-butylmethylsilyl ester, oxazole,
2-alkyl-1,3-oxazoline, 4-alkyl-
5-oxo-1,3-oxazoline, 5-alkyl-4
-Oxo-1,3-dioxolane and the like.
Further, the following compounds can be exemplified.

【化21】 Embedded image

【化22】 Embedded image

【化23】 Embedded image

【化24】 Embedded image

【化25】 Embedded image

【化26】 Embedded image

【化27】 本発明においてはこれらの溶解抑止剤のうち、共役多環
芳香族系化合物が短波長光に対する透明性が優れる点で
好ましい。すなわちこうした化合物は、π電子の共役安
定化に起因して光吸収帯が低波長域にシフトしており、
本発明では特に共役多環芳香族系化合物を溶解抑止剤と
して用いることで、短波長光に対し優れた透明性を有す
るとともに、耐熱性も充分なレジストを得ることができ
る。
Embedded image In the present invention, among these dissolution inhibitors, a conjugated polycyclic aromatic compound is preferred because of its excellent transparency to short-wavelength light. That is, in such a compound, the light absorption band is shifted to a low wavelength region due to the conjugate stabilization of π electrons,
In the present invention, in particular, by using a conjugated polycyclic aromatic compound as a dissolution inhibitor, a resist having excellent transparency to short-wavelength light and sufficient heat resistance can be obtained.

【0081】本レジスト組成物におけるその他の成分の
うち、アルカリ可溶性の樹脂としては、基本的にアルカ
リ可溶の樹脂なら添加が可能であるが、好ましくは既知
のArFレジスト用に用いられる樹脂類があげられ得、
それらは化学増幅型レジストとしての機能を有してもか
まわない。
Of the other components in the present resist composition, as the alkali-soluble resin, it is basically possible to add any alkali-soluble resin, but preferably, the known resins used for ArF resists are used. Can be given,
They may have a function as a chemically amplified resist.

【0082】さらに本発明のレジスト組成物は樹脂成分
として特に酸無水物構造を含む樹脂を用い高温でプロセ
スした場合、または樹脂成分としてヒドロキシル基が酸
触媒のはたらきにより脱水反応が生じやすい特定の3級
部位に付いている場合、ネガ型の像を形成し得る場合が
あるので、これを積極的に利用して、ネガ型の像を形成
できる場合がある。
Further, the resist composition of the present invention can be processed at a high temperature by using a resin containing an acid anhydride structure as a resin component, or a specific 3 component having a hydroxyl group as a resin component which is liable to cause a dehydration reaction due to the action of an acid catalyst. In the case where it is attached to the class portion, a negative image may be formed in some cases, and this may be positively used to form a negative image in some cases.

【0083】本発明のレジスト組成物は、樹脂成分や光
酸発生剤、溶解抑止剤、架橋剤、アルカリ可溶性樹脂な
どを有機溶媒に溶解させ瀘過することで、通常ワニスと
して調製される。ただし本発明のアルカリ現像用レジス
トにおいては、これらの成分以外にエポキシ樹脂、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
メチルメタクリレート、プロピレンオキシド−エチレン
オキシド共重合体、ポリスチレンなどのその他のポリマ
ーや、耐環境性向上のためのアミン化合物、ピリジン誘
導体などの塩基性化合物、塗膜改質用の界面活性剤、反
射防止剤としての染料などが適宜配合されても構わな
い。
The resist composition of the present invention is usually prepared as a varnish by dissolving a resin component, a photoacid generator, a dissolution inhibitor, a crosslinking agent, an alkali-soluble resin and the like in an organic solvent and filtering. However, in the alkali developing resist of the present invention, in addition to these components, epoxy resin, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, propylene oxide-ethylene oxide copolymer, other polymers such as polystyrene, and environmental resistance An amine compound for improvement, a basic compound such as a pyridine derivative, a surfactant for modifying a coating film, a dye as an antireflection agent, and the like may be appropriately compounded.

【0084】ここでの有機溶媒には、例えばシクロヘキ
サノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブ
チルケトンなどのケトン系溶媒、メチルセロルブ、メチ
ルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテー
ト、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソルブ系溶
媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、γ−ブ
チロラクトンなどのエステル系溶媒、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコール系
溶媒、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリッ
クトリアミドジメチルホルムアミド、N−メチルピロリ
ドンなどの含窒素系溶媒や、溶解性向上のためこれらに
ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアルデヒド、N
−メチルピロリジノン等を添加した混合溶媒を用いるこ
とができる。また、メチルプロピオン酸メチル等のプロ
ピオン酸誘導体、乳酸エチル等の乳酸エステル類やPG
MEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセ
テート)等も、低毒性であり好ましく用いられ得る。な
かでも、PGMEAと乳酸エチルは本発明の樹脂に対す
る溶解性が高く特に好ましい。
Examples of the organic solvent include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; cellosolve solvents such as methyl cellorub, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; ethyl acetate and butyl acetate. , Isoamyl acetate, ester solvents such as γ-butyrolactone, glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate, nitrogen-containing solvents such as dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric triamide dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and solubility For the purpose of improvement, dimethyl sulfoxide, dimethyl formaldehyde, N
A mixed solvent to which -methylpyrrolidinone or the like is added can be used. Also, propionic acid derivatives such as methyl methyl propionate, lactate esters such as ethyl lactate, and PG
MEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) and the like have low toxicity and can be preferably used. Among them, PGMEA and ethyl lactate are particularly preferred because of their high solubility in the resin of the present invention.

【0085】なお本発明において、このような溶媒は単
独または2種以上を混合して用いることができ、さらに
イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルア
ルコール、ブチルアルコール、n−ブチルアルコール、
s−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、イソブ
チルアルコールなどの脂肪族アルコールや、トルエン、
キシレンなどの芳香族溶媒が含有されていても構わな
い。ただし、本発明のレジスト組成物が、酸無水物構造
を有する場合は、溶媒に水酸基がある場合、反応しやす
く安定性がそこなわれるため、この場合はOH基を有さ
ない溶媒であることが望ましい。
In the present invention, such solvents can be used alone or in combination of two or more. Further, isopropyl alcohol, ethyl alcohol, methyl alcohol, butyl alcohol, n-butyl alcohol,
aliphatic alcohols such as s-butyl alcohol, t-butyl alcohol, isobutyl alcohol, toluene,
An aromatic solvent such as xylene may be contained. However, when the resist composition of the present invention has an acid anhydride structure, if the solvent has a hydroxyl group, it is likely to react and the stability is impaired, and in this case, the solvent must not have an OH group. Is desirable.

【0086】次に、本発明のレジスト組成物を用いたパ
ターン形成方法について、ポジ型の化学増幅型レジスト
の場合を例に挙げ説明する。まず、上述したような有機
溶媒に溶解されたレジストのワニスを回転塗布法やディ
ッピング法などで所定の基板上に塗布した後、150℃
以下好ましくは70〜120℃で乾燥してレジスト膜を
成膜する。なおここでの基板としては、例えばシリコン
ウェハ、表面に各種の絶縁膜や電極、配線などが形成さ
れたシリコンウェハ、ブランクマスク、GaAs、Al
GaAsなどのIII−V族化合物半導体ウェハ、クロ
ムまたは酸化クロム蒸着マスク、アルミ蒸着基板、BP
SGコート基板、PSGコート基板、BSGコート基
板、SOGコート基板、カーボン膜スパッタ基板などを
使用することができる。
Next, a method of forming a pattern using the resist composition of the present invention will be described with reference to a positive chemically amplified resist as an example. First, a varnish of a resist dissolved in an organic solvent as described above is applied on a predetermined substrate by a spin coating method, a dipping method, or the like.
Thereafter, the resist film is dried preferably at 70 to 120 ° C. to form a resist film. The substrate used here is, for example, a silicon wafer, a silicon wafer having various insulating films, electrodes, wirings, etc. formed on the surface thereof, a blank mask, GaAs, Al
III-V compound semiconductor wafer such as GaAs, chromium or chromium oxide deposition mask, aluminum deposition substrate, BP
An SG coated substrate, a PSG coated substrate, a BSG coated substrate, an SOG coated substrate, a carbon film sputtered substrate, or the like can be used.

【0087】次いで、所定のマスクパターンを介して化
学線を照射するか、またはレジスト膜表面に化学線を直
接走査させて、レジスト膜を露光する。上述した通り本
発明のアルカリ現像用レジストは、短波長光をはじめ広
範囲の波長域の光に対して優れた透明性を有しているの
で、ここでの化学線としては紫外線、X線、低圧水源ラ
ンプ光のi線、h線、g線、キセノンランプ光、KrF
やArFやFなどのエキシマレーザ光等のdeepU
V光やシンクロトロンオービタルラジエーション(SO
R)、電子線(EB)、γ線、イオンビームなどを使用
することが可能である。
Next, the resist film is exposed by irradiating actinic radiation through a predetermined mask pattern or by directly scanning the resist film surface with actinic radiation. As described above, the alkali developing resist of the present invention has excellent transparency to light in a wide wavelength range including short-wavelength light. Water source lamp light i-line, h-line, g-line, xenon lamp light, KrF
And deepU of excimer laser light or the like, such as ArF and F 2
V light and synchrotron orbital radiation (SO
R), electron beam (EB), γ-ray, ion beam and the like can be used.

【0088】続いて特に化学増幅型レジストの場合、熱
板上やオーブン中での加熱あるいは赤外線照射などによ
り、レジスト膜に170℃以下程度のベーキング処理を
適宜施す。この後浸漬法、スプレー法などでレジスト膜
を現像し、露光部または未露光部のレジスト膜をアルカ
リ溶液に選択的に溶解・除去して、所望のパターンを形
成する。このときアルカリ溶液の具体例としては、テト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド水溶液、コリン水
溶液などの有機アルカリ水溶液や、水酸化カリウム、水
酸化ナトリウムなどの無機アルカリ水溶液、これらにア
ルコールや界面活性剤などを添加した溶液が挙げられ
る。なおここでのアルカリ溶液の濃度は、露光部と未露
光部とで溶解速度の差を充分なものとする観点から、1
5重量%以下であることが好ましい。
Subsequently, particularly in the case of a chemically amplified resist, the resist film is appropriately subjected to a baking treatment of about 170 ° C. or less by heating on a hot plate or in an oven or irradiating infrared rays. Thereafter, the resist film is developed by an immersion method, a spray method, or the like, and the exposed or unexposed portion of the resist film is selectively dissolved and removed in an alkaline solution to form a desired pattern. At this time, specific examples of the alkali solution include an aqueous solution of an organic alkali such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and choline, an aqueous solution of an inorganic alkali such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, and an alcohol and a surfactant added thereto. Solution. Here, the concentration of the alkaline solution is set at 1 from the viewpoint of ensuring a sufficient dissolution rate difference between the exposed part and the unexposed part.
It is preferably at most 5% by weight.

【0089】こうして、本発明のレジスト組成物を用い
て形成されたレジストパターンは極めて解像性が良好で
あり、例えばこのレジストパターンをエッチングマスク
としたドライエッチングで、露出した基板などにクォー
ターミクロン程度の超微細なパターンを忠実に転写する
ことができる。ここで得られたレジストパターンでは、
ベース樹脂である高分子化合物中の脂環式構造において
一方の炭素−炭素結合が切れても他方の結合が残るた
め、高いドライエッチング耐性を有している。
The resist pattern formed by using the resist composition of the present invention has an extremely good resolution. For example, by dry etching using this resist pattern as an etching mask, an exposed substrate or the like is exposed to the order of quarter microns. Can be faithfully transferred. In the resist pattern obtained here,
In the alicyclic structure in the polymer compound as the base resin, even if one carbon-carbon bond is broken, the other bond remains, so that it has high dry etching resistance.

【0090】なお、上述したような工程以外の他の工程
が付加されても何ら差支えなく、例えばレジスト膜の下
地としての平坦化層形成工程、レジスト膜と下地との密
着性向上のための前処理工程、レジスト膜の現像後に現
像液を水などで除去するリンス工程、ドライエッチング
前の紫外線の再照射工程を適宜施すことが可能である。
It should be noted that other steps other than the above-described steps may be added without any problem. For example, a step of forming a flattening layer as a base of the resist film, a step of improving the adhesion between the resist film and the base, and the like. A processing step, a rinsing step of removing the developing solution with water or the like after development of the resist film, and a step of re-irradiating ultraviolet rays before dry etching can be appropriately performed.

【0091】[0091]

【実施例】(実施例1)モノマーとして、1−アクリロ
イル−3−ヒドロキシアダマンタン及びテトラヒドロピ
ラニルメタクリレートを用い、両者合計0.05mol
を表1に示す混合比で混合し、混合物をテトラヒドロフ
ラン(THF)20gに溶解し、アゾビスブチロニトリ
ル(AIBN)0.0125molを重合開始剤として
加えた。アルゴン雰囲気下、液体窒素温度で3回凍結脱
気を行った。これをアルゴン雰囲気下において、60℃
で30時間反応させた。反応液にメタノールを2ml加
え反応を停止した。ヘキサン250gを攪拌しながら、
反応液を1滴づつ落とし再沈をおこなった。ガラスフィ
ルターで炉過し、固形分を60℃で3日間真空乾燥さ
せ、6種類の樹脂を得た。
EXAMPLES (Example 1) 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane and tetrahydropyranyl methacrylate were used as monomers, and the total of both was 0.05 mol.
Were mixed at a mixing ratio shown in Table 1, the mixture was dissolved in 20 g of tetrahydrofuran (THF), and 0.0125 mol of azobisbutyronitrile (AIBN) was added as a polymerization initiator. Under an argon atmosphere, freeze degassing was performed three times at the temperature of liquid nitrogen. This is placed in an argon atmosphere at 60 ° C.
For 30 hours. 2 ml of methanol was added to the reaction solution to stop the reaction. While stirring 250 g of hexane,
The reaction solution was dropped one by one and reprecipitated. The mixture was filtered with a glass filter, and the solid content was vacuum-dried at 60 ° C. for 3 days to obtain six kinds of resins.

【0092】分子量は、いずれもポリスチレン換算で3
500〜8000までであった。Mw/Mnは1.7〜
1.9であった。得られた樹脂の混合比をNMRで測定
したところ、仕込み比の±2%の範囲内であった。
The molecular weight was 3 in terms of polystyrene.
From 500 to 8000. Mw / Mn is 1.7 or more.
1.9. When the mixing ratio of the obtained resin was measured by NMR, it was within ± 2% of the charging ratio.

【0093】得られた樹脂1.0gに、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を0.05g
加え、乳酸エチル4.2gに溶解させ、6種類のレジス
ト1〜6を得た。
To 1.0 g of the obtained resin, 0.05 g of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator was added.
In addition, the resultant was dissolved in 4.2 g of ethyl lactate to obtain six types of resists 1 to 6.

【0094】得られた6種のレジスト溶液を、スピンコ
ート法により3000回転/分、30秒間でシリコンウ
エハー上に回転塗布した。その後、ホットプレート上、
120℃で90秒間露光前べ一クを行った。レジストの
厚みは、0.5μmであった。これに、ArFエキシマ
レーザー光(波長193nm)で露光を行い、ライン&
スペースをパターンニングした。露光波置はニコン社製
ArF露光装置(NA=0.55、σ=0.7)を用い
た。
The obtained six kinds of resist solutions were spin-coated on a silicon wafer at 3,000 rpm for 30 seconds by spin coating. Then on a hot plate,
A pre-exposure bake was performed at 120 ° C. for 90 seconds. The thickness of the resist was 0.5 μm. This was exposed to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), and the line &
Space was patterned. An ArF exposure apparatus (NA = 0.55, σ = 0.7) manufactured by Nikon Corporation was used for exposure wave setting.

【0095】これを100℃で180秒間露光後べ一ク
を行った後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液中、25℃で60秒間現像した。これに
より、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去され
てポジ型のパターンが形成された。表1に各レジストの
感度および解像度を併記する。
This was exposed to light at 100 ° C. for 180 seconds, baked, and then developed in a 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 25 ° C. for 60 seconds. As a result, the exposed portion of the resist film was selectively dissolved and removed to form a positive pattern. Table 1 also shows the sensitivity and resolution of each resist.

【表1】 (実施例2)モノマーとして1−アクリロイル−3−ヒ
ドロキシアダマンタン0.02molを実施例1と同様
の方法でホモ重合した。分子量は、ポリスチレン換算で
3,500で、Mw/Mnは1.9であった。
[Table 1] Example 2 As a monomer, 0.02 mol of 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane was homopolymerized in the same manner as in Example 1. The molecular weight was 3,500 in terms of polystyrene, and Mw / Mn was 1.9.

【0096】これに酸発生剤をナフチルイミドカンファ
ースルホネイトに代えレジスト7を調製し、実施例1と
同様の方法でパターニングをおこなった。ただし、露光
後べークは160℃で行った。この結果、露光量42m
J/cmで0.45μmL/Sと大きいながらも、パ
ターンができることがわかった。
A resist 7 was prepared by replacing the acid generator with naphthyl imido camphorsulfonate, and was patterned in the same manner as in Example 1. However, baking after exposure was performed at 160 ° C. As a result, the exposure amount 42 m
It was found that a pattern was formed although it was as large as 0.45 μmL / S in J / cm 2 .

【表2】 (実施例3)実施例1の1−アクリロイル−3−ヒドロ
キシアダマンタンを1−アクリロイル−3−カルボキシ
アダマンタンに代え、表3に示す混合比で混合したもの
を用いた以外はすべて同じ方法で重合し、該重合体を用
いて実施例1と同様にレジスト調製を行いレジスト11
〜15を調製した。レジスト11〜15を用い、実施例
1と同様にパターニングを行った。その結果を表3に示
す。
[Table 2] Example 3 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane was replaced with 1-acryloyl-3-carboxyadamantane and mixed at a mixing ratio shown in Table 3. A resist was prepared using the polymer in the same manner as in Example 1, and a resist 11 was prepared.
~ 15 were prepared. Using the resists 11 to 15, patterning was performed in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.

【表3】 最適混合比が実施例1と違うのは酸性度の違いと考えら
れるが、同様にパターニングできることがわかる。 (実施例4)モノマーとして1−アクリロイル−3−te
rt-ブチルオキシカルボニルアダマンタンと1−アクリ
ロイル−3−ヒドロキシアダマンタンと無水マレイン酸
を用い、3者を1:1:2のmo1混合比で混合したも
のを用いた以外は実施例1と同様の方法で重合し、該重
合体を用いて実施例1と同様にレジスト調製を行いレジ
スト16を調製した。レジスト16を用い実施例1と同
様にパターニングをおこなった。この結果、露光量12
mJ/cmで0.17μmL/Sのパターンを解像で
きることがわかった。結果を表4に示す。
[Table 3] The difference in the optimum mixing ratio from that in Example 1 is considered to be due to the difference in acidity, but it can be seen that patterning can be performed similarly. Example 4 1-acryloyl-3-te as a monomer
A method similar to that of Example 1 except that rt-butyloxycarbonyl adamantane, 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane, and maleic anhydride were used, and a mixture of the three was used at a mol ratio of 1: 1: 2. The resist was prepared in the same manner as in Example 1 using the polymer to prepare a resist 16. Using the resist 16, patterning was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the exposure amount 12
It was found that a pattern of 0.17 μmL / S could be resolved at mJ / cm 2 . Table 4 shows the results.

【0097】一方、モノマーとして2−アクリロイル−
7−tert-ブチルオキシカルボニルトリシクロデカンと
2−アクリロイル−7−ヒドロキシメチルトリシクロデ
カンと無水マレイン酸を用い、3者を1:1:2のmo
1混合比で混合したものを樹脂として用いた以外は上記
と同様の方法で重合し、該重合体を用いて同様にレジス
ト評価を行ったが、架橋反応のせいで、全くパターン形
成ができなかった。以上のように、本発明に係る構造を
有する樹脂は、同時に酸無水物と組み合わせた場合、著
しい効果を示すことがわかった。
On the other hand, 2-acryloyl-
Using 7-tert-butyloxycarbonyltricyclodecane, 2-acryloyl-7-hydroxymethyltricyclodecane and maleic anhydride, the three were treated in a 1: 1: 2 mo ratio.
Polymerization was carried out in the same manner as described above, except that the resin mixed at a mixing ratio of 1 was used, and the resist was evaluated in the same manner using the polymer. However, no pattern could be formed due to the crosslinking reaction. Was. As described above, it has been found that the resin having the structure according to the present invention exhibits a remarkable effect when combined with an acid anhydride at the same time.

【表4】 (混合比は1−アクリロイル−3−tert-ブチルオキシ
カルボニルアダマンタンと1−アクリロイル−3−ヒド
ロキシアダマンタンと無水マレイン酸のmol仕込み
比) (実施例5)実施例1の1−アクリロイル−3−ヒドロ
キシアダマンタンを1−アクリロイル−3−テトラヒド
ロピラニルカルボキシアダマンタンと1−アクリロイル
−3−ヒドロキシアダマンタンに代え、表5に示す混合
比で混合したものを用いた以外はすべて実施例1と同様
の方法で重合し、該重合体を用いて実施例1と同様にレ
ジスト調製を行いレジスト21〜25を調製した。レジ
スト21〜25を用い実施例1と同様にパターニングを
行なった。その結果を表5に示す。
[Table 4] (Mixing ratio is mol ratio of 1-acryloyl-3-tert-butyloxycarbonyladamantane, 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane and maleic anhydride) (Example 5) 1-acryloyl-3-hydroxy of Example 1 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that adamantane was replaced with 1-acryloyl-3-tetrahydropyranylcarboxyadamantane and 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane and mixed at a mixing ratio shown in Table 5. Using the polymer, a resist was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare resists 21 to 25. Patterning was performed in the same manner as in Example 1 using the resists 21 to 25. Table 5 shows the results.

【表5】 (混合比は1−アクリロイル−3−テトラヒドロピラニ
ルカルボキシアダマンタンと1−アクリロイル−3−ヒ
ドロキシアダマンタンのmol仕込み比) (実施例6)化28;0.06molと化29;0.0
4molの混合物をAIBN0.01molを重合開始
剤としてラジカル重合行い、化30に示す分子量約1
1,000の樹脂を得た。得られた樹脂1.0gに、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
を0.01g加え、PGMEA10gに溶解させ、得ら
れたレジスト溶液を、スピンコート法により3000回
転/分、30秒間でシリコンウエハー上に回転塗布し
た。その後、ホットプレート上、120℃で90秒間露
光前べ一クを行った。レジストの厚みは、0.2μmで
あった。これに、ArFエキシマレーザー光で露光を行
い、ライン&スペースをパターンニングした。これを1
30℃で90秒間露光後べ一クを行った後、2.38%
TMAH水溶液中、25℃で60秒間現像し、0.15
μmL/Sのポジ型のパターンを得た。感度は7.0m
J/cmであった。
[Table 5] (Mixing ratio is the charging ratio of 1-acryloyl-3-tetrahydropyranylcarboxyadamantane to 1-acryloyl-3-hydroxyadamantane) (Example 6) Compound 28; 0.06 mol and Compound 29; 0.0
The mixture of 4 mol was subjected to radical polymerization using AIBN 0.01 mol as a polymerization initiator, and a molecular weight of about 1
1,000 resins were obtained. To 1.0 g of the obtained resin, 0.01 g of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator was added and dissolved in 10 g of PGMEA, and the obtained resist solution was silicon-coated at 3,000 rpm for 30 seconds by a spin coating method. Spin-coated on wafer. Thereafter, a pre-exposure bake was performed on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds. The thickness of the resist was 0.2 μm. This was exposed to ArF excimer laser light to pattern lines and spaces. This one
After exposure and baking at 30 ° C. for 90 seconds, 2.38%
Develop in an aqueous TMAH solution at 25 ° C for 60 seconds,
A positive pattern of μmL / S was obtained. Sensitivity is 7.0m
J / cm 2 .

【化28】 Embedded image

【化29】 Embedded image

【化30】 (実施例7)化28;0.04molと化31;0.0
6molの混合物をAIBN0.01molを重合開始
剤としてラジカル重合行い、化32に示す分子量約1万
の樹脂を得た。得られた樹脂1.0gに、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を0.01
g加え、PGMEA10gに溶解させ、得られたレジス
ト溶液を、スピンコート法により3000回転/分、3
0秒間でシリコンウエハー上に回転塗布した。その後、
ホットプレート上、120℃で90秒間露光前べ一クを
行った。レジストの厚みは、0.2μmであった。これ
に、ArFエキシマレーザー光で露光を行い、ライン&
スペースをパターンニングした。これを110℃で90
秒間露光後べ一クを行った後、2.38%TMAH水溶
液中、25℃で60秒間現像し、0.15μmL/Sの
ポジ型のパターンを得た。感度は30mJ/cmであ
った。
Embedded image (Example 7) Chemical formula 28; 0.04 mol and Chemical formula 31; 0.0
Radical polymerization of a 6 mol mixture was performed using 0.01 mol of AIBN as a polymerization initiator to obtain a resin having a molecular weight of about 10,000 shown in Chemical formula 32. To 1.0 g of the obtained resin, 0.01 g of triphenylsulfonium triflate was added as a photoacid generator.
g of PGMEA and dissolved in 10 g of PGMEA, and the obtained resist solution is subjected to spin coating at 3,000 rpm / min.
Spin coating was performed on the silicon wafer in 0 seconds. afterwards,
A pre-exposure bake was performed on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds. The thickness of the resist was 0.2 μm. This is exposed to ArF excimer laser light, and the line &
Space was patterned. This is 90 at 110 ° C.
After baking after exposure for 2 seconds, development was carried out in a 2.38% TMAH aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds to obtain a 0.15 μmL / S positive pattern. The sensitivity was 30 mJ / cm 2 .

【化31】 Embedded image

【化32】 (実施例8)化33(1)〜化38(1)に示すモノマ
ーを化29に示すモノマーあるいは1−アクリロイルオ
キシ−3−カルボキシルアダマンタンとラジカル重合さ
せることによって、それぞれ化33(2)〜38(2)
に示すポリマーを得た。上記ポリマー化合物;化33
(2)〜化38(2)までを酸発生剤TPS−105
(1wt%)と混ぜ、PGMEA溶液に溶解し、これら
のワニスをSiウェハーに回転塗布した。波長193n
mのArFエキシマレーザーステッパーを用いて露光
し、110℃で5分間ベークを行った。0.36NのT
MAHアルカリ現像液を用いて現像したところ露光部が
残り、未露光部が溶けるというネガ型パターンが形成さ
れた。
Embedded image Example 8 The monomers shown in Chemical Formulas 33 (1) to 38 (1) are radically polymerized with the monomer shown in Chemical Formula 29 or 1-acryloyloxy-3-carboxyl adamantane, whereby Chemical Formulas 33 (2) to 38 (38) are obtained, respectively. (2)
Was obtained. The above polymer compound;
(2) to (38) are used as the acid generator TPS-105.
(1 wt%), and dissolved in a PGMEA solution, and these varnishes were spin-coated on Si wafers. Wavelength 193n
The substrate was exposed to light using an ArF excimer laser stepper, and baked at 110 ° C. for 5 minutes. 0.36N T
When developed using an MAH alkaline developer, a negative pattern was formed in which exposed portions remained and unexposed portions dissolved.

【化33】 Embedded image

【化34】 Embedded image

【化35】 Embedded image

【化36】 Embedded image

【化37】 Embedded image

【化38】 Embedded image

【表6】 以上のようにいずれのレジストにおいても膨潤なく良好
にネガ型パターンが形成されることがわかった。さらに
CFプラズマによるエッチングを行ったところ、エッ
チング速度もポリヒドロキシスチレン樹脂の1.2〜
1.0倍であった。 (実施例9〜11および比較例1〜5)化39〜41に
示すポリマー1〜8のホモポリマーをモノマー1〜8の
ラジカル重合で得た。ポリマーの分子量はいずれも1万
程度であった。
[Table 6] As described above, it was found that a negative pattern was favorably formed without swelling in any of the resists. Further, when etching was performed by using CF 4 plasma, the etching rate was 1.2 to
It was 1.0 times. (Examples 9 to 11 and Comparative Examples 1 to 5) Homopolymers of Polymers 1 to 8 shown in Chemical Formulas 39 to 41 were obtained by radical polymerization of monomers 1 to 8. The molecular weight of each polymer was about 10,000.

【化39】 Embedded image

【化40】 Embedded image

【化41】 これらのポリマーのガラス転移温度(Tg)を示差走査
熱量測定法(DSC)で測定した。結果を表7に記載す
る。
Embedded image The glass transition temperatures (Tg) of these polymers were measured by differential scanning calorimetry (DSC). Table 7 shows the results.

【表7】 表7のように2ヵ所の3級炭素位にヒドロキシル基もし
くはそれがエステル化した基が結合したポリマー1(実
施例9)は、1ヵ所しかないポリマー2(比較例1)、
ポリマー3(比較例2)に比べTgが10℃ほど高く、
1つもないポリマー4(比較例3)に比べ20℃も高い
ことがわかる。
[Table 7] As shown in Table 7, the polymer 1 in which a hydroxyl group or a group in which a hydroxyl group is esterified is bonded to two tertiary carbon positions (Example 9) is a polymer 2 having only one place (Comparative Example 1),
Tg about 10 ° C. higher than polymer 3 (Comparative Example 2),
It can be seen that the temperature is higher by 20 ° C. than that of Polymer 4 having no one (Comparative Example 3).

【0098】また、脂環の種類が異なるポリマー5(実
施例10)、またはポリマー7(実施例11)において
も、2ヵ所の3級炭素位にヒドロキシル基もしくはそれ
がエステル化したポリマーは、Tgが高いことがわか
る。
Also, in Polymer 5 (Example 10) or Polymer 7 (Example 11) having different types of alicycles, a hydroxyl group at two tertiary carbon positions or a polymer thereof is esterified with Tg. Is high.

【0099】また、これらのポリマーのTgについて計
算をおこなった結果も表7に併記する。計算はCAch
eシステム上でBicerano法でおこなった。実験
結果とほぼ同じ結果を示している。化学増幅型レジスト
において必須である露光後べークの工程では、100℃
〜150℃のべークが必須である。この時Tgが低いと
パターンの劣化がおこってしまう。したがってTgが高
い本発明にかかる重合体を用いた本発明のレジスト組成
物は解像度の高いレジストパターンを形成できる。 (試験例1)モノマー1とテトラヒドロピラニルを重合
しコポリマーを得た。このコポリマーは実施例1で用い
たレジスト4と全く同じのものである。これを用い実施
例1と同様な方法でレジストを調製した。また、実施例
1と同様の方法で、モノマー2とテトラヒドロピラニル
のコポリマーを重合し、比較レジストを調整した。これ
らのレジストを用い実施例1と同様の方法で露光とプロ
セスを行い、レジストパターンを得た。
Table 7 also shows the results obtained by calculating the Tg of these polymers. Calculation is CAch
It was performed by the Bicerano method on the e-system. The results are almost the same as the experimental results. In the post-exposure bake step, which is essential for chemically amplified resist,
A bake of ~ 150 ° C is essential. At this time, if Tg is low, the pattern will be degraded. Therefore, the resist composition of the present invention using the polymer of the present invention having a high Tg can form a resist pattern with high resolution. (Test Example 1) Monomer 1 and tetrahydropyranyl were polymerized to obtain a copolymer. This copolymer is exactly the same as the resist 4 used in Example 1. Using this, a resist was prepared in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, a copolymer of monomer 2 and tetrahydropyranyl was polymerized to prepare a comparative resist. Using these resists, exposure and processing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain resist patterns.

【0100】この結果、モノマー1とのコポリマーを用
いたレジストでは0.15μmL/Sが解像していた
が、モノマー2とのコポリマーではパターンが流れてい
て0.3μmL/S程度しか解像していなかった。これ
は、モノマー1とのコポリマーに比ベモノマー2とのコ
ポリマーではTgが低いため露光後ぺ一クの最中にゴム
状態になり、パターンが流動化したためである。 (試験例2)モノマー5とテトラヒドロピラニルを5
0:50mol%で重合し、コポリマーを得た。重合方
法は実施例1と同様である。これを用い実施例1と同様
な方法でレジストを調製した。また、実施例1と同様の
方法で、モノマー6とテトラヒドロピラニルのコポリマ
ーを50:50mol%で重合し、比較レジストを調製
した。これらのレジストを用い実施例1と同様の方法で
露光とプロセスを行い、レジストパターンを得た。
As a result, while the resist using the copolymer with the monomer 1 had a resolution of 0.15 μmL / S, the pattern with the copolymer with the monomer 2 had a resolution of only about 0.3 μmL / S. I didn't. This is because the Tg of the copolymer with the monomer 2 was lower than that of the copolymer with the monomer 1, so that the copolymer was in a rubbery state during the first post-exposure and the pattern was fluidized. (Test Example 2) Monomer 5 and tetrahydropyranyl were combined with 5
Polymerization was carried out at 0:50 mol% to obtain a copolymer. The polymerization method is the same as in Example 1. Using this, a resist was prepared in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, a copolymer of monomer 6 and tetrahydropyranyl was polymerized at 50:50 mol% to prepare a comparative resist. Using these resists, exposure and processing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain resist patterns.

【0101】この結果、モノマー5とのコポリマーを用
いたレジストでは0.16μmL/Sを5.2mJ/c
で解像していた。モノマーとのコポリマーを用いた
レジストではパターンが流れていて0.4μmL/S程
度しか解像していなかった。
As a result, in the resist using the copolymer with the monomer 5, 0.16 μmL / S was changed to 5.2 mJ / c.
It was resolved in m 2. In a resist using a copolymer with a monomer, a pattern was flowing and only about 0.4 μmL / S was resolved.

【0102】これは、モノマー5とのコポリマーに比ベ
モノマー6とのコポリマーではTgが低いため露光後ベ
ークの最中にゴム状態になり、パターンが流動化したた
めである。 (試験例3)モノマー7とテトラヒドロピラニルを5
0:50mol%で重合し、コポリマーを得た。重合方
法は実施例1と同様である。これを用い実施例1と同様
な方法でレジストを調製した。また、実施例1と同様の
方法で、モノマー8とテトラヒドロピラニルのコポリマ
ーを50:50mol%で重合し、比較レジストを調製
した。これらのレジストを用い実施例1と同様の方法で
露光とプロセスを行い、レジストパターンを得た。
This is because the copolymer with the monomer 5 in the copolymer with the monomer 5 has a low Tg, so that the copolymer becomes a rubbery state during the post-exposure bake and the pattern becomes fluid. (Test Example 3) Monomer 7 and tetrahydropyranyl in 5
Polymerization was carried out at 0:50 mol% to obtain a copolymer. The polymerization method is the same as in Example 1. Using this, a resist was prepared in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, a copolymer of monomer 8 and tetrahydropyranyl was polymerized at 50:50 mol% to prepare a comparative resist. Using these resists, exposure and processing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain resist patterns.

【0103】この結果、モノマー7とのコポリマーを用
いたレジストでは0.16μmL/Sを5.2mJ/c
で解像していた。モノマー8とのコポリマーを用い
たレジストではパターンが流れていて0.4μmL/S
程度しか解像していなかった。
As a result, in the resist using the copolymer with the monomer 7, 0.16 μmL / S was changed to 5.2 mJ / c.
It was resolved in m 2. In a resist using a copolymer with monomer 8, a pattern flows and 0.4 μmL / S
It was only resolved to a degree.

【0104】これは、モノマー7とのコポリマーに比
ベ、モノマー8とのコポリマーではTgが低いため露光
後ベークの最中にゴム状態になり、パターンが流動化し
たためである。 (実施例12〜実施例13、比較例6) [原料の合成]1,3−ジヒドロキシアダマンタン1m
olを,酸化剤としてCrO、酢酸−無水酢酸溶液中
で加熱攪拌し、8時間反応後、反応液を中和し、ヒドロ
キシアダマンタンのポリヒドロキシル化化合物混合体を
得た。この混合体を高速液体クロマトグラフィーで分取
したところ、1,3,5―トリヒドロキシアダマンタン
を得た。
This is because the Tg of the copolymer with the monomer 8 was lower than that of the copolymer with the monomer 7, so that the copolymer was in a rubbery state during the post-exposure bake and the pattern was fluidized. (Examples 12 to 13, Comparative Example 6) [Synthesis of Raw Materials] 1,3-dihydroxyadamantane 1 m
was heated and stirred in an acetic acid-acetic anhydride solution containing CrO 3 as an oxidizing agent, and after reacting for 8 hours, the reaction solution was neutralized to obtain a mixture of polyhydroxylated compounds of hydroxyadamantane. This mixture was separated by high performance liquid chromatography to obtain 1,3,5-trihydroxyadamantane.

【0105】1,3,5−トリヒドロキシアダマンタン
をメチレンクロリドに溶解し、トリメチルアミンを少量
加え、トリメチルシリルクロリドを当モル量加え、室温
で反応させた。反応物を高速液体クロマトグラフィーで
分取したところ、1,3−ジヒドロキシ−5−トリメチ
ルシロキシアダマンタンを得た。
1,3,5-Trihydroxyadamantane was dissolved in methylene chloride, a small amount of trimethylamine was added, an equimolar amount of trimethylsilyl chloride was added, and the mixture was reacted at room temperature. The reaction product was separated by high performance liquid chromatography to obtain 1,3-dihydroxy-5-trimethylsiloxyadamantane.

【0106】1,3−ジカルボキシアダマンタンを、同
様にして酸化、分取し、1,3−ジカルボキシ−5−ヒ
ドロキシアダマンタンを得た。
1,3-Dicarboxyadamantane was oxidized and fractionated in the same manner to obtain 1,3-dicarboxy-5-hydroxyadamantane.

【0107】化合物1,3−ジカルボキシ−5−ヒドロ
キシアダマンタンをTHFに溶解し、過剰量のチオニル
クロライドと共に4時間環流反応させ、余剰チオニルク
ロライトと溶媒を留去して1,3−ジカルボキシ−5−
ヒドロキシアダマンタンの酸クロリド化合物、1,3−
ジクロロホルミル−5−ヒドロキシアダマンタンを得
た。
The compound 1,3-dicarboxy-5-hydroxyadamantane was dissolved in THF and refluxed with an excess amount of thionyl chloride for 4 hours. Excess thionyl chloride and the solvent were distilled off to remove 1,3-dicarboxy. −5-
Acid chloride compound of hydroxyadamantane, 1,3-
Dichloroformyl-5-hydroxyadamantane was obtained.

【0108】1,3−ジクロロホルミル−5−ヒドロキ
シアダマンタンをメチレンクロリドに溶解し、トリメチ
ルアミンを少量加え、トリメチルシリルクロリドを当モ
ル量加え、室温で反応させた。1,3−ジクロロホルミ
ル−5−トリメチルシロキシアダマンタンを得た。 [高分子の合成]1,3−ジヒドロキシ−5−トリメチ
ルシロキシアダマンタンを0.05molをTHFに溶
解し、化合物1,3−ジクロロホルミル−5−トリメチ
ルシロキシアダマンタンを0.040molをこれに加
え、さらに化合物1,3−ジカルボキシ−5−ヒドロキ
シアダマンタンを0.010mol加えた。温度を室温
に保ち、攪拌し0.1molのトリエチルアミンのTH
F溶液を徐々に滴下した。2時間攪拌し、その後、室温
でさらに2時間攪拌した後、反応液をろ別した。水中に
徐々に反応液を滴下し、再沈した。これを再びTHFに
溶解しテトラブチルアンモニウムフルオライド(TBA
F)を加えて、トリメチルシリルを脱離し、水中に徐
々、に反応液を滴下し、再沈した。それによりエステル
オリゴマー(ポリ酸無水物を合む)1を得た。分子量は
4000であった。エステルオリゴマー1の化学式は下
記の通りである。
1,3-Dichloroformyl-5-hydroxyadamantane was dissolved in methylene chloride, a small amount of trimethylamine was added, and an equimolar amount of trimethylsilyl chloride was added, followed by reaction at room temperature. 1,3-Dichloroformyl-5-trimethylsiloxyadamantane was obtained. [Synthesis of polymer] 0.05 mol of 1,3-dihydroxy-5-trimethylsiloxyadamantane was dissolved in THF, and 0.040 mol of compound 1,3-dichloroformyl-5-trimethylsiloxyadamantane was added thereto. 0.010 mol of the compound 1,3-dicarboxy-5-hydroxyadamantane was added. Keep the temperature at room temperature, stir, and add 0.1 mol of TH
The F solution was gradually added dropwise. After stirring for 2 hours and then at room temperature for another 2 hours, the reaction solution was separated by filtration. The reaction solution was gradually dropped into water and reprecipitated. This was dissolved again in THF, and tetrabutylammonium fluoride (TBA
F) was added to remove trimethylsilyl, and the reaction solution was gradually dropped into water to reprecipitate. As a result, an ester oligomer (including the polyanhydride) 1 was obtained. The molecular weight was 4000. The chemical formula of the ester oligomer 1 is as follows.

【化42】 1,3−ジクロロホルミル−5−トリメチルシロキシア
ダマンタンを0.05molをTHFに溶解し、メンタ
ンジオールを0.040molをこれに加え、さらに化
合物1,3−ジカルボキシ−5−ヒドロキシアダマンタ
ンを0.010mol加えた。温度を室温に保ち、攪拌
し、0.1molのトリエチルアミンのTHF溶液を徐
々に滴下した。2時間攪拌し、その後、室温でさらに2
時間攪拌した後、反応液をろ別した。水中に徐々に反応
液を滴下し、再沈した。これを再びTHFに溶解しTB
AFを加えて、トリメチルシリルを脱離し、水中に徐々
に反応液を滴下し、再沈した。エステルオリゴマー(ポ
リ酸無水物合む)2を得た。分子量は3500であっ
た。エステルオリゴマー2の化学式を下記に示す。
Embedded image 0.05 mol of 1,3-dichloroformyl-5-trimethylsiloxyadamantane is dissolved in THF, 0.040 mol of menthandiol is added thereto, and 0.010 mol of the compound 1,3-dicarboxy-5-hydroxyadamantane is further added. added. The temperature was maintained at room temperature, and the mixture was stirred, and a 0.1 mol solution of triethylamine in THF was gradually added dropwise. Stir for 2 hours, then at room temperature for another 2 hours
After stirring for an hour, the reaction solution was separated by filtration. The reaction solution was gradually dropped into water and reprecipitated. This is dissolved again in THF and TB
AF was added to remove trimethylsilyl, and the reaction solution was slowly dropped into water to reprecipitate. Ester oligomer (including polyanhydride) 2 was obtained. The molecular weight was 3500. The chemical formula of the ester oligomer 2 is shown below.

【化43】 1,3−ジクロロホルミル−5−トリメチルシロキシア
ダマンタン0.05molをTHFに溶解し、メンタン
ジオールを0.050molをこれに加えた。温度を室
温に保ち、攪拌し、0.1molのトリエチルアミンの
THF溶液を徐々に滴下した。2時間攪拌し、その後、
室温でさらに4時間攪拌した後、反応液をろ別した。水
中に徐々に反応液を滴下し、再沈した。これを再びTH
Fに溶解しTBAFを加えて、トリメチルシリルを脱離
し、水中に徐々に反応液を滴下し,再沈した、エステル
オリゴマー3を得た。分子量は3000であった。エス
テルオリゴマー3の化学式を下記に示す。
Embedded image 0.05 mol of 1,3-dichloroformyl-5-trimethylsiloxyadamantane was dissolved in THF, and 0.050 mol of menthandiol was added thereto. The temperature was maintained at room temperature, and the mixture was stirred, and a 0.1 mol solution of triethylamine in THF was gradually added dropwise. Stir for 2 hours, then
After stirring at room temperature for another 4 hours, the reaction solution was separated by filtration. The reaction solution was gradually dropped into water and reprecipitated. TH again
F was dissolved in F and TBAF was added thereto to remove trimethylsilyl, and the reaction solution was gradually dropped into water to obtain an ester oligomer 3 which was reprecipitated. The molecular weight was 3000. The chemical formula of the ester oligomer 3 is shown below.

【化44】 [比較ポリマーの合成] [比較エステルオリゴマーの合成]1,3−ジアセチル
クロリドアダマンタン0.05molをTHFに溶解
し,メンタンジオール0.05molをこれに加えた。
温度を室温に保ち攪拌し、0.1molのトリエチルア
ミンのTHF溶液を徐々に滴下した。2時間攪拌し、そ
の後、室温でさらに2時間攪拌した後、反応液をろ別し
た。水中に徐々に反応液を滴下し、析出した沈殿をさら
に水−アセトン系溶媒で、再沈し、比較エステルオリゴ
マーAを得た。比較エステルオリゴマーAの化学式を下
記に示す。
Embedded image [Synthesis of Comparative Polymer] [Synthesis of Comparative Ester Oligomer] 0.05 mol of 1,3-diacetylchloridadamantane was dissolved in THF, and 0.05 mol of menthanediol was added thereto.
The mixture was stirred while maintaining the temperature at room temperature, and a THF solution of 0.1 mol of triethylamine was gradually added dropwise. After stirring for 2 hours and then at room temperature for another 2 hours, the reaction solution was separated by filtration. The reaction solution was gradually dropped into water, and the precipitated precipitate was further reprecipitated with a water-acetone solvent to obtain a comparative ester oligomer A. The chemical formula of the comparative ester oligomer A is shown below.

【化45】 [溶解抑止剤の合成]0.1モル当量のβ−ナフトール
ノボラックをTHFに溶解し、水素化ナトリウム0.1
molの存在下充分な量のジ−t−ブチル2炭酸エステ
ルと室温で6時間攪拌した後、反応液を水と混合して酢
酸エチルで抽出することで、分子量3,000のt−ブ
トキシカルボニル化ナフトールノボラック(tBocN
N)を合成した。なお、ここでtBocNNにおけるト
フトキジカルボニルの導入率は、全水酸基の100mo
l%であった。
Embedded image [Synthesis of dissolution inhibitor] 0.1 mol equivalent of β-naphthol novolak was dissolved in THF, and sodium hydride 0.1% was dissolved in THF.
After stirring for 6 hours at room temperature with a sufficient amount of di-t-butyl dicarbonate in the presence of mol, the reaction mixture was mixed with water and extracted with ethyl acetate to give t-butoxycarbonyl having a molecular weight of 3,000. Naphthol novolak (tBocN)
N) was synthesized. Here, the introduction rate of toftokidicarbonyl in tBocNN is 100 mol of the total hydroxyl groups.
1%.

【0109】マロン酸tert−ブチルに等モル量の水素化
ナトリウムをTHF中で加え、ブロモメチルアダマンチ
ルケトンを加え、3時間攪拌した。生成した塩をろ別
し、溶液を濃縮して、ジ−tert−ブチル2−((1−ア
ダマンチル)カルボニルメチル)マロネート(ADT
B)を得た。
An equimolar amount of sodium hydride was added to tert-butyl malonate in THF, bromomethyladamantyl ketone was added, and the mixture was stirred for 3 hours. The salt formed is filtered off, the solution is concentrated and di-tert-butyl 2-((1-adamantyl) carbonylmethyl) malonate (ADT
B) was obtained.

【0110】1−ナフトールをシュウ酸触媒下で、グリ
オキシル酸と縮合し、ノボラック化合物を得た。これを
ジヒドロピランに溶解し、触媒量の塩酸を加え、ピラニ
ル化ノボラック化合物(NV4THP)を得た。 [レジストの調製及びレジストパターンの形成]上述し
た通り合成した高分子化合物、溶解抑止剤及び光酸発生
剤としてみどり化学製TPS−105、またははNAI
−105を、表8に示す処方にしたがってシクロヘキサ
ノンに溶解させ、実施例12〜16のレジストのワニス
を調製した。一方、比較レジストとして光酸発生剤とし
てTPS−105を配合したレジストのワニスを併せて
表8のように比較例6のワニス調製した。
1-naphthol was condensed with glyoxylic acid under an oxalic acid catalyst to obtain a novolak compound. This was dissolved in dihydropyran, and a catalytic amount of hydrochloric acid was added to obtain a pyranylated novolak compound (NV4THP). [Preparation of resist and formation of resist pattern] As a polymer compound synthesized as described above, TPS-105 or NAI manufactured by Midori Kagaku as a dissolution inhibitor and a photoacid generator.
-105 was dissolved in cyclohexanone according to the formulation shown in Table 8 to prepare resist varnishes of Examples 12 to 16. On the other hand, as a comparative resist, a varnish of Comparative Example 6 was prepared as shown in Table 8 together with a resist varnish containing TPS-105 as a photoacid generator.

【表8】 次いで、これらのレジストのワニスをそれぞれシリコン
ウエハ上に回転塗布して厚さ0.3μmのレジスト膜を
成膜し、波長193nmのArFエキシマレーザー光を
光源としたNA=0.55のステッパを使用してレジス
ト膜表面に所定のパターン光を露光した。続いて110
℃で2分のべ一キング処理を施した後、2.38%のテ
トラメチルアンモニウムハイドロキシド水溶液(TMA
H)とイソプロピルアルコールの混合溶液で露光部を選
択的に溶解・除去して、ポジ型のレジストパターンを形
成した、このときの感度及び解像度を表9に示す。
[Table 8] Next, a varnish of each of these resists is spin-coated on a silicon wafer to form a resist film having a thickness of 0.3 μm, and a stepper with NA = 0.55 using ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm as a light source is used. Then, a predetermined pattern light was exposed on the surface of the resist film. Then 110
After a baking treatment at 2 ° C. for 2 minutes, a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMA
The exposed portion was selectively dissolved and removed with a mixed solution of H) and isopropyl alcohol to form a positive resist pattern. The sensitivity and resolution at this time are shown in Table 9.

【表9】 表9に示される通り、実施例12〜16のレジストにお
いては、いずれも高い感度で解像性の良好なレジストパ
ターンが形成されており、波長193nmの光に対する
透明性、アルカリ現像性とも優れていることがわかる。
一方比較例6のレジストでは、解像性の良好なレジスト
バターンが形成されていないこともわかり、さらに剥が
れやすい等の問題があることがわかった。
[Table 9] As shown in Table 9, in each of the resists of Examples 12 to 16, a resist pattern having high sensitivity and good resolution was formed, and transparency to light having a wavelength of 193 nm and alkali developability were excellent. You can see that there is.
On the other hand, in the resist of Comparative Example 6, it was also found that a resist pattern having good resolution was not formed, and it was found that there was a problem that the resist pattern was easily peeled off.

【0111】さらにこれらのレジストについて、CF
プラズマによるエッチング速度を測定してそのドライエ
ッチング耐性を評価した。この結果、ポリヒドロキシス
チレン樹脂をべース樹脂とするレジストのエッチング速
度を1.0としたとき、比較例6のエッチング速度は
1.0、実施例12〜16のレジストのエッチング速度
は0.9〜1.2であり、いずれも高いドライエッチン
グ耐性を有していることが確認された。 (実施例17〜19)下記式 化46および化47に示
されるモノマーを2:8でTHF中で混合し、10mo
l%のAIBNを加え60℃で40時間、共重合した。
この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、感光し実施例
17の樹脂を得た。分子量は12000であった。
Further, regarding these resists, CF 4
The dry etching resistance was evaluated by measuring the etching rate by plasma. As a result, when the etching rate of the resist using polyhydroxystyrene resin as the base resin was 1.0, the etching rate of Comparative Example 6 was 1.0, and the etching rate of the resists of Examples 12 to 16 was 0.1. 9 to 1.2, all of which were confirmed to have high dry etching resistance. (Examples 17 to 19) The monomers represented by the following formulas (Formula 46) and (Formula 47) were mixed at a ratio of 2: 8 in THF, and 10 mol
1% of AIBN was added and copolymerized at 60 ° C. for 40 hours.
This reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 17. The molecular weight was 12,000.

【化46】 Embedded image

【化47】 下記式 化48、化49および化50に示されるモノマ
ーとを7:2:1でTHF中で混合し、10mol%の
AIBNを加え60℃で40時間、共重合した。この反
応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、感光し実施例18の
樹脂を得た。分子量は分布の広い4万7千と、ポリマー
が一部三次元架橋化していることが推定される。
Embedded image The monomers represented by the following formulas (48), (49) and (50) were mixed at a ratio of 7: 2: 1 in THF, 10 mol% of AIBN was added, and the mixture was copolymerized at 60 ° C. for 40 hours. The reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 18. The molecular weight is 47,000 with a wide distribution, and it is estimated that the polymer is partially three-dimensionally crosslinked.

【化48】 Embedded image

【化49】 Embedded image

【化50】 下記式 化51、化52に示されるモノマーとを6:4
THF中で混合し、10mol%のAIBNを加え60
℃で40時間、共重合した。この反応液をヘキサン中に
滴下し、ろ別、感光し実施例19の樹脂を得た。分子量
は1万7千であった。
Embedded image The monomers represented by the following formulas (51) and (52) are used in a ratio of 6: 4
Mix in THF, add 10 mol% AIBN and add
It copolymerized at 40 degreeC for 40 hours. This reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 19. The molecular weight was 17,000.

【化51】 Embedded image

【化52】 上述した通り合成した実施例17〜19の重合体に、光
酸発生剤としてみどり化学製TPS−105を1重量部
加え、シクロヘキサノンに溶解させ、ろ過して実施例1
7〜19のレジストのワニスを調製した。
Embedded image To the polymer of Examples 17 to 19 synthesized as described above, 1 part by weight of Midori Kagaku TPS-105 as a photoacid generator was added, dissolved in cyclohexanone, and filtered to obtain Example 1.
Varnishes of 7 to 19 resists were prepared.

【0112】次いで、これらのレジストのワニスをそれ
ぞれシリコンウェハ上に回転塗布して厚さ0.3μmの
レジスト膜を成膜し、波長193nmのArFエキシマ
レーザー光を光源としたNA0.54のステッパを使用
してレジスト膜表面に所定のパターン光を露光した。続
いて110℃で2分のベーキング処理を施した後、テト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド水溶液(TMA
H)で露光部を選択的に溶解・除去して、ポジ型のレジ
ストパターンを形成した。このときの感度、解像度を表
10に示す。
Next, a varnish of each of these resists was spin-coated on a silicon wafer to form a resist film having a thickness of 0.3 μm, and a stepper having an NA of 0.54 using an ArF excimer laser beam having a wavelength of 193 nm as a light source. A predetermined pattern light was exposed on the surface of the resist film. Subsequently, after baking at 110 ° C. for 2 minutes, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMA)
In H), the exposed portion was selectively dissolved and removed to form a positive resist pattern. Table 10 shows the sensitivity and resolution at this time.

【表10】 表10に示される通り、実施例17〜19のレジストに
おいては、いずれも高い感度で解像性の良好なレジスト
パターンが形成されており、波長193nmの光に対す
る透明性、アルカリ現像性とも優れていることが判る。
[Table 10] As shown in Table 10, in each of the resists of Examples 17 to 19, a resist pattern having high sensitivity and good resolution was formed, and transparency to light having a wavelength of 193 nm and alkali developability were excellent. It turns out that there is.

【0113】さらにこれらのレジストについて、CF
プラズマによるエッチング速度を測定してそのドライエ
ッチング耐性を評価した。この結果、ノボラック樹脂を
ベース樹脂とするレジストのエッチング速度を1.0と
したとき、比較例6のレジストのエッチング速度が1.
2であるのに対し、実施例17〜19のレジストのエッ
チング速度は0.9〜1.0であり、いずれも高いドラ
イエッチング耐性を有していることが確認された。 (実施例20,21)下記式 化53および化47に示
されるモノマーを4:6でTHF中で混合し、10mo
l%のAIBNを加え60℃で40時間、共重合した。
この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、感光し実施例
20の樹脂を得た。分子量は10000であった。
Further, regarding these resists, CF 4
The dry etching resistance was evaluated by measuring the etching rate by plasma. As a result, when the etching rate of the resist using the novolak resin as the base resin was 1.0, the etching rate of the resist of Comparative Example 6 was 1.
In contrast to 2, the etching rates of the resists of Examples 17 to 19 were 0.9 to 1.0, and it was confirmed that all of them had high dry etching resistance. (Examples 20 and 21) The monomers represented by the following formulas 53 and 47 were mixed in THF at a ratio of 4: 6, and 10 mol
1% of AIBN was added and copolymerized at 60 ° C. for 40 hours.
This reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 20. The molecular weight was 10,000.

【化53】 化48および、下記式 化54に示されるモノマーとを
6:4でTHF中で混合し、10mol%のAIBNを
加え60℃で40時間、共重合した。この反応液をヘキ
サン中に滴下し、ろ別、感光し実施例21の樹脂を得
た。分子量は1万2千であった。
Embedded image Embedded image and a monomer represented by the following formula (54) were mixed at a ratio of 6: 4 in THF, 10 mol% of AIBN was added, and copolymerization was performed at 60 ° C. for 40 hours. The reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 21. The molecular weight was 12,000.

【化54】 (実施例22,23)下記式 化55および化47に示
されるモノマーを4:6でTHF中で混合し、10mo
l%のAIBNを加え60℃で40時間、共重合した。
この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、感光し実施例
22の重合体を得た。分子量は6000であった。
Embedded image (Examples 22 and 23) The monomers represented by the following formulas (55) and (47) were mixed in THF at a ratio of 4: 6, and 10 mol
1% of AIBN was added and copolymerized at 60 ° C. for 40 hours.
This reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a polymer of Example 22. The molecular weight was 6000.

【化55】 下記式 化56、化48に示されるモノマーとを2:8
でTHF中で混合し、10mol%のAIBNを加え6
0℃で40時間、共重合した。この反応液をヘキサン中
に滴下し、ろ別、感光し実施例23の樹脂を得た。分子
量は7千500であった。
Embedded image The monomers represented by the following formulas (56) and (48) are used in a ratio of 2: 8.
And mix in THF, add 10 mol% AIBN and add
Copolymerized at 0 ° C. for 40 hours. The reaction solution was dropped into hexane, filtered and exposed to light to obtain a resin of Example 23. The molecular weight was 7,500.

【化56】 上述した通り合成した実施例20〜23の高分子化合物
に、光酸発生剤としてみどり化学製TPS−105を1
重量部加え、シクロヘキサノンに溶解させ、ろ過して実
施例20〜23のレジストのワニスを調製した。
Embedded image To the polymer compounds of Examples 20 to 23 synthesized as described above, TPS-105 manufactured by Midori Kagaku as a photoacid generator was added.
The mixture was dissolved in cyclohexanone and filtered to prepare resist varnishes of Examples 20 to 23.

【0114】次いで、これらのレジストのワニスをそれ
ぞれシリコンウェハ上に回転塗布して厚さ0.3μmの
レジスト膜を成膜し、波長193nmのArFエキシマ
レーザー光を光源としたNA0.55のステッパを使用
してレジスト膜表面に所定のパターン光を露光した。続
いて110℃で2分のベーキング処理を施した後、テト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド水溶液(TMA
H)で露光部を選択的に溶解・除去して、ポジ型のレジ
ストパターンを形成した。このときの感度、解像度を表
11に示す。
Next, a varnish of each of these resists was spin-coated on a silicon wafer to form a resist film having a thickness of 0.3 μm, and a stepper having an NA of 0.55 using ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm as a light source. A predetermined pattern light was exposed on the surface of the resist film. Subsequently, after baking at 110 ° C. for 2 minutes, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMA)
In H), the exposed portion was selectively dissolved and removed to form a positive resist pattern. Table 11 shows the sensitivity and resolution at this time.

【表11】 表11に示される通り、実施例20〜23のレジストに
おいてCFプラズマによるエッチング速度を測定して
そのドライエッチング耐性を評価した場合にもエッチン
グ耐性はノボラック樹脂の0.8〜1.0倍であること
が確認された。 (実施例24,25、比較例7)下記式 化57および
化58に示されるモノマーを4:6でTHF中で混合
し、10mol%のAIBNを加え60℃で40時間、
共重合した。この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、
乾燥し実施例24の樹脂を得た。分子量は6000であ
った。
[Table 11] As shown in Table 11, the etching resistance of the resists of Examples 20 to 23 was 0.8 to 1.0 times that of the novolak resin when the etching rate by CF 4 plasma was measured to evaluate the dry etching resistance. It was confirmed that there was. (Examples 24 and 25, Comparative Example 7) The monomers represented by the following formulas (57) and (58) were mixed in THF at a ratio of 4: 6, 10 mol% of AIBN was added, and the mixture was added at 60 ° C for 40 hours.
It was copolymerized. This reaction solution is dropped into hexane, filtered,
It dried and the resin of Example 24 was obtained. The molecular weight was 6000.

【化57】 Embedded image

【化58】 化59および、化60に示されるモノマーと、無水マレ
イン酸を3.5:3:3.5でTHF中で混合し、10
mol%のAIBNを加え60℃で40時間、共重合し
た。この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、乾燥し実
施例21の樹脂を得た。分子量は5500であった。
Embedded image The monomers shown in Chemical formulas 59 and 60 and maleic anhydride are mixed in THF at 3.5: 3: 3.5, and
mol% of AIBN was added and copolymerized at 60 ° C. for 40 hours. This reaction solution was dropped into hexane, filtered and dried to obtain a resin of Example 21. The molecular weight was 5,500.

【化59】 Embedded image

【化60】 また、比較例7として、化59に示されるモノマーと2
−アクロイルオキシ−7−ヒドロキシメチルトリシクロ
デカンと無水マレイン酸を3.5:3:3.5でTHF中で混合
し、10mol%のAIBNを加え60℃で40時間、
共重合した。この反応液をヘキサン中に滴下し、ろ別、
感光し比較例の樹脂7を得た。分子量は9000であっ
た。
Embedded image Further, as Comparative Example 7, a monomer represented by Chemical Formula 59 and 2
-Acroyloxy-7-hydroxymethyltricyclodecane and maleic anhydride were mixed at 3.5: 3: 3.5 in THF, 10 mol% AIBN was added and the mixture was added at 60 ° C for 40 hours,
It was copolymerized. This reaction solution is dropped into hexane, filtered,
It was exposed to light and a resin 7 of a comparative example was obtained. The molecular weight was 9000.

【0115】上述した通り合成した実施例24〜25、
比較例7の高分子化合物に、光酸発生剤としてみどり化
学製TPS−105を1重量部加え、シクロヘキサノン
に溶解させ、ろ過して実施例24〜25のレジストのワ
ニスを調製した。
Examples 24 to 25 synthesized as described above,
To the polymer compound of Comparative Example 7, 1 part by weight of Midori Kagaku TPS-105 as a photoacid generator was added, dissolved in cyclohexanone, and filtered to prepare resist varnishes of Examples 24 to 25.

【0116】次いで、これらのレジストのワニスをそれ
ぞれシリコンウェハ上に回転塗布して厚さ0.3μmの
レジスト膜を成膜し、波長193nmのArFエキシマ
レーザー光を光源としたNA0.55のステッパを使用
してレジスト膜表面に所定のパターン光を露光した。続
いて110℃で2分のベーキング処理を施した後、テト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド水溶液(TMA
H)で露光部を選択的に溶解・除去して、ポジ型のレジ
ストパターンを形成した。このときの感度、解像度を表
12に示す。
Next, a varnish of each of these resists was spin-coated on a silicon wafer to form a resist film having a thickness of 0.3 μm, and a stepper having an NA of 0.55 using an ArF excimer laser beam having a wavelength of 193 nm as a light source. A predetermined pattern light was exposed on the surface of the resist film. Subsequently, after baking at 110 ° C. for 2 minutes, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMA)
In H), the exposed portion was selectively dissolved and removed to form a positive resist pattern. Table 12 shows the sensitivity and resolution at this time.

【表12】 表12に示される通り、やはりここでも無水マレイン酸
と、本発明の樹脂構造の組み合わせが、格段に良い効果
を与えることがわかる。実施例24〜25のレジストに
おいてCFプラズマによるエッチング速度を測定して
そのドライエッチング耐性を評価した場合にもエッチン
グ耐性はノボラック樹脂の0.8〜1.0倍であことが
確認された。
[Table 12] As shown in Table 12, it can be seen that the combination of maleic anhydride and the resin structure of the present invention also gives a particularly good effect. Its etch resistance even when assessed resistance to dry etching, it was confirmed that Der 0.8-1.0 times the novolak resin was measured CF 4 plasma by the etching rate in the resists of Examples 24-25.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上詳述したように本発明のレジスト用
樹脂、レジスト組成物及びパターン形成方法によれば、
短波長光に対する透明性が優れるとともに高いドライエ
ッチング耐性を備え、かつアルカリ現像で解像性の良好
なレジストパターンを形成することができる。
As described in detail above, according to the resist resin, resist composition and pattern forming method of the present invention,
It is possible to form a resist pattern having excellent transparency to short-wavelength light, high dry etching resistance, and good resolution by alkali development.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 沖野 剛史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 信田 直美 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 斎藤 聡 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2H025 AA00 AA02 AA04 AA09 AA14 AB16 AC01 AC04 AC05 AC06 AC07 AC08 AD03 BE00 BE10 BG00 CB14 CB19 CB20 CB41 CB42 CB43 CB45 CB52 EA04 FA17 4J002 BG071 CF181 EB106 ED076 EQ016 EV016 EV046 EV206 EV216 EV246 EV256 EV306 EV316 EV346 FD206 GP03 4J029 AA03 AB07 AC01 AC02 AD01 AE04 BD05C BD10 CD07 HA01 HB01 HB05 KA02 KB02 KE09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72) Inventor Takeshi Okino 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken Address: In the Toshiba R & D Center (72) Inventor: Naomi Shinda 1 in Komukai Toshiba-cho, Yuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture In-house Toshiba R & D Center (72) Inventor: Satoshi Saito Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Muko Toshiba Town F-term in Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (Reference) EQ016 EV016 EV046 EV206 EV216 EV246 EV256 EV306 EV316 EV346 FD206 GP03 4J029 AA03 AB07 AC01 AC02 AD01 AE04 BD05C BD10 CD07 HA 01 HB01 HB05 KA02 KB02 KE09

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有橋脂環を有しかつ少なくとも2個の含
酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に結合した構造
を含むレジスト用樹脂。
1. A resist resin having a bridged alicyclic ring and a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring.
【請求項2】 有橋脂環を有しかつ少なくとも2個の含
酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に結合した構造
を含むモノマーの重合体又は縮合体よりなることを特徴
とするレジスト用樹脂。
2. A polymer or condensate of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to a tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring. Resist resin.
【請求項3】 有橋脂環を有しかつ少なくとも2個の含
酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に結合した構造
を含む樹脂と、光酸発生剤とを少なくとも含むことを特
徴とするレジスト組成物。
3. A resin having a structure having a bridged alicyclic ring and at least two oxygen-containing polar groups bonded to a tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring, and a photoacid generator. A resist composition comprising:
【請求項4】 前記有橋脂環の3級炭素位に結合した含
酸素極性基が3個以上であることを特徴とする請求項3
記載のレジスト組成物。
4. The method according to claim 3, wherein the oxygen-containing polar group bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring is three or more.
The resist composition as described in the above.
【請求項5】 前記有橋脂環が、アダマンタン環、トリ
シクロデカン環、テトラシクロドデカン環、ノルボルナ
ン環からなる群より選択された少なくとも1種であるこ
とを特徴とする請求項3記載のレジスト組成物。
5. The resist according to claim 3, wherein the bridged alicyclic ring is at least one selected from the group consisting of an adamantane ring, a tricyclodecane ring, a tetracyclododecane ring, and a norbornane ring. Composition.
【請求項6】 前記含酸素極性基のうち少なくとも1つ
が、置換または非置換のカルボキシル基、置換または非
置換のヒドロキシル基、環状ラクトンを含む置換基から
なる群より選択された少なくとも1種の有機基であるこ
とを特徴とする請求項3記載のレジスト組成物。
6. At least one organic compound wherein at least one of the oxygen-containing polar groups is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted carboxyl group, a substituted or unsubstituted hydroxyl group, and a substituent containing a cyclic lactone. 4. The resist composition according to claim 3, wherein the group is a group.
【請求項7】 前記含酸素極性基のうち少なくとも1つ
が、酸によって分解しえる溶解性基で保護されたカルボ
キシル基であることを特徴とする請求項3記載のレジス
ト組成物。
7. The resist composition according to claim 3, wherein at least one of the oxygen-containing polar groups is a carboxyl group protected by a soluble group that can be decomposed by an acid.
【請求項8】 前記樹脂は酸無水物構造を含むものであ
り、かつ前記含酸素極性基のうちの少なくとも1つがヒ
ドロキシル基であることを特徴とする請求項3記載のレ
ジスト組成物。
8. The resist composition according to claim 3, wherein the resin contains an acid anhydride structure, and at least one of the oxygen-containing polar groups is a hydroxyl group.
【請求項9】 有橋脂環を有しかつ少なくとも2個の含
酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位に結合した構造
を含むモノマーの重合体又は縮合体よりなる樹脂と、光
酸発生剤とを少なくとも含むことを特徴とするレジスト
組成物。
9. A resin comprising a polymer or condensate of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to a tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring; A resist composition comprising at least a photoacid generator.
【請求項10】 前記有橋脂環の3級炭素位に結合した
含酸素極性基が3個以上であることを特徴とする請求項
9記載のレジスト組成物。
10. The resist composition according to claim 9, wherein the number of oxygen-containing polar groups bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring is three or more.
【請求項11】 前記樹脂は、有橋脂環を有しかつ少な
くとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位
に結合した構造を含むモノマーの重合体であって、前記
モノマーの前記有橋脂環に結合された前記含酸素極性基
のうち、少なくとも1つはアクリロイルオキシ基あるい
はメタクリロイルオキシ基であることを特徴とする請求
項9記載のレジスト組成物。
11. The polymer of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to a tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring, The resist composition according to claim 9, wherein at least one of the oxygen-containing polar groups bonded to the bridged alicyclic ring of the monomer is an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group.
【請求項12】 前記樹脂は、有橋脂環を有しかつ少な
くとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位
に結合した構造を含むモノマーの重合体であって、前記
モノマーが下記一般式(1)で示される化合物であるこ
とを特徴とする請求項9記載のレジスト組成物。 【化1】 (ただし、R1はアクリロイル基又はメタクリロイル基
を示し、R2は水素原子又は含酸素極性基を示し、R3
は水素原子、酸分解性基、ラクトンを有する環状置換
基、又はカルボン酸を有する有橋脂環化合物との酸無水
物構造を有する置換基のいずれかを示す。)
12. The resin is a polymer of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to the tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring, The resist composition according to claim 9, wherein the monomer is a compound represented by the following general formula (1). Embedded image (However, R1 represents an acryloyl group or a methacryloyl group, R2 represents a hydrogen atom or an oxygen-containing polar group, and R3
Represents a hydrogen atom, an acid-decomposable group, a cyclic substituent having a lactone, or a substituent having an acid anhydride structure with a bridged alicyclic compound having a carboxylic acid. )
【請求項13】 前記樹脂は、有橋脂環を有しかつ少な
くとも2個の含酸素極性基が前記有橋脂環の3級炭素位
に結合した構造を含むモノマーの重合体であって、前記
モノマーが下記一般式(2)で示される化合物であるこ
とを特徴とする請求項9記載のレジスト組成物。 【化2】 (ただし、R1はアクリロイル基又はメタクリロイル基
を示し、R2は水素原子または含酸素極性基を示し、R
4は水酸基、ラクトンを有する環状置換基、又はカルボ
ン酸を有する有橋脂環化合物との酸無水物構造を有する
置換基のいずれかを示す。)
13. A polymer of a monomer having a bridged alicyclic ring and having a structure in which at least two oxygen-containing polar groups are bonded to a tertiary carbon position of the bridged alicyclic ring, The resist composition according to claim 9, wherein the monomer is a compound represented by the following general formula (2). Embedded image (However, R1 represents an acryloyl group or a methacryloyl group, R2 represents a hydrogen atom or an oxygen-containing polar group,
4 represents a hydroxyl group, a lactone-containing cyclic substituent or a carboxylic acid-containing bridged alicyclic compound having an acid anhydride structure. )
【請求項14】 前記樹脂は、少なくともカルボキシル
基とヒドロキシル基のうち少なくとも1種の有機基を2
個以上3級炭素位に有する有橋脂環を有するモノマーを
脱水縮合することにより得られる主鎖脂環型樹脂である
ことを特徴とする請求項9記載のレジスト組成物。
14. The resin according to claim 1, wherein at least one organic group of at least a carboxyl group and a hydroxyl group is two or more.
The resist composition according to claim 9, which is a main-chain alicyclic resin obtained by dehydrating and condensing a monomer having a bridged alicyclic ring having at least one tertiary carbon position.
【請求項15】 前記樹脂は、かつポリエステル構造あ
るいはポリ酸無水物構造の少なくとも一種を有すること
を特徴とする請求項14記載のレジスト組成物。
15. The resist composition according to claim 14, wherein the resin has at least one of a polyester structure and a polyanhydride structure.
【請求項16】 基板上に請求項3乃至請求項15記載
のレジスト組成物を塗布する工程、塗布されたレジスト
組成物をパターン露光する工程、及び露光されたレジス
ト組成物を現像する工程を少なくとも具備することを特
徴とするパターン形成方法。
16. At least a step of applying the resist composition according to claim 3 on a substrate, a step of patternwise exposing the applied resist composition, and a step of developing the exposed resist composition A pattern forming method, comprising:
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