JP2006003846A - Chemically amplified photoresist polymer - Google Patents

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JP2006003846A JP2004183058A JP2004183058A JP2006003846A JP 2006003846 A JP2006003846 A JP 2006003846A JP 2004183058 A JP2004183058 A JP 2004183058A JP 2004183058 A JP2004183058 A JP 2004183058A JP 2006003846 A JP2006003846 A JP 2006003846A
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Toshiji Shimamaki
利治 島巻
Masachika Niwa
賢親 丹羽
Masayoshi Shu
正斌 周
Hiroaki Shimizu
宏明 清水
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Daito Chemix Corp
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Daito Chemix Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a resist pattern having high resolution and low LER (Line Edge Roughness). <P>SOLUTION: In the chemically amplified photoresist polymer which contains a structural unit (a4) expressed by general formula (I), in the formula (I), R<SP>1</SP>represents a hydrogen atom or a methyl group, R<SP>2</SP>represents a 1-20C straight chain, branched or cyclic hydrocarbon group, each of R<SP>3</SP>, R<SP>4</SP>, R<SP>5</SP>, R<SP>6</SP>independently represents a hydrogen atom or a 1-6C straight or branched alkyl group, R<SP>7</SP>represents a 1-20C straight, branched or cyclic alkylene group, alkylene ether group, cyclohexylene group or arylene group. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、化学増幅型フォトレジスト用重合体に関する。   The present invention relates to a chemically amplified photoresist polymer.

半導体素子の微細化に伴って、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィプロセスの開発が精力的に進められている。ArFエキシマレーザー用の化学増幅型レジストのベース樹脂としては、ArFエキシマレーザーに対して透明性の高いものが好ましい。
例えば、エステル部にアダマンタン骨格のような多環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂が注目され、これまでに多数の提案がなされている(下記特許文献1)。
特許第2881969号公報
With the miniaturization of semiconductor elements, development of lithography processes using, for example, an ArF excimer laser (193 nm) has been vigorously advanced. As the base resin of the chemically amplified resist for ArF excimer laser, a resin having high transparency with respect to ArF excimer laser is preferable.
For example, a resin having a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having a polycyclic hydrocarbon group such as an adamantane skeleton in the ester portion has attracted attention, and many proposals have been made so far. (Patent Document 1 below).
Japanese Patent No. 2881969

近年、半導体素子の急激な微細化に伴い、いっそうの高解像度が求められている。しかしながら、レジストパターンの微細化に伴いLER(ラインエッジラフネス)が深刻な問題となっている。   In recent years, with the rapid miniaturization of semiconductor elements, higher resolution is required. However, LER (Line Edge Roughness) has become a serious problem with the miniaturization of resist patterns.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、解像度が高く、かつLERが小さいレジストパターンを形成できる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of forming a resist pattern with high resolution and low LER.

上記の目的を達成するために、本発明の化学増幅型フォトレジスト用重合体は、下記式(I)で表される構成単位(a4)を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the chemically amplified photoresist polymer of the present invention has a structural unit (a4) represented by the following formula (I).

Figure 2006003846
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基であり、R3、R4、R5、R6は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R7は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。)
Figure 2006003846
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, alkylene ether Group, a cyclohexylene group or an arylene group.)

なお、本明細書において、「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」とは、メタクリル酸エステル等のα−低級アルキルアクリル酸エステルと、アクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。ここで、「α−低級アルキルアクリル酸エステル」とは、アクリル酸エステルのα炭素原子に結合した水素原子が低級アルキル基で置換されたものを意味する。
「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を意味する。また本発明ではモノマー単位どうしが架橋された構造のものも「構成単位」という。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
また、「(α−低級アルキル)アクリル酸」、「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」において、「低級アルキル基」は、特にことわりがない限り、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、工業的にはメチル基が好ましい。
In the present specification, “(α-lower alkyl) acrylic acid ester” means one or both of an α-lower alkyl acrylic acid ester such as methacrylic acid ester and an acrylic acid ester. Here, the “α-lower alkyl acrylate ester” means that a hydrogen atom bonded to the α carbon atom of the acrylate ester is substituted with a lower alkyl group.
“Constituent unit” means a monomer unit constituting a polymer. In the present invention, a structure in which monomer units are cross-linked is also referred to as “structural unit”.
The “structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylate ester.
In the “(α-lower alkyl) acrylic acid” and “(α-lower alkyl) acrylic acid ester”, the “lower alkyl group” is preferably a straight chain having 1 to 5 carbon atoms unless otherwise specified. A branched alkyl group, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, etc. Groups are preferred.

本発明によれば、化学増幅型フォトレジストに好適に用いることができる重合体が得られる。この重合体を樹脂成分として用いたポジ型レジスト組成物によれば、解像度が高く、かつLERが小さいレジストパターンを実現することができる。   According to the present invention, a polymer that can be suitably used for a chemically amplified photoresist is obtained. According to the positive resist composition using this polymer as a resin component, a resist pattern with high resolution and low LER can be realized.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[化学増幅型フォトレジスト用重合体]
本発明の化学増幅型フォトレジスト用重合体(A1)(以下、(A1)成分ということもある。)は、下記一般式(I)で表される構成単位(a4)を有する。
[Polymer for chemically amplified photoresist]
The chemically amplified photoresist polymer (A1) of the present invention (hereinafter sometimes referred to as component (A1)) has a structural unit (a4) represented by the following general formula (I).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基であり、R3、R4、R5、R6は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R7は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。) (Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, alkylene ether Group, a cyclohexylene group or an arylene group.)

(A1)成分は(a4)の他に、下記構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a5)から選ばれる構成単位を有していてもよい。特に構成単位(a1)、(a2)、および(a3)を有することが好ましい。
(a1):酸解離性溶解抑制基を含有するモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位。
(a2):ラクトン含有単環又は多環式基を有するモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位。
(a3):水酸基を含有する多環の脂環式炭化水素基を有するモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位。
(a5):構成単位(a1)ないし(a4)以外の構成単位(a5)
In addition to (a4), component (A1) may have a structural unit selected from the following structural units (a1), (a2), (a3) and (a5). In particular, it is preferable to have the structural units (a1), (a2), and (a3).
(A1): A structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylic ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
(A2): A structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester having a lactone-containing monocyclic or polycyclic group.
(A3): A structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester having a polycyclic alicyclic hydrocarbon group containing a hydroxyl group.
(A5): Structural unit (a5) other than structural units (a1) to (a4)

ここで、モノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルの、「モノ」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル残基をひとつ有することを意味する。
ポリ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルの、「ポリ」とは、一般式(I)で表される構成単位のように、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル残基をふたつ以上有することを意味する。
そして、(A1)成分においては、モノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位、ポリ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位のいずれもが、エチレン性二重結合の開裂によって、隣接する他の構成単位と結合して重合体を構成している。
Here, “mono” of mono (α-lower alkyl) acrylate means having one (α-lower alkyl) acrylate residue.
“Poly” in a poly (α-lower alkyl) acrylate ester has two or more (α-lower alkyl) acrylate ester residues as in the structural unit represented by the general formula (I). means.
In the component (A1), both the structural unit derived from mono (α-lower alkyl) acrylate ester and the structural unit derived from poly (α-lower alkyl) acrylate ester are ethylenic diene. A polymer is formed by bonding with other adjacent structural units by cleavage of a heavy bond.

・・構成単位(a1)
構成単位(a1)は、酸解離性溶解抑制基を含むモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
酸解離性溶解抑制基は、例えば従来公知のものを利用することができ、特に限定されるものではない。
..Structural unit (a1)
The structural unit (a1) is a structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylic ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, a conventionally known one can be used and is not particularly limited.

構成単位(a1)としては、例えば単環又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を含むモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位、鎖状酸解離性溶解抑制基を含むモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位のいずれでもよい。
酸解離性溶解抑制基は、一般的には(α−低級アルキル)アクリル酸の側鎖のカルボキシル基と、鎖状又は環状の第3級アルキルエステルを形成するものが広く知られており、鎖状、単環または多環の脂環式炭化水素基、特に好ましくは多環の脂環式炭化水素基を含むものが好ましい。該炭化水素基は飽和であることが好ましい。
As the structural unit (a1), for example, a structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester containing a monocyclic or polycyclic group-containing acid dissociable dissolution inhibiting group, a chain acid dissociable dissolution inhibiting group Any of structural units derived from mono (α-lower alkyl) acrylic acid esters containing
The acid dissociable, dissolution inhibiting group is generally known to form a chain or cyclic tertiary alkyl ester with a side chain carboxyl group of (α-lower alkyl) acrylic acid. In particular, those containing a cyclic, monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon group, particularly preferably a polycyclic alicyclic hydrocarbon group are preferred. The hydrocarbon group is preferably saturated.

前記単環の脂環式炭化水素基としては、シクロアルカン等から1個の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、シクロヘキサン、シクロペンタン等から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
前記多環の脂環式炭化水素基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等から1個の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。これらの中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
Examples of the monocyclic alicyclic hydrocarbon group include groups obtained by removing one hydrogen atom from cycloalkane and the like. Specific examples include groups in which one hydrogen atom has been removed from cyclohexane, cyclopentane, or the like.
Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Of these, an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclododecanyl group are industrially preferable.

構成単位(a1)を誘導する鎖状酸解離性溶解抑制基を含むモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステル(モノマー)としては、例えば次のものを挙げることができる。
例えば、tert−ブチル(メタ)アクリレート、tert−アミル(メタ)アクリレート、tert−ブチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレート、tert−アミルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレート、tert−ブチルオキシカルボニルエチル(メタ)アクリレート、tert−アミルオキシカルボニルエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中ではtert-ブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
Examples of the mono (α-lower alkyl) acrylic acid ester (monomer) containing a chain acid dissociable, dissolution inhibiting group that induces the structural unit (a1) include the following.
For example, tert-butyl (meth) acrylate, tert-amyl (meth) acrylate, tert-butyloxycarbonylmethyl (meth) acrylate, tert-amyloxycarbonylmethyl (meth) acrylate, tert-butyloxycarbonylethyl (meth) acrylate , Tert-amyloxycarbonylethyl (meth) acrylate, and the like. Of these, tert-butyl (meth) acrylate is particularly preferred.

単環又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を含むモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステル(モノマー)から誘導される構成単位(a1)の具体例としては、1−メチルシクロペンチル(メタ)アクリレートのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位、1−エチルシクロペンチル(メタ)アクリレートのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位、1−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位、1−エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位、下記一般式(aI−1)、(aI−2)、(aI−3)でそれぞれ表される構成単位等が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (a1) derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester (monomer) containing a monocyclic or polycyclic group-containing acid dissociable, dissolution inhibiting group include 1-methylcyclopentyl (meta ) A structural unit constituted by cleavage of ethylenic double bond of acrylate, a structural unit constituted by cleavage of ethylenic double bond of 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate A structural unit constituted by cleavage of an ethylenic double bond, a structural unit constituted by cleavage of an ethylenic double bond of 1-ethylcyclohexyl (meth) acrylate, the following general formula (aI-1), ( Examples include structural units represented by aI-2) and (aI-3).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R29は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基であり、R30は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R 29 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group, and R 30 is a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R29は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基であり、R35およびR36はそれぞれ独立して直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (Wherein R 29 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group, and R 35 and R 36 are each independently a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R29は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基であり、R37は第3級アルキル基である。) (In the formula, R 29 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group, and R 37 is a tertiary alkyl group.)

前記R29としての低級アルキル基(α−低級アルキル基)は、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
一般式(aI−1)において、R30は、炭素数1〜5の低級の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。その中でも、メチル基、エチル基であることが工業的に入手が容易であることから好ましい。
The lower alkyl group (α-lower alkyl group) as R 29 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
In general formula (aI-1), R 30 is preferably a lower linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl. Group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable because they are easily available industrially.

一般式(aI−2)において、R35およびR36は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数1〜5の直鎖または分岐の低級アルキル基である。中でも、R35およびR36が共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル(α−低級アルキル)アクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。
一般式(aI−3)において、R37は、tert−ブチル基やtert−アミル基のような第3級アルキル基であり、tert−ブチル基である場合が工業的に好ましい。
基−COOR37は、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。また、(α−低級アルキル)アクリレート構成単位のカルボキシル基残基も同様に式中に示した8または9の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。
In general formula (aI-2), R 35 and R 36 are each independently preferably a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, it is industrially preferable that both R 35 and R 36 are methyl groups. Specifically, a structural unit derived from 2- (1-adamantyl) -2-propyl (α-lower alkyl) acrylate is used. Can be mentioned.
In the general formula (aI-3), R 37 is a tertiary alkyl group such as a tert-butyl group or a tert-amyl group, and a case where it is a tert-butyl group is industrially preferable.
The group —COOR 37 may be bonded to the 3 or 4 position of the tetracyclododecanyl group shown in the formula, but the bonding position cannot be specified. Similarly, the carboxyl group residue of the (α-lower alkyl) acrylate structural unit may be bonded to the position 8 or 9 shown in the formula, but the bonding position cannot be specified.

・・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、ラクトン含有単環又は多環式基を有するモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位であり、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエステル側鎖部にラクトン環からなる単環式基またはラクトン環を有する多環の脂環式基が結合した構成単位が挙げられる。
なお、このときラクトン環とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ここではラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)におけるラクトン含有単環又は多環式基の具体例としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン環含有ポリシクロアルカンから水素原子を1つを除いた多環式基等が挙げられる。
..Structural unit (a2)
The structural unit (a2) is a structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester having a lactone-containing monocyclic or polycyclic group, and the ester side chain of the (α-lower alkyl) acrylate ester. Examples thereof include a structural unit in which a monocyclic group consisting of a lactone ring or a polycyclic alicyclic group having a lactone ring is bonded to the part.
At this time, the lactone ring indicates one ring containing an —O—C (O) — structure, and this is counted as the first ring. Therefore, here, in the case of only a lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
Specific examples of the lactone-containing monocyclic or polycyclic group in the structural unit (a2) include a monocyclic group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, and one hydrogen atom from a lactone ring-containing polycycloalkane. And a polycyclic group except for.

構成単位(a2)の具体例としては、下記一般式(aII−1)、(aII−2)、(aII−3)でそれぞれ表される構成単位が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (a2) include structural units represented by the following general formulas (aII-1), (aII-2), and (aII-3), respectively.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R31、R32、R33は、それぞれ独立して水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R 31 , R 32 and R 33 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R31は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R 31 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R31は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R 31 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

前記R31としての低級アルキル基(α−低級アルキル基)は、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。 The lower alkyl group (α-lower alkyl group) as R 31 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.

・・構成単位(a3)
構成単位(a3)は、水酸基を含有する多環の脂環式炭化水素基を有するモノ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位であり、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエステル側鎖部に、多環の脂環式炭化水素基の水素原子の少なくとも1個が水酸基で置換されてなる基が結合した構成単位である。
前記多環の脂環式炭化水素基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等から1個の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上好ましく、特にアダマンチル基が好ましい。
多環の脂環式炭化水素基の水素原子と置換している水酸基の数は1以上であればよく、上限は置換可能な数とすることができる。好ましくは1〜3である。
..Structural unit (a3)
The structural unit (a3) is a structural unit derived from a mono (α-lower alkyl) acrylate ester having a polycyclic alicyclic hydrocarbon group containing a hydroxyl group, and (α-lower alkyl) acrylate ester. A group in which at least one of the hydrogen atoms of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group is substituted with a hydroxyl group is bonded to the ester side chain.
Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these, an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclododecanyl group are industrially preferable, and an adamantyl group is particularly preferable.
The number of hydroxyl groups substituting for hydrogen atoms of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group may be one or more, and the upper limit may be a substitutable number. Preferably it is 1-3.

構成単位(a3)の具体例としては、下記一般式(aIII)で表される構成単位が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (a3) include structural units represented by the following general formula (aIII).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R34は水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。nは1〜3の整数である。) (In the formula, R 34 is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group. N is an integer of 1 to 3.)

前記R34としての低級アルキル基(α−低級アルキル基)は、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
また一般式(aIII)中のnは、好ましくは1であり、1つの水酸基がアダマンチル基の3位に結合していることが好ましい。
The lower alkyl group (α-lower alkyl group) as R 34 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
Further, n in the general formula (aIII) is preferably 1, and it is preferable that one hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.

・・構成単位(a4)
構成単位(a4)は、前記一般式(I)で表される構成単位である。
前記一般式(I)において、R1は水素原子又はメチル基であり、工業的にはメチル基が好ましい。
一般式(I)において、R2は炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基である。直鎖状、分岐状の炭化水素基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、n−ブタン−1,4−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジイル基等が挙げられる。
環状の炭化水素基の具体例としては、シクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テロラシクロアルカン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセンまたは水素原子の1個以上が直鎖状または分岐状の炭化水素基で置換された前述の環状の炭化水素等から2個水素原子を除いた基等を例示できる。より具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの中でもアダマンタン、ノルボルナン、テトラシクロドデカンから2個の水素原子を除いた基が工業上好ましく、特にアダマンタンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。
..Structural unit (a4)
The structural unit (a4) is a structural unit represented by the general formula (I).
In the said general formula (I), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group, and a methyl group is preferable industrially.
In the general formula (I), R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of the linear and branched hydrocarbon groups include methylene group, ethylene group, propane-1,3-diyl group, n-butane-1,4-diyl group, propane-1,2-diyl group. 2-methylpropane-1,3-diyl group, 2,2-dimethylpropane-1,3-diyl group and the like.
Specific examples of the cyclic hydrocarbon group include cycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, teracycloalkane, benzene, naphthalene, anthracene, or one or more hydrogen atoms substituted with a linear or branched hydrocarbon group. Examples thereof include groups obtained by removing two hydrogen atoms from the above-described cyclic hydrocarbons. More specifically, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, or the like can be given. Among these, a group in which two hydrogen atoms are removed from adamantane, norbornane, and tetracyclododecane is industrially preferable, and a group in which two hydrogen atoms are removed from adamantane is particularly preferable.

一般式(I)において、R、Rは各々れぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。RおよびRの一方が水素原子で、他方がメチル基であることがより好ましい。
、Rは前記R、Rと同様である。
In the general formula (I), R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group. Group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable. More preferably, one of R 3 and R 4 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 5 and R 6 are the same as R 3 and R 4 described above.

一般式(I)において、R7は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。
7の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、n−ブタン−1,4−ジイル基、 n−ペンタン−1,5−ジイル基、n−ヘキサン−1,6−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、1,4−フェニレン基、1,5−ナフタレン基、ジエチルエーテル−2,2’−ジイル基、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
中でも好ましいのは、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、n−ブタン−1,4−ジイル基である。
In the general formula (I), R 7 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkylene ether group, cyclohexylene group or arylene group having 1 to 20 carbon atoms.
Specific examples of R 7 include methylene group, ethylene group, propane-1,3-diyl group, n-butane-1,4-diyl group, n-pentane-1,5-diyl group, n-hexane-1 , 6-diyl group, propane-1,2-diyl group, 2-methylpropane-1,3-diyl group, 2,2-dimethylpropane-1,3-diyl group, cyclohexane-1,4-diyl group, Two hydrogen atoms from a polycycloalkane such as 1,4-phenylene group, 1,5-naphthalene group, diethyl ether-2,2′-diyl group, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, etc. Excluded groups and the like.
Among these, an ethylene group, a propane-1,3-diyl group, and an n-butane-1,4-diyl group are preferable.

構成単位(a4)の具体例として下記一般式(II)で表される構成単位(a4’)が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (a4) include a structural unit (a4 ′) represented by the following general formula (II).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、R9、R10、R11、R12は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R13は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。)
一般式(II)において、Rは前記Rと同様である。R9、R10は前記R、Rと同様である。R11、R12も前記R、Rと同様である。R13は前記R7と同様である。
(Wherein R 8 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 13 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkylene ether group, cyclohexylene group or arylene group having 1 to 20 carbon atoms.)
In the general formula (II), R 8 is the same as R 1 described above. R 9 and R 10 are the same as R 3 and R 4 described above. R 11 and R 12 are the same as R 3 and R 4 . R 13 is the same as R 7 described above.

構成単位(a4)は、(メタ)アクリル酸のカルボキシル基の水素原子が−R−OH基で置換されてなる前駆単位どうしが架橋された構造となっている。ここでの「前駆単位」とは、重合体を構成するモノマー単位であって、架橋される前の状態のものを意味する。
構成単位(a4)の前駆単位としては、前記構成単位(a3)と同じものが例示できる。すなわち、構成単位(a4)は、2つの構成単位(a3)が架橋された構造となっている。
互いに架橋される2つの前駆単位が、同一の共重合体を構成している分子内架橋であってもよく、両者が互いに異なる共重合体を構成している分子間架橋であってもよい。好ましくは分子間架橋である。
The structural unit (a4) has a structure in which precursor units obtained by substituting a hydrogen atom of a carboxyl group of (meth) acrylic acid with an —R 2 —OH group are crosslinked. Here, the “precursor unit” is a monomer unit constituting the polymer and means a state before being crosslinked.
Examples of the precursor unit of the structural unit (a4) include the same units as the structural unit (a3). That is, the structural unit (a4) has a structure in which two structural units (a3) are cross-linked.
The two precursor units that are cross-linked to each other may be intramolecular cross-links that constitute the same copolymer, or may be inter-molecular cross-links that both constitute different copolymers. Intermolecular crosslinking is preferred.

構成単位(a4)を有する(A1)成分は、例えば、概略、構成単位(a4)の前駆単位を有する重合体(以下、架橋反応前の重合体を前駆重合体ということもある)を予め合成し、架橋剤を用いて前駆単位間で架橋反応させることにより形成することができる。前駆単位としては前記構成単位(a3)が用いられ、前駆重合体としては、構成単位(a1)、(a2)、および(a3)を有する共重合体、または構成単位(a1)、(a2)、(a3)、および後述の(a5)を有する共重合体が好ましく用いられる。
架橋反応の際、前駆重合体中に存在する前駆単位の全部を架橋させてもよく、一部のみを架橋させてもよい。一部の前駆単位のみが架橋された場合、架橋後の(A1)成分においては、架橋により形成された構成単位(a4)の他に、架橋されなかった前駆単位が前記構成単位(a3)として存在する。
The component (A1) having the structural unit (a4) is, for example, roughly synthesized in advance a polymer having a precursor unit of the structural unit (a4) (hereinafter, the polymer before the cross-linking reaction may be referred to as a precursor polymer). It can be formed by crosslinking reaction between precursor units using a crosslinking agent. The structural unit (a3) is used as the precursor unit, and the precursor polymer is a copolymer having the structural units (a1), (a2), and (a3), or the structural units (a1), (a2). , (A3), and a copolymer having (a5) described later are preferably used.
During the cross-linking reaction, all of the precursor units present in the precursor polymer may be cross-linked, or only a part may be cross-linked. When only some of the precursor units are cross-linked, in the component (A1) after cross-linking, in addition to the structural unit (a4) formed by cross-linking, a precursor unit that is not cross-linked is the structural unit (a3). Exists.

本発明の化学増幅型フォトレジスト用重合体(A1)の好ましい例として、下記一般式(III−1)、(III−2)、(III−3)、および(III−4)でそれぞれ表される構成単位を有する重合体、または下記一般式(VI−1)、(IV−2)、(IV−3)、および(IV−4)でそれぞれ表される構成単位を有する重合体が挙げられる。これらにおいて、一般式(III−1)および(VI−1)で表される構成単位は、構成単位(a1)に相当し、一般式(III−2)および(VI−2)で表される構成単位は、構成単位(a2)に相当し、一般式(III−3)および(VI−3)で表される構成単位は、構成単位(a3)に相当し、一般式(III−4)および(VI−4)で表される構成単位は、構成単位(a4)に相当する。   Preferred examples of the chemically amplified photoresist polymer (A1) of the present invention are represented by the following general formulas (III-1), (III-2), (III-3), and (III-4), respectively. Or a polymer having a structural unit represented by each of the following general formulas (VI-1), (IV-2), (IV-3), and (IV-4). . In these, the structural units represented by the general formulas (III-1) and (VI-1) correspond to the structural unit (a1) and are represented by the general formulas (III-2) and (VI-2). The structural unit corresponds to the structural unit (a2), the structural units represented by the general formulas (III-3) and (VI-3) correspond to the structural unit (a3), and the general formula (III-4). And the structural unit represented by (VI-4) corresponds to the structural unit (a4).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R14、R16、R17、R18は各々独立して水素原子又はメチル基を示し、R15は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。)
14、R16、R17、R18は、前記Rと同様である。R15は、好ましくはメチル基である。
(In the formula, R 14 , R 16 , R 17 and R 18 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 15 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
R 14 , R 16 , R 17 and R 18 are the same as R 1 described above. R 15 is preferably a methyl group.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R19、R20、R21、R22は各々独立して水素原子又はメチル基を示す。)
19、R20、R21、R22は前記Rと同様である。
(In the formula, R 19 , R 20 , R 21 and R 22 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.)
R 19 , R 20 , R 21 and R 22 are the same as R 1 described above.

以下、(A1)成分の合成方法を説明する。
本発明の(A1)成分は通常、以下に詳述する〔方法1〕または〔方法2〕によって合成されるが、本発明においてはこの方法に限定されるものではない。
〔方法1〕 本発明の(A1)成分は、重合後にそれぞれ構成単位(a1)、(a2)並びに(a3)を形成する(メタ)アクリル酸エステル化合物および重合後に構成単位(a4)を形成する、下記一般式(VIII)で示される(メタ)アクリル基を2個有する架橋性(メタ)アクリル酸エステル化合物と重合開始剤を有機溶剤に溶解させ、適当な温度で適当な時間、その温度を保持し、重合することによって合成される。
Hereinafter, a method for synthesizing the component (A1) will be described.
The component (A1) of the present invention is usually synthesized by [Method 1] or [Method 2] described in detail below, but the present invention is not limited to this method.
[Method 1] The (A1) component of the present invention forms a structural unit (a4) after polymerization and a (meth) acrylic acid ester compound that forms the structural units (a1), (a2), and (a3) after polymerization. A crosslinkable (meth) acrylic acid ester compound having two (meth) acrylic groups represented by the following general formula (VIII) and a polymerization initiator are dissolved in an organic solvent, and the temperature is set at an appropriate temperature for an appropriate time. It is synthesized by holding and polymerizing.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基であり、R3、R4、R5、R6は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R7は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。) (Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, alkylene ether Group, a cyclohexylene group or an arylene group.)

用いられる有機溶剤としては、前述の(メタ)アクリル酸エステル化合物、および得られる重合体のいずれも溶解できる溶剤が好ましく、例えば、1,4−ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノンなどが例示される。
用いる重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物などが例示される。
この時の重合条件は適宜設定することができるが、重合温度は、通常50〜150℃の範囲が好ましく、また、重合時間は、1時間から10時間とするのが好ましく、さらに好ましくは4時間程度以上である。
次に、このように合成した重合体の溶液を、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの良溶媒にて適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水などの多量の貧溶媒中に注入して析出させる。その後、その析出物を濾別、十分に乾燥することにより本発明の(A1)成分を得ることができる。
The organic solvent used is preferably a solvent that can dissolve both the above-mentioned (meth) acrylic acid ester compound and the resulting polymer. For example, 1,4-dioxane, acetone, tetrahydrofuran, 2-butanone, 4-methyl Examples include 2-pentanone.
The polymerization initiator to be used is not particularly limited, and examples thereof include azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and organic peroxides such as benzoyl peroxide. Etc. are exemplified.
The polymerization conditions at this time can be appropriately set, but the polymerization temperature is usually preferably in the range of 50 to 150 ° C., and the polymerization time is preferably 1 hour to 10 hours, more preferably 4 hours. More than about.
Next, the polymer solution thus synthesized is diluted to a suitable solution viscosity with a good solvent such as tetrahydrofuran or 1,4-dioxane, and then injected into a large amount of poor solvent such as methanol or water. Precipitate. Then, the (A1) component of this invention can be obtained by filtering the deposit and fully drying.

〔方法2〕 また、 本発明の(A1)成分は、重合後にそれぞれ構成単位(a1)、(a2)、(a3)を形成する(メタ)アクリル酸エステル化合物と重合開始剤とを有機溶剤に溶解させ、適当な温度で適当な時間、その温度を保持し重合することによって合成した前駆重合体を、架橋後に構成単位(a4)を形成する架橋性ポリビニルエーテル化合物を用いて架橋反応を行うことによって合成することができる。
前駆重合体の合成に用いられる有機溶剤としては、前述の(メタ)アクリル酸エステル化合物、および得られる重合体のいずれも溶解できる溶剤が好ましく、例えば、1,4−ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノンなどが例示される。
用いられる重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物などが例示される。
この時の重合条件は適宜設定することができるが、重合温度については、通常50〜150℃の範囲が好ましく、また、反応時間は、1時間から10時間とするのが好ましく、さらに好ましくは4時間程度以上である。
[Method 2] In addition, the component (A1) of the present invention comprises, as an organic solvent, a (meth) acrylic acid ester compound and a polymerization initiator that form the structural units (a1), (a2), and (a3), respectively, after polymerization. A precursor polymer synthesized by dissolving and maintaining at a suitable temperature for a suitable time for polymerization is subjected to a crosslinking reaction using a crosslinkable polyvinyl ether compound that forms the structural unit (a4) after crosslinking. Can be synthesized.
The organic solvent used for the synthesis of the precursor polymer is preferably a solvent capable of dissolving both the above-mentioned (meth) acrylic acid ester compound and the obtained polymer, such as 1,4-dioxane, acetone, tetrahydrofuran, 2 -Butanone, 4-methyl-2-pentanone and the like are exemplified.
The polymerization initiator used is not particularly limited. For example, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and organic peroxidation such as benzoyl peroxide. Examples are things.
The polymerization conditions at this time can be set as appropriate, but the polymerization temperature is preferably in the range of 50 to 150 ° C., and the reaction time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 4 More than about hours.

このようにして得た前駆重合体溶液、あるいは前駆重合体溶液から前駆重合体を分離した後、適当な溶媒に溶解した前駆重合体の溶液に、架橋後に構成単位(a4)を形成する架橋剤と酸触媒を添加して適当な温度で適当な時間、その温度を保持し、架橋反応を行うことによって、本発明の(A1)成分を合成する。
前駆重合体の分離は、前駆重合体溶液をテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの良溶媒にて適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水などの多量の貧溶媒中に注入して析出させる。その後、その析出物を濾別、十分に乾燥することにより行う。
前駆重合体を溶解する溶剤としては、前述の前駆重合体を溶解できる溶剤が好ましく、例えば、1,4−ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、酢酸エチルなどが例示される。
The precursor polymer solution thus obtained, or a crosslinking agent that separates the precursor polymer from the precursor polymer solution and then forms the structural unit (a4) after crosslinking in the precursor polymer solution dissolved in an appropriate solvent. And (A1) component of this invention are synthesize | combined by adding an acid catalyst and hold | maintaining the temperature for a suitable time at a suitable temperature, and performing a crosslinking reaction.
For separation of the precursor polymer, the precursor polymer solution is diluted to a suitable solution viscosity with a good solvent such as tetrahydrofuran or 1,4-dioxane, and then poured into a large amount of poor solvent such as methanol or water for precipitation. . Thereafter, the precipitate is filtered and sufficiently dried.
The solvent for dissolving the precursor polymer is preferably a solvent capable of dissolving the aforementioned precursor polymer, such as 1,4-dioxane, acetone, tetrahydrofuran, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, and ethyl acetate. Illustrated.

架橋剤は、前記一般式(I)で表される構成単位(a4)における架橋部分を形成し得るものであれよく、特に限定されないが、例えば架橋性のビニルエーテル基を2個有する架橋性ポリビニルエーテル化合物を用いることができる。具体例としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテ、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルなどが例示される。
用いられる酸触媒としては、特に限定されないが、例えば、p−トルエンスルホン酸、ピリジニウム−p−トルエンスルホンネート、硫酸などが例示される。
The cross-linking agent may be one that can form a cross-linked moiety in the structural unit (a4) represented by the general formula (I), and is not particularly limited. For example, a cross-linkable polyvinyl ether having two cross-linkable vinyl ether groups. Compounds can be used. Specific examples include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether. And tetraethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, cyclohexane dimethanol divinyl ether, and the like.
Although it does not specifically limit as an acid catalyst used, For example, p-toluenesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonate, a sulfuric acid etc. are illustrated.

架橋剤の使用量は、(A1)成分をポジ型レジスト組成物に用いたときに好ましい構成単位(a4)の割合を得る量によって決定され、酸触媒の使用量は、用いる架橋性ポリビニルエーテル化合物に対して0.001〜50モル%が好ましい。
架橋反応条件は適宜設定することができるが、反応温度は、通常0〜100℃の範囲が好ましく、また、反応時間は、15分から10時間とするのが好ましく、さらに好ましくは30分以上である。
架橋反応終了後、反応溶液に例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジンなどの塩基性化合物を添加して反応を停止させ、次いでこの溶液を、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの良溶媒にて適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水などの多量の貧溶媒中に注入して析出させる。その後、その析出物を濾別、十分に乾燥することにより本発明の(A1)成分を得ることができる。
前駆重合体の合成後および/または架橋反応後に、必要に応じて、公知の精製工程を行って分散度を調整してもよい。
The amount of the crosslinking agent used is determined by the amount for obtaining a preferred proportion of the structural unit (a4) when the component (A1) is used in the positive resist composition, and the amount of the acid catalyst used is the crosslinkable polyvinyl ether compound to be used. 0.001-50 mol% is preferable with respect to this.
The crosslinking reaction conditions can be appropriately set, but the reaction temperature is usually preferably in the range of 0 to 100 ° C., and the reaction time is preferably 15 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes or more. .
After completion of the crosslinking reaction, a basic compound such as triethylamine, tributylamine, or pyridine is added to the reaction solution to stop the reaction, and then this solution is mixed with a good solvent such as tetrahydrofuran or 1,4-dioxane. After diluting to a viscosity, it is poured into a large amount of poor solvent such as methanol or water and precipitated. Then, the (A1) component of this invention can be obtained by filtering the deposit and fully drying.
After the synthesis of the precursor polymer and / or after the cross-linking reaction, the degree of dispersion may be adjusted by performing a known purification step, if necessary.

前記〔方法1〕によって(A1)成分を合成する場合、重合後の(A1)成分において、構成単位(a1)が20〜70モル%であることが好ましく、より好ましくは30〜60モル%である。前記下限値以上とすることによって良好な微細パターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a2)は、20〜60モル%、好ましくは20〜50モル%含まれていると好ましい。下限値以上とすることによって良好な微細パターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a3)は、0〜40モル%、好ましくは0.15〜6モル%含まれていると好ましい。上限値以下とすることにより、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
構成単位(a4)は、5〜40モル%であることが好ましく、より好ましくは10〜30モル%である。下限値以上とすることにより、レジストとして好ましい割合の(a4)構成単位を導入することができ、上限値以下とすることにより、ゲル化など過剰の架橋反応を防止してポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
When the component (A1) is synthesized by the [Method 1], in the component (A1) after polymerization, the structural unit (a1) is preferably 20 to 70 mol%, more preferably 30 to 60 mol%. is there. By setting it to the lower limit value or more, a good fine pattern can be obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
The structural unit (a2) is contained in an amount of 20 to 60 mol%, preferably 20 to 50 mol%. By setting the lower limit value or more, a good fine pattern can be obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
The structural unit (a3) is contained in an amount of 0 to 40 mol%, preferably 0.15 to 6 mol%. By setting it to the upper limit value or less, a good fine pattern can be obtained when used in a positive resist composition.
It is preferable that a structural unit (a4) is 5-40 mol%, More preferably, it is 10-30 mol%. By setting the lower limit value or more, it is possible to introduce a preferred proportion of the (a4) structural unit as a resist. By setting the upper limit value or less, an excessive crosslinking reaction such as gelation can be prevented and a positive resist composition can be obtained. When used, a good fine pattern can be obtained.

前記〔方法2〕によって(A1)成分を合成する場合、架橋される前の前駆重合体において、該前駆重合体を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a1)が20〜70モル%であることが好ましく、より好ましくは30〜60モル%である。前記下限値以上とすることによって、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。   When the component (A1) is synthesized by the [Method 2], in the precursor polymer before being crosslinked, the constituent unit (a1) is 20 to 70 with respect to the total of all constituent units constituting the precursor polymer. It is preferable that it is mol%, More preferably, it is 30-60 mol%. By setting it to the lower limit value or more, it is possible to obtain a good fine pattern when used in a positive resist composition, and to set the upper limit value or less to balance with other structural units.

構成単位(a2)は、前駆重合体を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%、好ましくは20〜50モル%含まれていると好ましい。下限値以上とすることによってポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。   The structural unit (a2) is preferably contained in an amount of 20 to 60 mol%, preferably 20 to 50 mol%, based on the total of all the structural units constituting the precursor polymer. By setting it to the lower limit value or more, a good fine pattern can be obtained when used in a positive resist composition, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

前駆重合体における構成単位(a4)の前駆単位の割合は、5〜40モル%であることが好ましく、より好ましくは10〜30モル%である。下限値以上とすることにより、レジストとして好ましい割合の(a4)構成単位を導入することができ、上限値以下とすることにより、ゲル化など過剰の架橋反応を防止してポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
そして架橋反応の際に、前駆重合体中の前駆単位のうちの0〜98モル%、より好ましくは3〜15モル%が架橋されずに、架橋後の(A1)成分中に構成単位(a3)として存在することが好ましい。即ち、(A1)成分中に、構成単位(a3)は、0〜40モル%、好ましくは0.15〜6モル%含まれていると好ましい。上限値以下とすることにより、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
The proportion of the precursor unit of the structural unit (a4) in the precursor polymer is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 10 to 30 mol%. By setting the lower limit value or more, it is possible to introduce a preferred proportion of the (a4) structural unit as a resist. By setting the upper limit value or less, an excessive crosslinking reaction such as gelation can be prevented and a positive resist composition can be obtained. When used, a good fine pattern can be obtained.
In the crosslinking reaction, 0 to 98 mol%, more preferably 3 to 15 mol% of the precursor units in the precursor polymer are not crosslinked, and the structural unit (a3) is contained in the component (A1) after crosslinking. ) Is preferably present. That is, the structural unit (a3) is contained in the component (A1) in an amount of 0 to 40 mol%, preferably 0.15 to 6 mol%. By setting it to the upper limit value or less, a good fine pattern can be obtained when used in a positive resist composition.

・・構成単位(a5)
(A1)成分は、さらに他の構成単位(a5)を含んでもよい。
構成単位(a5)は、上述の構成単位(a1)ないし(a4)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではない。すなわち酸解離性溶解抑制基、ラクトン含有単環又は多環式基、水酸基を含有する多環の脂環式炭化水素基、および一般式(I)で表される構造を有しないものであればよい。例えば多環の脂環式炭化水素基を含み、かつ(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。この様な構成単位を用いると、ポジ型レジスト組成物用として用いたときに、孤立パターンからセミデンスパターン(ライン幅1に対してスペース幅が1.2〜2のラインアンドスペースパターン)の解像性に優れ、好ましい。
..Structural unit (a5)
The component (A1) may further contain another structural unit (a5).
The structural unit (a5) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a1) to (a4). That is, if it does not have an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a lactone-containing monocyclic or polycyclic group, a polycyclic alicyclic hydrocarbon group containing a hydroxyl group, and a structure represented by the general formula (I) Good. For example, a structural unit containing a polycyclic alicyclic hydrocarbon group and derived from a (meth) acrylic acid ester is preferable. When such a structural unit is used, when used for a positive resist composition, a solution from an isolated pattern to a semi-dense pattern (a line and space pattern having a space width of 1.2 to 2 with respect to a line width of 1) is obtained. It is excellent in image properties and is preferable.

かかる多環の脂環式炭化水素基は、例えば、前記の構成単位(a1)および(a3)において例示したものと同様のものを挙げることができ、ArFポジレジスト材料として従来から知られている多数のものから適宜選択して使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。
Examples of such polycyclic alicyclic hydrocarbon groups include those exemplified in the structural units (a1) and (a3), and are conventionally known as ArF positive resist materials. It can be used by appropriately selecting from a large number.
In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, and a tetracyclododecanyl group is preferable in terms of industrial availability.

これら構成単位(a5)の例として下記一般式(V)〜(VII)で表される化合物が挙げられる。   Examples of these structural units (a5) include compounds represented by the following general formulas (V) to (VII).

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中Rは水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中Rは水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(式中Rは水素原子、又は直鎖又は分岐状の低級アルキル基である。) (In the formula, R is a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group.)

前記Rとしての低級アルキル基(α−低級アルキル基)は、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
構成単位(a5)は(A1)成分の必須成分ではないが、これを(A1)成分に含有させる際には、(A1)成分の全構成単位の合計に対して、構成単位(a5)が1〜30モル%、好ましくは10〜20モル%となるように含有させると、ポジ型レジスト組成物に用いたときに孤立パターンからセミデンスパターンの解像性において良好な向上効果が得られるので好ましい。
The lower alkyl group (α-lower alkyl group) as R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or an n-butyl group. , Isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
The structural unit (a5) is not an essential component of the component (A1). However, when the structural unit (a5) is contained in the component (A1), the structural unit (a5) is added to the total of all structural units of the component (A1). When contained in an amount of 1 to 30 mol%, preferably 10 to 20 mol%, a good improvement effect can be obtained in the resolution of a semi-dense pattern from an isolated pattern when used in a positive resist composition. preferable.

(A1)成分の、架橋される前の前駆重合体の質量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によるポリスチレン標準で(以下、同様)、1000〜20000が好ましく、より好ましくは1000〜10000、更に好ましくは2000〜7000である。該質量平均分子量を上記範囲の上限以下、下限以上とすることにより架橋後の(A1)成分を、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
また前駆重合体における分散度、すなわち質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、1.2〜3.0の範囲が好ましく、1.4〜2.5、さらには1.4〜2.0の範囲が好ましい。該分散度を上記範囲の上限以下、下限以上とすることにより架橋後の(A1)成分を、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
The mass average molecular weight Mw of the precursor polymer before crosslinking of the component (A1) is a polystyrene standard by gel permeation chromatography (hereinafter the same), preferably 1000 to 20000, more preferably 1000 to 10000, More preferably, it is 2000-7000. By setting the mass average molecular weight below the upper limit and above the lower limit of the above range, a good fine pattern can be obtained when the (A1) component after crosslinking is used in a positive resist composition.
Further, the dispersity in the precursor polymer, that is, the ratio (Mw / Mn) of the mass average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably in the range of 1.2 to 3.0, and preferably 1.4 to 2.5. Furthermore, the range of 1.4 to 2.0 is preferable. By setting the dispersity below the upper limit and above the lower limit of the above range, a good fine pattern can be obtained when the (A1) component after crosslinking is used in a positive resist composition.

また架橋後の(A1)成分の質量平均分子量Mwは、2000〜30000が好ましく、より好ましくは5000〜20000、更に好ましくは7000〜18000である。該質量平均分子量を上記範囲の上限以下、下限以上とすることにより(A1)成分をポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
また架橋後の(A1)成分における分散度(Mw/Mn)は、1.5〜4.0の範囲が好ましく、1.7〜3.5、さらには1.9〜3.0の範囲が好ましい。該分散度を上記範囲の上限以下とすることにより(A1)成分を、ポジ型レジスト組成物に用いたときに良好な微細パターンを得ることができる。
Moreover, 2000-30000 are preferable, as for the mass mean molecular weight Mw of the (A1) component after bridge | crosslinking, More preferably, it is 5000-20000, More preferably, it is 7000-18000. By setting the mass average molecular weight below the upper limit and above the lower limit of the above range, a good fine pattern can be obtained when the component (A1) is used in a positive resist composition.
The degree of dispersion (Mw / Mn) in the component (A1) after crosslinking is preferably in the range of 1.5 to 4.0, more preferably in the range of 1.7 to 3.5, and even more preferably in the range of 1.9 to 3.0. preferable. By making the degree of dispersion not more than the upper limit of the above range, a good fine pattern can be obtained when the component (A1) is used in a positive resist composition.

[ポジ型レジスト組成物]
本発明の化学増幅型フォトレジスト用重合体(A1)は、ポジ型レジスト組成物の樹脂成分として有用である。
該(A1)成分を用いたポジ型レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)、および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含有し、(A)成分が本発明の(A1)成分を含む。なお、樹脂成分(A)は、本発明の効果を損なわない範囲で(A1)成分以外の適宜の樹脂を含んでいてもよいが、(A)成分の100質量%が(A1)成分であることが好ましい。
[Positive resist composition]
The chemically amplified photoresist polymer (A1) of the present invention is useful as a resin component of a positive resist composition.
The positive resist composition using the component (A1) contains a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure. ) Component contains the component (A1) of the present invention. The resin component (A) may contain an appropriate resin other than the component (A1) as long as the effects of the present invention are not impaired, but 100% by mass of the component (A) is the component (A1). It is preferable.

・酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分ということもある)
(B)成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに用いることができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類、ジアゾメタンニトロベンジルスルホネート類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
Acid generator component (B) (hereinafter sometimes referred to as component (B))
The component (B) can be used without particular limitation from known acid generators used in conventional chemically amplified resist compositions.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, There are various known diazomethane acid generators such as diazomethane nitrobenzyl sulfonates, imino sulfonate acid generators and disulfone acid generators.

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。   Specific examples of the onium salt-based acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethane. Sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethane Sulfonate, its heptafluoropropane sulphonate or its Nafluorobutane sulfonate, trifluoromethane sulfonate of monophenyldimethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, trifluoromethane sulfonate of diphenyl monomethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, (4- Trifluoromethanesulfonate of methylphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, tri (4 -Tert-bu Le) trifluoromethanesulfonate triphenylsulfonium, its like heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonates.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。   Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino)- Phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like can be mentioned. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物A、分解点135℃)、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン(化合物B、分解点147℃)、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物C、融点132℃、分解点145℃)、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物D、分解点147℃)、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン(化合物E、分解点149℃)、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物F、分解点153℃)、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物G、融点109℃、分解点122℃)、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物H、分解点116℃)などを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (Compound A, decomposition point 135 ° C.), 1,4-bis (phenyl) having the following structure. Sulfonyldiazomethylsulfonyl) butane (compound B, decomposition point 147 ° C.), 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound C, melting point 132 ° C., decomposition point 145 ° C.), 1,10-bis (phenyl) Sulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (compound D, decomposition point 147 ° C.), 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane (compound E, decomposition point 149 ° C.), 1,3-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ) Propane (Compound F, decomposition point 153 ° C.), , 6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (Compound G, melting point 109 ° C., decomposition point 122 ° C.), 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (Compound H, decomposition point 116 ° C.), etc. Can be mentioned.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

本発明においては、中でも(B)成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。   In the present invention, it is particularly preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B).

(B)成分としては、1種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲より少ないとパターン形成が十分に行われないおそれがあり、上記範囲を超えると均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原因となるおそれがある。
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(B) Content of a component is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. If the amount is less than the above range, pattern formation may not be sufficiently performed, and if the amount exceeds the above range, a uniform solution is difficult to obtain, which may cause a decrease in storage stability.

・含窒素有機化合物(D)
本発明にかかるポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言い、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
・ Nitrogen-containing organic compounds (D)
In the positive resist composition according to the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as the component (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, the stability over time. Can be blended.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used, but amines, particularly secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are preferred. .
Here, the lower aliphatic amine refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms, and examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, Tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine and the like can be mentioned, and tertiary alkanolamines such as triethanolamine are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

・(E)成分
また、前記(D)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐n‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐n‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
-Component (E) In addition, for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending with the component (D) and improving the resist pattern shape, retention stability, etc., an organic carboxylic acid or phosphorus oxo is further added as an optional component. An acid or a derivative thereof (E) (hereinafter referred to as “component (E)”) can be contained. In addition, (D) component and (E) component can also be used together, and any 1 type can also be used.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
(E) A component is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.

・有機溶剤
本発明にかかるポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤に溶解させて製造することができる。
有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
また、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比が好ましくは2:8〜8:2、より好ましくは3:7〜7:3であると好ましい。
また、有機溶剤として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
Organic solvent The positive resist composition according to the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent.
Any organic solvent may be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and one or two kinds of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. These can be appropriately selected and used.
For example, ketones such as γ-butyrolactone, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol Or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and other polyhydric alcohols and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, lactic acid Ethyl (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxy Methyl propionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
A mixed solvent obtained by mixing propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 2: 8 to 8: 2, more preferably 3: 7 to 7: 3.
In addition, as the organic solvent, a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
Although the amount of the organic solvent used is not particularly limited, it is a concentration that can be applied to a substrate and the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 to 20 mass. %, Preferably 5-15% by mass.

・その他の任意成分
本発明にかかるポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。
Other optional components The positive resist composition according to the present invention may further contain miscible additives, for example, an additional resin for improving the performance of the resist film, and a surface activity for improving coating properties. An agent, a dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, and the like can be appropriately added and contained.

・レジストパターン形成方法
本発明にかかるポジ型ホトレジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する方法は例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベークを40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに例えばArF露光装置などにより、ArFエキシマレーザー光を所望のマスクパターンを介して選択的に露光した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いでこれをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
なお、基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けることもできる。
-Resist pattern formation method The method of forming a resist pattern using the positive photoresist composition concerning this invention can be performed as follows, for example.
That is, first, the positive resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner and prebaked for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C. After selectively exposing ArF excimer laser light through a desired mask pattern using, for example, an ArF exposure apparatus or the like, PEB (post-exposure heating) is performed for 40 to 120 seconds at a temperature of 80 to 150 ° C., preferably Apply for 60-90 seconds. Subsequently, this is developed using an alkaline developer, for example, an aqueous 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide solution. In this way, a resist pattern faithful to the mask pattern can be obtained.
An organic or inorganic antireflection film can be provided between the substrate and the coating layer of the resist composition.

露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。特に、本発明にかかるホトレジスト組成物は、ArFエキシマレーザーに対して有効である。 The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. In particular, the photoresist composition according to the present invention is effective for an ArF excimer laser.

本発明にかかるポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、酸解離性溶解抑制基を有し、(B)成分から発生した酸の作用により該酸解離性溶解抑制基が解離して、アルカリ可溶性が増大する。
さらに詳しくは、露光により(B)成分から発生した酸が(A)成分に作用すると、(A)成分中の酸解離性溶解抑制基が解離し、これによってポジ型レジスト全体がアルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成においてマスクパターンを介してポジ型レジストの露光を行うと、又は露光に加えてPEBを行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりポジ型のレジストパターンが形成できる。
In the positive resist composition according to the present invention, the component (A) has an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the acid dissociable dissolution inhibiting group is dissociated by the action of an acid generated from the component (B), Alkali solubility increases.
More specifically, when the acid generated from the component (B) by exposure acts on the component (A), the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the component (A) is dissociated, whereby the entire positive resist is alkali-insoluble to alkaline. It becomes soluble. Therefore, when a positive resist is exposed through a mask pattern in the formation of a resist pattern, or when PEB is performed in addition to exposure, the exposed portion turns alkali-soluble while the unexposed portion remains alkali-insoluble. Therefore, a positive resist pattern can be formed by alkali development.

特にポジ型レジスト組成物に本発明の(A1)成分を含有させることにより、解像度が高く、かつLERが小さいレジストパターンを形成することができる。このことは、(A1)成分が、架橋された構成単位(a4)を有することにより、(A1)成分自体のアルカリ現像液に対する溶解性が低くなること、および該構成単位(a4)の架橋部位に酸解離性基が形成されていることから、露光部で該架橋部位の切断が生じ、その結果、アルカリ現像液に対する溶解性が高くなることが大きく寄与していると考えられる。そして、このように露光部と未露光部とで溶解性が大きく変化することにより、コントラストが大きくなって限界解像度が向上するとともに、LERも小さくなると考えられる。
特に構成単位(a4)が分子間結合されている場合は、該構成単位(a4)の架橋部位に切断が生じることによって、樹脂成分の分子量が大幅に低下し、その結果、アルカリ現像液に対する溶解性が大きく変化すると考えられる。
In particular, by incorporating the component (A1) of the present invention into a positive resist composition, a resist pattern with high resolution and low LER can be formed. This is because the component (A1) has the crosslinked structural unit (a4), so that the solubility of the component (A1) itself in an alkaline developer is reduced, and the crosslinking site of the structural unit (a4) Since the acid-dissociable group is formed in the exposed portion, the crosslinking site is cleaved in the exposed portion, and as a result, the high solubility in the alkali developer is considered to contribute greatly. Thus, it is considered that the solubility greatly changes between the exposed area and the unexposed area, thereby increasing the contrast and improving the limit resolution and reducing the LER.
In particular, when the structural unit (a4) is intermolecularly bonded, the molecular weight of the resin component is greatly reduced due to cleavage at the cross-linked site of the structural unit (a4). It is thought that sex changes greatly.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(合成例1)
下記一般式で表される重合体(A1−1)を合成した。
(Synthesis Example 1)
A polymer (A1-1) represented by the following general formula was synthesized.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(1)前駆重合体の合成
窒素吹き込み管と還流器と、滴下ロートと温度計を取り付けた4口フラスコに、テトラヒドロフラン2500g、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート320g、γ−ブチロラクトンメタクリレート230gと3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート160gを入れ、窒素置換した後、攪拌しながら70℃に昇温した。その温度を維持しつつ、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)80gを120gのテトラヒドロフランに溶解させた重合開始剤溶液を15分かけて滴下した。滴下終了後、その温度を維持しつつ5時間攪拌を続けた後、25℃に冷却し重合を完了した。
その後、得られた重合溶液を大量のメタノール/水の混合溶液中に滴下して析出物を得た。この析出物をろ別、洗浄、乾燥して白色固体のランダムコポリマー(前駆重合体)を得た。
(2)(1)で得られた白色固体の同定
・ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算で求めた質量平均分子量;5,600,分散度1.9
・同位体炭素核磁気共鳴(13C−NMR)分析による単量体組成比;2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/γ−ブチロラクトンメタクリレート/3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート=39/41/20モル%
(1) Synthesis of Precursor Polymer Into a four-necked flask equipped with a nitrogen blowing tube, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer, 2500 g of tetrahydrofuran, 320 g of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 230 g of γ-butyrolactone methacrylate and 3- After putting 160 g of hydroxy-1-adamantyl methacrylate and replacing with nitrogen, the temperature was raised to 70 ° C. with stirring. While maintaining the temperature, a polymerization initiator solution in which 80 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was dissolved in 120 g of tetrahydrofuran was dropped over 15 minutes. After completion of the dropwise addition, stirring was continued for 5 hours while maintaining the temperature, and then the mixture was cooled to 25 ° C. to complete the polymerization.
Thereafter, the obtained polymerization solution was dropped into a large amount of methanol / water mixed solution to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, washed and dried to obtain a white solid random copolymer (precursor polymer).
(2) Identification of the white solid obtained in (1) and mass average molecular weight determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC); 5,600, dispersity 1.9
Monomer composition ratio by isotope carbon nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) analysis; 2-methyl-2-adamantyl methacrylate / γ-butyrolactone methacrylate / 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate = 39/41/20 mol %

(3)架橋
窒素吹き込み管と還流器と、滴下ロートと温度計を取り付けた4口フラスコに、得られた白色固体140g、テトラヒドロフラン700g、p−トルエンスルホン酸・1水和物20mgを入れ、攪拌しながら50℃に昇温した。その温度を維持しつつ、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル6gを1gのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、その温度を維持しつつ3時間攪拌後、25℃まで冷却した。その後、トリエチルアミンを加え反応を停止した。
得られた反応溶液を、大量の水中に滴下して析出物を得た。この析出物をろ別、洗浄、乾燥して白色固体のランダムコポリマー(重合体(A1−1))を得た。
(4)(3)で得られた白色固体の同定
・ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算で求めた質量平均分子量;10,700,分散度2.9
・同位体水素核磁気共鳴(H−NMR)分析で求めた3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート部位のヒドロキシル基の架橋率;4%
(3) Crosslinking 140 g of the obtained white solid, 700 g of tetrahydrofuran, and 20 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate were placed in a four-necked flask equipped with a nitrogen blowing tube, a refluxer, a dropping funnel and a thermometer, and stirred. The temperature was raised to 50 ° C. While maintaining the temperature, a solution prepared by dissolving 6 g of 1,4-butanediol divinyl ether in 1 g of tetrahydrofuran was dropped. After completion of dropping, the mixture was stirred for 3 hours while maintaining the temperature, and then cooled to 25 ° C. Thereafter, triethylamine was added to stop the reaction.
The obtained reaction solution was dropped into a large amount of water to obtain a precipitate. This precipitate was filtered, washed and dried to obtain a white solid random copolymer (polymer (A1-1)).
(4) Identification of the white solid obtained in (3) / Mass average molecular weight determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC); 10,700, dispersity 2.9
-Crosslinking rate of hydroxyl group of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate site determined by isotope hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) analysis: 4%

(合成例2)
下記一般式で表される重合体(A1−2)を合成した。
(Synthesis Example 2)
A polymer (A1-2) represented by the following general formula was synthesized.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

(1)前駆重合体の合成
窒素吹き込み管と還流器と、滴下ロートと温度計を取り付けた4口フラスコにメチルエチルケトン520g、1−シクロヘキシルメタクリレート20g、γ−ブチロラクトンメタクリレート20gと3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート60gを入れ、窒素置換した後、攪拌しながら85℃に昇温した。その温度を維持しつつ、1−シクロヘキシルメタクリレート250g、γ−ブチロラクトンメタクリレート210g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート150gとジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート80gを1250gのメチルエチルケトンに溶解させた溶解液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、その温度を維持しつつ3時間攪拌を続けた後、25℃に冷却し重合を完了した。
その後、得られた重合溶液を大量のメタノール中に滴下して析出物を得た。この析出物をろ別、洗浄、乾燥して白色固体のランダムコポリマー(前駆重合体)を得た。
(2)(1)で得られた白色固体の同定
・ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算で求めた質量平均分子量;5,000,分散度1.7
・同位体炭素核磁気共鳴(13C−NMR)分析による単量体組成比;1−シクロヘキシルメタクリレート/γ−ブチロラクトンメタクリレート/3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート=35/43/22モル%
(1) Synthesis of Precursor Polymer A 4-necked flask equipped with a nitrogen blowing tube, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer was attached with 520 g of methyl ethyl ketone, 20 g of 1-cyclohexyl methacrylate, 20 g of γ-butyrolactone methacrylate and 3-hydroxy-1-adamantyl. After adding 60 g of methacrylate and replacing with nitrogen, the temperature was raised to 85 ° C. with stirring. While maintaining the temperature, 250 g of 1-cyclohexyl methacrylate, 210 g of γ-butyrolactone methacrylate, 150 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate and 80 g of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate were dissolved in 1250 g of methyl ethyl ketone. The solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 3 hours while maintaining the temperature, and then cooled to 25 ° C. to complete the polymerization.
Thereafter, the obtained polymerization solution was dropped into a large amount of methanol to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, washed and dried to obtain a white solid random copolymer (precursor polymer).
(2) Identification of the white solid obtained in (1) and mass average molecular weight determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC): 5,000, dispersity 1.7
Monomer composition ratio by isotope carbon nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) analysis: 1-cyclohexyl methacrylate / γ-butyrolactone methacrylate / 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate = 35/43/22 mol%

(3)架橋
窒素吹き込み管と還流器と、滴下ロートと温度計を取り付けた4口フラスコに得られた白色固体130g、テトラヒドロフラン650g、p−トルエンスルホン酸・1水和物20mgを入れ、攪拌しながら50℃に昇温した。その温度を維持しつつ、1、4−ブタンジオールジビニルエーテル8gを1gのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、その温度に維持しつつ3時間攪拌後、25℃まで冷却した。その後、トリエチルアミンを加え反応を停止した。
得られた反応溶液を、大量の水中に滴下して析出物を得た。この析出物をろ別、洗浄、乾燥して白色固体のランダムコポリマー(重合体(A1−2))を得た。
(4)(3)で得られた白色固体の同定
・ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算で求めた質量平均分子量;9,400,分散度2.6
・同位体水素核磁気共鳴(H−NMR)分析で求めた3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート部位のヒドロキシル基の架橋率;4%
(3) Crosslinking A white solid 130 g, tetrahydrofuran 650 g, and p-toluenesulfonic acid monohydrate 20 mg were put into a 4-neck flask equipped with a nitrogen blowing tube, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer, and stirred. The temperature was raised to 50 ° C. While maintaining the temperature, a solution prepared by dissolving 8 g of 1,4-butanediol divinyl ether in 1 g of tetrahydrofuran was dropped. After completion of dropping, the mixture was stirred for 3 hours while maintaining the temperature, and then cooled to 25 ° C. Thereafter, triethylamine was added to stop the reaction.
The obtained reaction solution was dropped into a large amount of water to obtain a precipitate. This precipitate was filtered, washed and dried to obtain a white solid random copolymer (polymer (A1-2)).
(4) Identification of the white solid obtained in (3) and mass average molecular weight determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC); 9,400, dispersity 2.6
-Crosslinking rate of hydroxyl group of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate site determined by isotope hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) analysis: 4%

(レジスト調製例1)
合成例1の(3)で得られた重合体(A1−1)を用い、以下の組成でポジ型レジスト組成物を調製した。
(A)成分として重合体(A1−1) 100質量部、
(B)成分として4-メチルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート 3.0質量部
(D)成分としてトリエタノールアミン 0.35質量部
上記(A)〜(D)をPGMEA:EL=6:4の有機溶剤に溶解して、固形分濃度10質量%のポジ型レジスト組成物を調整した。
(Resist Preparation Example 1)
Using the polymer (A1-1) obtained in (3) of Synthesis Example 1, a positive resist composition was prepared with the following composition.
(A) 100 parts by mass of the polymer (A1-1) as a component,
(B) 4-methylphenyldiphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate 3.0 parts by mass as component (D) 0.35 parts by mass of triethanolamine as component (A) to (D) are changed to PGMEA: EL = 6: 4 A positive resist composition having a solid content concentration of 10% by mass was prepared by dissolving in an organic solvent.

(比較レジスト調製例1)
レジスト調製例1において、重合体(A1−1)に代えて、前記合成例1の(1)で得られた前駆重合体100質量部を用いた他は、レジスト調製例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
(Comparative resist preparation example 1)
In Resist Preparation Example 1, in place of the polymer (A1-1), positive polarity was obtained in the same manner as in Resist Preparation Example 1, except that 100 parts by mass of the precursor polymer obtained in (1) of Synthesis Example 1 was used. A mold resist composition was prepared.

(比較レジスト調製例2)
前記合成例1の(1)において、合成条件を変えることにより、質量平均分子量;10,000,分散度1.9、単量体組成比;2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/γ−ブチロラクトンメタクリレート/3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート=39/41/20モル%の、架橋基を有さない共重合体を合成した。
この得られた共重合体を、前記重合体(A1−1)に代えて用いた他はレジスト調製例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
(Comparative resist preparation example 2)
In Synthesis Example 1 (1), by changing the synthesis conditions, mass average molecular weight: 10,000, degree of dispersion 1.9, monomer composition ratio; 2-methyl-2-adamantyl methacrylate / γ-butyrolactone methacrylate A copolymer having no crosslinkable group was synthesized in which / 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate = 39/41/20 mol%.
A positive resist composition was prepared in the same manner as in Resist Preparation Example 1, except that the obtained copolymer was used in place of the polymer (A1-1).

(評価方法)
レジスト調製例1および比較レジスト調製例1,2で得られたポジ型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成した。
まず、有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
次いで、ポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて反射防止膜上に塗布し、ホットプレート上で120℃、90秒間プレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚300nmのレジスト層を形成した。
次いで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターン(ハーフトーン)を介して選択的に照射した。
そして、120℃、90秒間の条件でPEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥してレジストパターンを形成した。
なお、比較レジスト調製例2においては、プレベーク温度を130℃に、PEB温度を130℃にそれぞれ変更した。
このようにして、1:1の130nmのラインアンドスペースパターンを形成した。
(Evaluation methods)
A resist pattern was formed using the positive resist compositions obtained in Resist Preparation Example 1 and Comparative Resist Preparation Examples 1 and 2.
First, an organic antireflection film composition “ARC-29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was applied on an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds. By drying, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed.
Next, the positive resist composition was applied on the antireflection film using a spinner, pre-baked (PAB) at 120 ° C. for 90 seconds on a hot plate, and dried to form a resist layer having a thickness of 300 nm. .
Next, an ArF excimer laser (193 nm) is selectively passed through a mask pattern (halftone) using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 ring zone). Irradiated.
Then, PEB treatment is performed at 120 ° C. for 90 seconds, and further paddle development is performed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water for 20 seconds and drying to form a resist pattern. did.
In Comparative Resist Preparation Example 2, the prebake temperature was changed to 130 ° C. and the PEB temperature was changed to 130 ° C.
In this way, a 1: 1 130 nm line and space pattern was formed.

上記で形成したレジストパターンについて以下の項目について評価した。
<感度>
130nmのラインアンドスペースが1:1に形成される露光時間を感度(EOP)としてmJ/cm(エネルギー量)単位で測定した。
<LER>
ライン幅130nmの1:1ラインアンドスペースパターンについて、LERを示す尺度である3σを求めた。側長SEM(日立製作所社製,商品名「S−9220」)により、試料のレジストパターンの幅を32箇所測定し、その結果から算出した標準偏差(σ)の3倍値(3σ)である。この3σは、その値が小さいほどラフネスが小さく、均一幅のレジストパターンが得られたことを意味する。
The following items were evaluated for the resist pattern formed above.
<Sensitivity>
The exposure time at which a 130 nm line and space was formed at 1: 1 was measured as sensitivity (EOP) in mJ / cm 2 (energy amount).
<LER>
For a 1: 1 line and space pattern with a line width of 130 nm, 3σ, which is a measure indicating LER, was determined. A side length SEM (trade name “S-9220” manufactured by Hitachi, Ltd.) was used to measure the width of the resist pattern of the sample at 32 locations, which is three times the standard deviation (σ) calculated from the result (3σ). . This 3σ means that the smaller the value, the smaller the roughness and the uniform width resist pattern was obtained.

Figure 2006003846
Figure 2006003846

上記の結果より、実施例1は解像性が高く、かつLERが低減されていることがわかった。



From the above results, it was found that Example 1 had high resolution and reduced LER.



Claims (3)

下記一般式(I)
Figure 2006003846
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基であり、R3、R4、R5、R6は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R7は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。)
で表される構成単位(a4)を有することを特徴とする化学増幅型フォトレジスト用重合体。
The following general formula (I)
Figure 2006003846
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, alkylene ether Group, a cyclohexylene group or an arylene group.)
A polymer for a chemically amplified photoresist, comprising a structural unit (a4) represented by the formula:
前記構成単位(a4)として、下記一般式(II)
Figure 2006003846
(式中、R8は水素原子又はメチル基であり、R9、R10、R11、R12は各々独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、R13は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アルキレンエーテル基、シクロへキシレン基またはアリーレン基を表す。)
で表される構成単位(a4’)を有することを特徴とする請求項1記載の化学増幅型フォトレジスト用重合体。
As the structural unit (a4), the following general formula (II)
Figure 2006003846
(In the formula, R 8 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 13 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkylene ether group, cyclohexylene group or arylene group having 1 to 20 carbon atoms.)
The polymer for chemically amplified photoresists according to claim 1, comprising a structural unit (a4 ′) represented by:
下記一般式(III−1)、(III−2)、(III−3)、および(III−4)でそれぞれ表される構成単位を有する重合体、または
下記一般式(VI−1)、(IV−2)、(IV−3)、および(IV−4)でそれぞれ表される構成単位を有する重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の化学増幅型フォトレジスト用重合体。
Figure 2006003846
(式中、R14、R16、R17、R18は各々独立して水素原子又はメチル基を示し、R15は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。)
Figure 2006003846
(式中、R19、R20、R21、R22は各々独立して水素原子又はメチル基を示す。)

Polymers having structural units respectively represented by the following general formulas (III-1), (III-2), (III-3), and (III-4), or the following general formulas (VI-1), ( The polymer amplifying photoresist weight according to claim 1 or 2, which is a polymer having structural units represented by IV-2), (IV-3), and (IV-4), respectively. Coalescence.
Figure 2006003846
(In the formula, R 14 , R 16 , R 17 and R 18 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 15 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 2006003846
(In the formula, R 19 , R 20 , R 21 and R 22 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.)

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