JP2012037867A - Positive resist material, and pattern formation method utilizing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive resist material with a high sensitivity, a high resolution, a small line width roughness, and an excellent post-exposure pattern shape, especially a positive resist material using a high polymer suitable as a base resin of a chemical amplification positive resist material, and to provide a pattern formation method.SOLUTION: The positive resist material contains (as a base resin) a high polymer with the weight-average molecular weight 1,000-500,000 which at least contains a repeating unit a having a group represented by the following general formula (1), and a repeating unit b which is a carboxyl group with the hydrogen atom substituted by an acid labile group.

Description

本発明は、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として好適な高分子化合物を用いたポジ型レジスト材料、及びこれを用いたパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a positive resist material, particularly a positive resist material using a polymer compound suitable as a base resin for a chemically amplified positive resist material, and a pattern forming method using the same.

LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。特にフラッシュメモリー市場の拡大と記憶容量の増大化が微細化を牽引している。微細化の細線はArFリソグラフィーによる65nmノードのデバイスの量産が行われており、次世代のArF液浸リソグラフィーによる45nmノードの量産準備が進行中である。更に次世代の32nmノードとしては、水よりも高屈折率の液体と高屈折率レンズ、高屈折率レジスト膜を組み合わせた超高NAレンズによる液浸リソグラフィー、波長13.5nmの真空紫外光(EUV)リソグラフィー、ArFリソグラフィーの2重露光(ダブルパターニングリソグラフィー)等が候補であり、検討が進められている。   With the high integration and high speed of LSI, pattern rule miniaturization is progressing rapidly. In particular, the expansion of the flash memory market and the increase in storage capacity are leading to miniaturization. The fine line for miniaturization is mass production of 65 nm node devices by ArF lithography, and preparation for mass production of 45 nm nodes by next generation ArF immersion lithography is in progress. Furthermore, the next generation 32nm node includes immersion lithography using an ultra high NA lens that combines a liquid with a higher refractive index than water, a high refractive index lens, and a high refractive index resist film, and vacuum ultraviolet light (EUV) with a wavelength of 13.5nm. ) Lithography, double exposure of ArF lithography (double patterning lithography), etc. are candidates and are being studied.

EBやX線等の非常に短波長な高エネルギー線においてはレジスト材料に用いられている炭化水素のような軽元素は吸収がほとんどなく、ポリヒドロキシスチレンベースのレジスト材料が検討されている。
マスク製作用露光装置は線幅の精度を上げるため、レーザービームによる露光装置から電子ビーム(EB)による露光装置が用いられてきた。更にEBの電子銃における加速電圧を上げることによってよりいっそうの微細化が可能になることから、10keVから30keV、最近は50keVが主流であり、100keVの検討も進められている。
Light elements such as hydrocarbons used in resist materials are hardly absorbed by high energy rays such as EB and X-rays, and polyhydroxystyrene-based resist materials are being studied.
In order to increase the accuracy of the line width in the mask manufacturing exposure apparatus, an exposure apparatus using an electron beam (EB) has been used from an exposure apparatus using a laser beam. Furthermore, since further miniaturization is possible by increasing the acceleration voltage in the electron gun of EB, 10 keV to 30 keV, and recently 50 keV is the mainstream, and studies of 100 keV are also underway.

ここで、加速電圧の上昇と共に、レジスト膜の低感度化が問題になってきた。加速電圧が向上すると、レジスト膜内での前方散乱の影響が小さくなるため、電子描画エネルギーのコントラストが向上して解像度や寸法制御性が向上するが、レジスト膜内を素抜けの状態で電子が通過するため、レジスト膜の感度が低下する。マスク露光機は直描の一筆書きで露光するため、レジスト膜の感度低下は生産性の低下につながり好ましいことではない。高感度化の要求から、化学増幅型レジスト材料が検討されている。   Here, as the acceleration voltage increases, lowering the sensitivity of the resist film has become a problem. When the acceleration voltage is improved, the influence of forward scattering in the resist film is reduced, so that the contrast of the electron drawing energy is improved and the resolution and dimensional controllability are improved. Since it passes, the sensitivity of the resist film decreases. Since the mask exposure machine exposes by direct drawing with a single stroke, a decrease in sensitivity of the resist film leads to a decrease in productivity, which is not preferable. In view of the demand for higher sensitivity, chemically amplified resist materials are being studied.

また、微細化の進行と共に、酸の拡散による像のぼけが問題になっている。寸法サイズ45nm以降の微細パターンでの解像性を確保するためには、従来提案されている溶解コントラストの向上だけでなく、酸拡散の制御が重要であることが提案されている(例えば非特許文献1等参照)。しかしながら、化学増幅型レジスト材料は、酸の拡散によって感度とコントラストを上げているため、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)温度や時間を短くして酸拡散を極限まで抑えようとすると感度とコントラストが著しく低下する。   Further, with the progress of miniaturization, image blur due to acid diffusion has become a problem. In order to ensure the resolution in a fine pattern with a size size of 45 nm or more, it is proposed that not only the conventionally proposed improvement in dissolution contrast but also the control of acid diffusion is important (for example, non-patent) Reference 1 etc.). However, chemically amplified resist materials have increased sensitivity and contrast due to acid diffusion. Therefore, reducing the post-exposure bake temperature (PEB) temperature and time to limit acid diffusion results in sensitivity and contrast. It drops significantly.

非特許文献2では、感度と解像度とラフネスのトライアングルトレードオフの関係が示されている。ここでは、露光マージン拡大のためには酸拡散を押さえることが必要であるが、酸拡散距離が50nm以下になると急激にラフネスが劣化することが報告されている。   Non-Patent Document 2 shows a relationship between sensitivity, resolution, and roughness triangle trade-off. Here, it is necessary to suppress acid diffusion in order to expand the exposure margin, but it has been reported that the roughness deteriorates rapidly when the acid diffusion distance is 50 nm or less.

バルキーな酸が発生する酸発生剤を添加して酸拡散を抑えることは有効である。そこで、ポリマーに重合性オレフィンを有するオニウム塩の酸発生剤を共重合することが提案されている。例えば特許文献1には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを有するスルホニウム塩、ヨードニウム塩が提案されている。また例えば特許文献2には、スルホン酸が主鎖に直結したスルホニウム塩が提案されている。   It is effective to suppress acid diffusion by adding an acid generator that generates a bulky acid. Therefore, it has been proposed to copolymerize an onium salt acid generator having a polymerizable olefin in the polymer. For example, Patent Document 1 proposes a sulfonium salt and an iodonium salt having a polymerizable olefin that generates a specific sulfonic acid. For example, Patent Document 2 proposes a sulfonium salt in which sulfonic acid is directly bonded to the main chain.

感度とラフネスのトレードオフの関係も示されており、例えば非特許文献3では感度とラフネスの反比例の関係が示され、露光量増加によるショットノイズ低減によってレジスト膜のラフネスが低減することが予見されている。非特許文献4には、クエンチャーを増量したレジスト膜がラフネス低減に有効であるが、同時に感度も劣化するためにEUVの感度とラフネスのトレードオフの関係があり、これを打破するために酸発生量子効率を高める必要性が示されている。   The trade-off relationship between sensitivity and roughness is also shown. For example, Non-Patent Document 3 shows the inverse relationship between sensitivity and roughness, and it is predicted that the roughness of the resist film will be reduced by reducing shot noise due to increased exposure. ing. In Non-Patent Document 4, a resist film with an increased amount of quencher is effective in reducing the roughness, but at the same time the sensitivity deteriorates, so there is a trade-off relationship between the sensitivity of the EUV and the roughness. There is a need to increase the generation quantum efficiency.

非特許文献5では、電子ビーム露光における酸発生機構として、露光によるポリマー励起によってPAGに電子が移動し、酸が放出される機構が提案されている。EB、EUVのどちらもイオン化ポテンシャルエネルギーの閾値10eVよりも高く、ベースポリマーが容易にイオン化することが推定される。電子移動を促進させる材料としては、ヒドロキシスチレンが示されている。   Non-Patent Document 5 proposes a mechanism in which electrons move to the PAG due to polymer excitation by exposure and acid is released as an acid generation mechanism in electron beam exposure. Both EB and EUV are higher than the ionization potential energy threshold of 10 eV, and it is estimated that the base polymer is easily ionized. Hydroxystyrene is shown as a material that promotes electron transfer.

非特許文献6では、ポリ−4−ヒドロキシスチレンがポリ−4−メトキシスチレンよりもEB露光における酸発生効率が高いことが示され、ポリ−4−ヒドロキシスチレンがEBの照射によって効率よくPAGに電子を移動させていることが示唆されている。   Non-Patent Document 6 shows that poly-4-hydroxystyrene has higher acid generation efficiency in EB exposure than poly-4-methoxystyrene, and poly-4-hydroxystyrene is efficiently transferred to PAG by irradiation with EB. It is suggested to move.

そこで、電子移動による酸発生効率を高めるためにヒドロキシスチレン、酸拡散を小さく押さえるためにスルホン酸がポリマー主鎖に直結したPAGのメタクリレート、酸不安定基を有するメタクリレートを共重合した材料が非特許文献7に提案されている。
ヒドロキシスチレンは、弱酸性のフェノール性水酸基を有しているために、アルカリ現像液での膨潤を低減する効果があるものの酸拡散を増大させる。一方、ArFレジスト用として広く用いられている密着性基としてのラクトンを含有するメタクリレートは高い親水性を有し、アルカリ溶解性がないために膨潤を低減させる効果はないものの酸拡散を抑えることができる。密着性基としてヒドロキシスチレンとラクトン環を有するメタクリレートを組み合わせることによって感度向上、膨潤低減と酸拡散制御のバランス取りを行うことが可能であるが、未だ十分ではない。
Therefore, non-patented material is a copolymer of hydroxystyrene to increase acid generation efficiency by electron transfer, PAG methacrylate in which sulfonic acid is directly linked to the polymer main chain to suppress acid diffusion, and methacrylate having acid labile groups. It is proposed in Document 7.
Since hydroxystyrene has a weakly acidic phenolic hydroxyl group, it has an effect of reducing swelling in an alkaline developer, but increases acid diffusion. On the other hand, methacrylate containing lactone as an adhesive group, which is widely used for ArF resist, has high hydrophilicity and has no effect of reducing swelling due to lack of alkali solubility, but suppresses acid diffusion. it can. It is possible to balance sensitivity improvement, swelling reduction and acid diffusion control by combining hydroxystyrene and methacrylate having a lactone ring as an adhesive group, but it is still not sufficient.

特開2006−045311号公報JP 2006-045311 A 特開2006−178317号公報JP 2006-178317 A

SPIE Vol. 6520 65203L−1 (2007)SPIE Vol. 6520 65203L-1 (2007) SPIE Vol. 5753 p269 (2005)SPIE Vol. 5753 p269 (2005) SPIE Vol. 3331 p531 (1998)SPIE Vol. 3331 p531 (1998) SPIE Vol. 5374 p74 (2004)SPIE Vol. 5374 p74 (2004) SPIE Vol. 5753 p361(2005)SPIE Vol. 5753 p361 (2005) SPIE Vol. 5753 p1034 (2005)SPIE Vol. 5753 p1034 (2005) SPIE Vol. 6519 p6519F1−1(2007)SPIE Vol. 6519 p6519F1-1 (2007)

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来のポジ型レジスト材料を上回る高感度、高解像度で、ラフネス(LWR)が小さく、露光後のパターン形状が良好であるポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として好適な高分子化合物を用いたポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a higher sensitivity, higher resolution, lower roughness (LWR), and better pattern shape after exposure, in particular chemicals, higher than conventional positive resist materials. An object of the present invention is to provide a positive resist material using a polymer compound suitable as a base resin of an amplified positive resist material, and a pattern forming method.

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、下記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aと、カルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位bとを含む、重量平均分子量が1,000〜500,000の高分子化合物をベース樹脂として含有することを特徴とするポジ型レジスト材料を提供する。

Figure 2012037867
In order to solve the above problems, the present invention includes at least a repeating unit a having a group represented by the following general formula (1) and a repeating unit b in which a hydrogen atom of a carboxyl group is substituted with an acid labile group. A positive resist material comprising a polymer compound having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000 as a base resin is provided.
Figure 2012037867

この場合、前記繰り返し単位aが、下記一般式(2)で示されるものであることが好ましい。

Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基である。aは0<a<1.0の範囲である。) In this case, it is preferable that the repeating unit a is represented by the following general formula (2).
Figure 2012037867
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. A is in the range of 0 <a <1.0.)

またこの場合、前記繰り返し単位bが、下記一般式(3)で示されるものであることが好ましい。

Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは酸不安定基を表す。Xは単結合、エステル基、ラクトン環を有する炭素数1〜12の連結基、フェニレン基、又はナフチレン基である。bは0<b<1.0の範囲である。) In this case, the repeating unit b is preferably one represented by the following general formula (3).
Figure 2012037867
(Wherein R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an acid labile group. X represents a single bond, an ester group, a linking group having 1 to 12 carbon atoms having a lactone ring, a phenylene group, or a naphthylene group. B is in the range of 0 <b <1.0.)

このように、上記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位a、特には上記一般式(2)で示される繰り返し単位aと、カルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位b、特には上記一般式(3)で示される繰り返し単位bとを含む、重量平均分子量が1,000〜500,000の高分子化合物をベース樹脂として含有する本発明のポジ型レジスト材料を用いれば、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、その上特に酸拡散速度を抑制できるため高解像性を有し、高感度で、ラフネス(LWR)が小さく、露光後のパターン形状が良好となる。   Thus, the repeating unit a having the group represented by the general formula (1), particularly the repeating unit a represented by the general formula (2), and the hydrogen atom of the carboxyl group are substituted with an acid labile group. The positive resist of the present invention containing, as a base resin, a high molecular compound having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, including the repeating unit b, particularly the repeating unit b represented by the general formula (3). If the material is used, the alkali dissolution rate contrast before and after exposure is significantly high, and in addition, the acid diffusion rate can be suppressed, so that it has high resolution, high sensitivity, low roughness (LWR), and a pattern after exposure. Good shape.

また、前記繰り返し単位aと前記繰り返し単位bに加えて、更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、及びシアノ基から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位cを共重合した高分子化合物(ここで0<a<1.0、0<b<1.0、0<c≦0.9、0.2≦a+b+c≦1.0の範囲である)をベース樹脂として含有することが好ましい。   In addition to the repeating unit a and the repeating unit b, a repeating unit c having an adhesive group selected from a hydroxyl group, a lactone ring, an ether group, an ester group, a carbonyl group, and a cyano group was further copolymerized. A polymer compound (where 0 <a <1.0, 0 <b <1.0, 0 <c ≦ 0.9, 0.2 ≦ a + b + c ≦ 1.0) is contained as a base resin. It is preferable.

このように、ポジ型レジストのベース樹脂として含有される高分子化合物が、繰り返し単位aと繰り返し単位bに加えて、密着性基を有する繰り返し単位cを含むものであれば、密着性を更に高めることができる。   Thus, if the polymer compound contained as the base resin of the positive resist contains the repeating unit c having an adhesive group in addition to the repeating unit a and the repeating unit b, the adhesion is further improved. be able to.

また、前記ポジ型レジスト材料が、化学増幅型のポジ型レジスト材料であることが好ましい。
前記高分子化合物を含む本発明のポジ型レジスト材料は、例えば酸発生剤から発生する酸により、繰り返し単位bの酸不安定基が脱離し、レジスト露光部を現像液に溶解させるように変換することで、極めて高精度なパターンが得られる化学増幅型のポジ型レジスト材料とすることができる。
The positive resist material is preferably a chemically amplified positive resist material.
The positive resist material of the present invention containing the polymer compound is converted so that, for example, the acid labile group of the repeating unit b is eliminated by the acid generated from the acid generator, and the resist exposed portion is dissolved in the developer. Thus, a chemically amplified positive resist material capable of obtaining a highly accurate pattern can be obtained.

また、前記ポジ型レジスト材料が、有機溶剤、酸発生剤、溶解制御剤、塩基性化合物、及び界面活性剤のいずれか1つ以上を含有するものとすることができる。   The positive resist material may contain any one or more of an organic solvent, an acid generator, a dissolution controller, a basic compound, and a surfactant.

このように、有機溶剤を配合することによって、例えば、レジスト材料の基板等への塗布性を向上させることができる。また、酸発生剤を配合することによって、より高感度のものとすることができる。また、溶解制御剤を配合することによって、露光部と未露光部との溶解速度の差を一層大きくすることができ、解像度を一層向上させることができる。塩基性化合物を配合することによってレジスト膜中での酸の拡散速度を抑制し、解像度を一層向上させることができる。更に、界面活性剤を配合することによって、レジスト材料の塗布性を一層向上あるいは制御することができる。   Thus, by mix | blending an organic solvent, the applicability | paintability to the board | substrate etc. of a resist material can be improved, for example. Further, by adding an acid generator, it can be made more sensitive. Moreover, by mix | blending a dissolution control agent, the difference of the dissolution rate of an exposed part and an unexposed part can be enlarged further, and the resolution can be improved further. By compounding the basic compound, the acid diffusion rate in the resist film can be suppressed, and the resolution can be further improved. Furthermore, the application | coating property of a resist material can further be improved or controlled by mix | blending surfactant.

このような本発明のポジ型レジスト材料は、少なくとも、前記ポジ型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを行うことによって、半導体基板やマスク基板等にパターン形成する方法として用いることができる。   Such a positive resist material of the present invention includes at least a step of applying the positive resist material on a substrate, a step of exposing to high energy rays after heat treatment, and a step of developing using a developer. Can be used as a method for forming a pattern on a semiconductor substrate, a mask substrate, or the like.

本発明のパターン形成方法においては、もちろん、露光後加熱処理を加えた後に現像してもよいし、エッチング工程、レジスト除去工程、洗浄工程等その他の各種の工程が行われてもよいことは言うまでもない。   Needless to say, in the pattern forming method of the present invention, development may be performed after the post-exposure heat treatment, and various other processes such as an etching process, a resist removal process, and a cleaning process may be performed. Yes.

この場合、前記高エネルギー線で露光する工程において、電子ビーム又は波長3〜15nmの範囲の軟X線を光源として用いることができる。
このように、本発明のポジ型レジスト材料は、電子ビーム又は波長3〜15nmの軟X線を光源とする、微細なパターンを形成するのに特に好適に用いることができる。
In this case, an electron beam or soft X-ray in the wavelength range of 3 to 15 nm can be used as a light source in the step of exposing with the high energy beam.
Thus, the positive resist material of the present invention can be particularly suitably used for forming a fine pattern using an electron beam or soft X-ray having a wavelength of 3 to 15 nm as a light source.

以上説明したように、本発明のポジ型レジスト材料は、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、その上特に酸拡散速度を抑制できるため高解像性を有し、高感度で、露光後のパターン形状とラフネスが良好なものである。従って、特に超LSI製造用あるいはフォトマスクの微細パターン形成材料、EB、EUV、ArFエキシマレーザー露光用のパターン形成材料として好適なポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料を得ることができる。
また、このような本発明のポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料の用途としては、例えば、半導体回路形成におけるリソグラフィーだけでなく、マスク回路パターンの形成、あるいはマイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド回路形成にも応用することができる。
また、フルオレセインは、燐光を発光する物質として知られる。波長488nmのArレーザー等を照射することによって波長521nmの緑色の光が発生される。本発明のレジスト材料がベース樹脂として含有する高分子化合物はフルオレセインを繰り返し単位として含んでいるため、パターニング後のレジスト膜に光照射することによってレジスト膜の部分が発光し、レジストパターンを輝かせることができる。蛍光顕微鏡を用いれば、レジストパターンを高輝度で観察することが可能であり、レジストパターンを用いて位置検出を行うことが可能となる。
As described above, the positive resist material of the present invention has a significantly high alkali dissolution rate contrast before and after exposure, and in particular, it can suppress the acid diffusion rate and thus has high resolution, high sensitivity, and exposure. The later pattern shape and roughness are good. Therefore, a positive resist material, particularly a chemically amplified positive resist material, which is particularly suitable as a fine pattern forming material for VLSI manufacturing or photomask fine pattern formation, EB, EUV, and ArF excimer laser exposure can be obtained. .
The positive resist material of the present invention, particularly the chemically amplified positive resist material, is used not only for lithography in semiconductor circuit formation, but also for mask circuit pattern formation, micromachines, thin film magnetic heads, etc. It can also be applied to circuit formation.
Fluorescein is also known as a phosphorescent substance. Irradiation with an Ar laser with a wavelength of 488 nm or the like generates green light with a wavelength of 521 nm. Since the polymer compound contained in the resist material of the present invention as the base resin contains fluorescein as a repeating unit, the resist film portion emits light by irradiating the patterned resist film with light, and the resist pattern shines. Can do. If a fluorescence microscope is used, the resist pattern can be observed with high luminance, and position detection can be performed using the resist pattern.

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
上述のように、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が進むなか、高解像性を確保しつつ、高感度で、ラフネス(LWR)が小さく、なおかつ、パターン形状も良好なポジ型レジスト材料が求められていた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As described above, with the high integration and high speed of LSI, the pattern rule has been miniaturized, and while maintaining high resolution, high sensitivity, low roughness (LWR), and pattern shape Also, a good positive resist material has been demanded.

本発明者らは、上記のような近年要望される高解像度、高感度、更にラフネス(LWR)が小さく、パターン形状良好なポジ型レジスト材料を得るべく鋭意検討を重ねた結果、これには特定の繰り返し単位を含むポリマーをポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として用いれば極めて有効であることを知見し、本発明を完成させたものである。   The inventors of the present invention have made extensive studies to obtain a positive resist material having high resolution, high sensitivity, low roughness (LWR), and good pattern shape, which has recently been requested in recent years. It has been found that it is extremely effective to use a polymer containing the repeating unit as a base resin of a positive resist material, particularly a chemically amplified positive resist material, and the present invention has been completed.

より具体的には、本発明者らは、フェノール性水酸基とラクトン環の両方を分子内に有する繰り返し単位と、更に酸拡散を抑えて溶解コントラストを向上させるためにカルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位との共重合により得られるポリマーを、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として用いることにより、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、酸拡散を抑える効果が高く、高解像性を有し、高感度で、露光後のパターン形状とラフネス(LWR)が良好である、特に超LSI製造用あるいはフォトマスクの微細パターン形成材料として好適なポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料が得られることを知見し、本発明を完成させたものである。   More specifically, the present inventors have found that the repeating unit having both a phenolic hydroxyl group and a lactone ring in the molecule and the hydrogen atom of the carboxyl group has an acid non-reactive property in order to suppress acid diffusion and improve dissolution contrast. By using a polymer obtained by copolymerization with a repeating unit substituted with a stable group as a base resin for a positive resist material, particularly a chemically amplified positive resist material, the alkali dissolution rate contrast before and after exposure is significantly high. Highly effective in suppressing acid diffusion, high resolution, high sensitivity, good pattern shape and roughness (LWR) after exposure, especially as a fine pattern forming material for VLSI manufacturing or photomasks As a result of finding out that a suitable positive resist material, particularly a chemically amplified positive resist material can be obtained, the present invention has been completed. That.

即ち、本発明のポジ型レジストは、少なくとも、下記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aと、カルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位bとを含む、重量平均分子量が1,000〜500,000の高分子化合物をベース樹脂として含有することを特徴とするポジ型レジスト材料である。

Figure 2012037867
That is, the positive resist of the present invention includes at least a repeating unit a having a group represented by the following general formula (1) and a repeating unit b in which a hydrogen atom of a carboxyl group is substituted with an acid labile group. A positive resist material comprising a polymer compound having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000 as a base resin.
Figure 2012037867

フルオレセインはEB、EUVに増感作用があり、アルカリ現像液中での膨潤防止効果があるフェノールと、酸拡散抑制効果がある密着性基のラクトン環を同一分子内に有するため、複数の機能を同一分子内に持たせることができる。
また、フルオレセインは4級炭素のカルド構造を有するために分子内の自由回転が束縛されて酸拡散を押さえる効果が高い。
Fluorescein has a sensitizing effect on EB and EUV, and has a function of preventing swelling in an alkaline developer and a lactone ring of an adhesive group having an acid diffusion inhibiting effect in the same molecule, so that it has multiple functions. It can be held in the same molecule.
In addition, since fluorescein has a quaternary carbon cardo structure, free rotation in the molecule is constrained and the effect of suppressing acid diffusion is high.

本発明のポジ型レジスト材料は、ベース樹脂となる高分子化合物に、このようなフェノールとラクトン環を同一分子内に有する繰り返し単位、即ち、上記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aを含んでいるため、特に、酸拡散を抑える効果やレジスト膜の溶解コントラストが高く、高解像性を有し、膨潤防止効果、露光余裕度があり、露光後のパターン形状やラフネス(LWR)が良好である。また優れた密着性、アルカリ溶解性、特にEUVやEB露光での増感効果を発揮することができる。従って、これらの優れた特性を有することから実用性が極めて高く、超LSI用レジスト材料マスクパターン形成材料として非常に有効である。   The positive resist material of the present invention has a repeating unit having such a phenol and lactone ring in the same molecule in a polymer compound serving as a base resin, that is, a repeating unit having a group represented by the general formula (1). Since it contains a, the effect of suppressing acid diffusion, the dissolution contrast of the resist film is high, the resolution is high, the swelling prevention effect, the exposure margin, the pattern shape and roughness (LWR after exposure) ) Is good. In addition, excellent adhesion and alkali solubility, particularly a sensitization effect in EUV or EB exposure can be exhibited. Therefore, since it has these excellent characteristics, it is very practical and is very effective as a resist material mask pattern forming material for VLSI.

上記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aとしては、好ましくは(メタ)アクリル酸(尚、本明細書中、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の一方又は両方を意味する)のカルボキシル基の水素原子を置換したものであり、下記一般式(2)で示すことができる。

Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基である。aは0<a<1.0の範囲である。) The repeating unit a having the group represented by the general formula (1) is preferably (meth) acrylic acid (in the present specification, “(meth) acrylic acid” means one of acrylic acid and methacrylic acid). Or a hydrogen atom of a carboxyl group) (which means both), and can be represented by the following general formula (2).
Figure 2012037867
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. A is in the range of 0 <a <1.0.)

また、上記繰り返し単位bは、下記一般式(3)で示されるものを特に好ましく挙げることができる。

Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは酸不安定基を表す。Xは単結合、エステル基、ラクトン環を有する炭素数1〜12の連結基、フェニレン基、又はナフチレン基である。bは0<b<1.0の範囲である。) Moreover, the repeating unit b can particularly preferably include those represented by the following general formula (3).
Figure 2012037867
(Wherein R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an acid labile group. X represents a single bond, an ester group, a linking group having 1 to 12 carbon atoms having a lactone ring, a phenylene group, or a naphthylene group. B is in the range of 0 <b <1.0.)

この場合、本発明のポジ型レジスト材料に含有されるベース樹脂としては、上記一般式(2)で示される繰り返し単位aと、上記一般式(3)で示される繰り返し単位bが共重合されてなる、下記一般式(4)で示される高分子化合物が特に好ましい。

Figure 2012037867
(式中、R、R、R、Xは前述と同様である。aは0<a<1.0、bは0<b<1.0、a+bは0.1≦a+b≦1.0の範囲である。) In this case, as the base resin contained in the positive resist material of the present invention, the repeating unit a represented by the general formula (2) and the repeating unit b represented by the general formula (3) are copolymerized. The polymer compound represented by the following general formula (4) is particularly preferable.
Figure 2012037867
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and X are the same as described above. A is 0 <a <1.0, b is 0 <b <1.0, and a + b is 0.1 ≦ a + b ≦ 1. .0 range.)

上記一般式(2)に示される繰り返し単位aを得るためのモノマーは、具体的には下記に例示することができる。

Figure 2012037867
(式中、Rは前述と同様である。) Specific examples of the monomer for obtaining the repeating unit a represented by the general formula (2) can be given below.
Figure 2012037867
(Wherein R 1 is the same as described above.)

このモノマーは、フルオレセインの2つのヒドロキシル基の1つをメタクリレートエステルにすることによって合成することができる。   This monomer can be synthesized by making one of the two hydroxyl groups of fluorescein a methacrylate ester.

上記一般式(3)で示される酸不安定基を有する繰り返し単位bを得るためのモノマーとしては、下記に示すことができる。

Figure 2012037867
(式中、R、R、Xは前述の通りである。) Examples of the monomer for obtaining the repeating unit b having an acid labile group represented by the general formula (3) can be shown below.
Figure 2012037867
(Wherein R 2 , R 3 and X are as described above.)

この場合、Xのラクトン環を有する炭素数1〜12の連結基としては、下記のものを例示することができる。

Figure 2012037867
In this case, examples of the linking group having 1 to 12 carbon atoms having a lactone ring of X include the following.
Figure 2012037867

上記一般式(3)中のRの酸不安定基は、種々選定されるが、同一でも異なっていてもよく、特に下記式(A−1)〜(A−3)で置換された基で示されるものが好ましく挙げられる。 The acid labile group of R 3 in the general formula (3) is variously selected, and may be the same or different, and particularly, groups substituted by the following formulas (A-1) to (A-3) The thing shown by these is mentioned preferably.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

上記式(A−1)において、R30は炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記式(A−3)で示される基を示し、三級アルキル基として具体的には、tert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル基等が挙げられる。a1は0〜6の整数である。 In the above formula (A-1), R 30 is a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, each alkyl group is a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, and 4 to 20 carbon atoms. Or a group represented by the above formula (A-3). Specific examples of the tertiary alkyl group include a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-diethylpropyl group, and 1-ethyl. Cyclopentyl group, 1-butylcyclopentyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexenyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, etc. Specific examples of the trialkylsilyl group include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, dimethyl-tert-butylsilyl group, and the like. Specific examples of the oxoalkyl group include a 3-oxocyclohexyl group, a 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, and a 5-methyl-2-oxooxolan-5-yl group. a1 is an integer of 0-6.

上記式(A−1)の酸不安定基としては、具体的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。   Specific examples of the acid labile group of the above formula (A-1) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1 -Diethylpropyloxycarbonyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl Examples include 2-cyclopentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like.

更に、下記式(A−1)−1〜(A−1)−10で示される置換基を挙げることもできる。

Figure 2012037867
Furthermore, the substituent shown by following formula (A-1) -1-(A-1) -10 can also be mentioned.
Figure 2012037867

上記式(A−1)−1〜(A−1)−10中、R37は互いに同一又は異種の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、R38は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基である。
また、R39は互いに同一又は異種の炭素数2〜10の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。
a1は上記の通りである。
In the above formulas (A-1) -1 to (A-1) -10, R 37 is the same or different from each other, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 6 carbon atoms. 20 aryl group, R 38 is a hydrogen atom, or a straight, a branched, or cyclic alkyl group.
R 39 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, which are the same or different from each other.
a1 is as described above.

次に、上記式(A−2)において、R31、R32は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等を例示できる。
33は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の、酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、例えば直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又はこれらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたもの等を挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。
Next, in the above formula (A-2), R 31 and R 32 are each independently a hydrogen atom, or a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group, etc. Can be illustrated.
R 33 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, which may have a hetero atom such as an oxygen atom. For example, a linear, branched or cyclic alkyl group Or a group in which a part of these hydrogen atoms is substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, or the like. Specific examples include the following substituted alkyl groups. .

Figure 2012037867
Figure 2012037867

31とR32、R31とR33、R32とR33とは結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するR31、R32、R33はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示し、好ましくは環の炭素数は3〜10、特に4〜10である。 R 31 and R 32 , R 31 and R 33 , R 32 and R 33 may be combined to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and in forming a ring, it is involved in the formation of the ring R 31 , R 32 and R 33 each represent a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and preferably the ring has 3 to 10 carbon atoms, particularly 4 to 10 carbon atoms. is there.

上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、直鎖状又は分岐状のものとしては、下記式(A−2)−1〜(A−2)−35のものを例示することができる。   Of the acid labile groups represented by the above formula (A-2), examples of the linear or branched groups include those of the following formulas (A-2) -1 to (A-2) -35. be able to.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

Figure 2012037867
Figure 2012037867

上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、環状のものとしては、テトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等が挙げられる。   Among the acid labile groups represented by the above formula (A-2), the cyclic ones include tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, 2- Examples thereof include a methyltetrahydropyran-2-yl group.

また、下記式(A−2a)又は(A−2b)で表される酸不安定基によってベース樹脂が分子間あるいは分子内架橋されていてもよい。   In addition, the base resin may be intermolecularly or intramolecularly crosslinked by an acid labile group represented by the following formula (A-2a) or (A-2b).

Figure 2012037867
Figure 2012037867

上記式(A−2a)、(A−2b)中、R40、R41は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R40とR41は結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはR40、R41は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R42は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、b1、d1は、それぞれ独立に0又は1〜10、好ましくは0又は1〜5の整数、c1は1〜7の整数である。Aは、(c1+1)価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。 In the formulas (A-2a) and (A-2b), R 40 and R 41 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Alternatively, R 40 and R 41 may combine to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and when forming a ring, R 40 and R 41 are linear or branched having 1 to 8 carbon atoms. -Like alkylene group. R 42 is a straight-chain having 1 to 10 carbon atoms, branched or cyclic alkylene group, b1, d1 are each independently 0 or 1 to 10, preferably 0 or an integer of 1 to 5, c1 is 1-7 Is an integer. A represents a (c1 + 1) -valent aliphatic or alicyclic saturated hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, or heterocyclic group having 1 to 50 carbon atoms, and these groups may intervene with a hetero atom. Or a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group or a fluorine atom. B represents —CO—O—, —NHCO—O— or —NHCONH—.

この場合、好ましくは、Aは2〜4価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アルキルテトライル基、炭素数6〜30のアリーレン基であり、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、c1は好ましくは1〜3の整数である。   In this case, preferably, A is a divalent to tetravalent C1-20 linear, branched or cyclic alkylene group, an alkyltriyl group, an alkyltetrayl group, or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms. In these groups, a hetero atom may be interposed, and a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, an acyl group, or a halogen atom. C1 is preferably an integer of 1 to 3.

上記式(A−2a)、(A−2b)で示される架橋型アセタール基は、具体的には下記式(A−2)−36〜(A−2)−43のものが挙げられる。   Specific examples of the crosslinked acetal groups represented by the above formulas (A-2a) and (A-2b) include those represented by the following formulas (A-2) -36 to (A-2) -43.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

次に、上記式(A−3)において、R34、R35、R36は、それぞれ独立に炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基等の1価炭化水素基、又は炭素数2〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルケニル基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでもよく、R34とR35、R34とR36、R35とR36とは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に、炭素数3〜20の脂環を形成してもよい。 Next, in the above formula (A-3), R 34 , R 35 , and R 36 are each independently a monovalent hydrocarbon group such as a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Or a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, which may contain heteroatoms such as oxygen, sulfur, nitrogen and fluorine, and R 34 and R 35 , R 34 and R 36 , R 35 and R 36 may be bonded together to form an alicyclic ring having 3 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded.

上記式(A−3)に示される三級アルキル基としては、tert−ブチル基、トリエチルカルビル基、1−エチルノルボニル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、2−(2−エチル)アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることができる。   The tertiary alkyl group represented by the above formula (A-3) includes a tert-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-ethylnorbornyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, 2- (2 -Methyl) adamantyl group, 2- (2-ethyl) adamantyl group, tert-amyl group and the like.

また、三級アルキル基としては、下記に示す式(A−3)−1〜(A−3)−18を具体的に挙げることもできる。

Figure 2012037867
Moreover, as a tertiary alkyl group, the formula (A-3) -1-(A-3) -18 shown below can also be specifically mentioned.
Figure 2012037867

上記式(A−3)−1〜(A−3)−18中、R43は同一又は異種の炭素数1〜8の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。R44、R46は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基を示す。R45は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。 In the above formulas (A-3) -1 to (A-3) -18, R 43 is the same or different, linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. An aryl group such as 20 phenyl groups is shown. R 44 and R 46 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R 45 represents an aryl group such as a phenyl group having 6 to 20 carbon atoms.

更に、下記式(A−3)−19、(A−3)−20に示すように、2価以上のアルキレン基、アリーレン基であるR47を含んで、ポリマーの分子内あるいは分子間が架橋されていてもよい。

Figure 2012037867
Further, as shown in the following formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, the polymer contains a divalent or higher valent alkylene group and R 47 which is an arylene group, and the polymer within or between the molecules is crosslinked. May be.
Figure 2012037867

上記式(A−3)−19、(A−3)−20中、R43は前述と同様、R47は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキレン基、又はフェニレン基等のアリーレン基を示し、酸素原子や硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。e1は1〜3の整数である。 In the above formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, R 43 is the same as described above, and R 47 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or phenylene. An arylene group such as a group, and may contain a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. e1 is an integer of 1 to 3.

特に、上記式(A−3)に示される酸不安定基でカルボキシル基の水素原子を置換した繰り返し単位bとしては、下記式(A−3)−21に示されるエキソ体構造を有する(メタ)アクリル酸エステルの繰り返し単位が好ましく挙げられる。   In particular, the repeating unit b in which the hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with an acid labile group represented by the above formula (A-3) has an exo structure represented by the following formula (A-3) -21 (meta ) A repeating unit of an acrylic ester is preferred.

Figure 2012037867
(式中、R、bは前述の通り、Rc3は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示す。Rc4〜Rc9及びRc12、Rc13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を示し、Rc10、Rc11は水素原子を示す。あるいは、Rc4とRc5、Rc6とRc8、Rc6とRc9、Rc7とRc9、Rc7とRc13、Rc8とRc12、Rc10とRc11又はRc11とRc12は互いに環を形成していてもよく、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示す。またRc4とRc13、Rc10とRc13又はRc6とRc8は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい。Rc14は水素原子、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基を示す。また、本式により、鏡像体も表す。)
Figure 2012037867
(Wherein R 2 and b are as described above, R c3 is a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms. R c4 to R c9 and R c12 and R c13 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group that may contain a heteroatom having 1 to 15 carbon atoms, and R c10 and R c11 represent hydrogen. R c4 and R c5 , R c6 and R c8 , R c6 and R c9 , R c7 and R c9 , R c7 and R c13 , R c8 and R c12 , R c10 and R c11 or R c11 And R c12 may form a ring with each other, and in this case, a divalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom having 1 to 15 carbon atoms, R c4 and R c13 , R c10 and R c c13 or R c6 and R c8 is next to Nothing binds not through with each other those that bind to carbon double bonds may be formed .R c14 is a hydrogen atom, or of the straight, alkyl branched or cyclic (This group also represents a mirror image.)

ここで、上記式(A−3)−21に示すエキソ構造を有する繰り返し単位を得るためのエステル体のモノマーとしては特開2000−327633号公報に示されている。具体的には下記に挙げることができるが、これらに限定されることはない。   Here, an ester monomer for obtaining a repeating unit having an exo structure represented by the above formula (A-3) -21 is disclosed in JP 2000-327633 A. Specific examples include the following, but are not limited thereto.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

更に、上記式(A−3)に示される酸不安定基でカルボキシル基の水素原子を置換した繰り返し単位bとしては、下記式(A−3)−22に示されるフランジイル、テトラヒドロフランジイル、又はオキサノルボルナンジイルを有する(メタ)アクリル酸エステルの繰り返し単位を好ましく挙げることができる。   Furthermore, as the repeating unit b in which the hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with an acid labile group represented by the above formula (A-3), frangyl, tetrahydrofurandiyl represented by the following formula (A-3) -22, or A repeating unit of (meth) acrylic acid ester having oxanorbornanediyl can be preferably exemplified.

Figure 2012037867
(式中、R、bは前述の通りである。Rc14、Rc15は、それぞれ独立に炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を示す。あるいは、Rc14、Rc15は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に脂肪族炭化水素環を形成してもよい。Rc16はフランジイル、テトラヒドロフランジイル、及びオキサノルボルナンジイルから選ばれる2価の基を示す。Rc17は水素原子、又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、もしくは環状の1価炭化水素基を示す。)
Figure 2012037867
(Wherein R 2 and b are as defined above. R c14 and R c15 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R c14 and R c15 may be bonded to each other to form an aliphatic hydrocarbon ring together with the carbon atom to which they are bonded, and R c16 represents a divalent group selected from flangedyl , tetrahydrofurandiyl, and oxanorbornanediyl. R c17 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom.)

フランジイル、テトラヒドロフランジイル、又はオキサノルボルナンジイルを有する酸不安定基で置換された繰り返し単位を得るためのモノマーは下記に例示される。尚、Acはアセチル基、Meはメチル基を示す。   Monomers for obtaining repeat units substituted with acid labile groups having frangiyl, tetrahydrofurandiyl, or oxanorbornanediyl are exemplified below. Ac represents an acetyl group and Me represents a methyl group.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

Figure 2012037867
Figure 2012037867

更に、上記式(A−3)に示される酸不安定基でカルボキシル基の水素原子を置換した繰り返し単位bとしては、下記式(A−3)−23に示されるフルオレン、下記式(A−3)−24に示されるアセナフチレンを有する(メタ)アクリル酸エステルの繰り返し単位を好ましく挙げることができる。

Figure 2012037867
(式中、R101、R102、R109は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又はシアノ基である。R107は水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基であり、酸素原子又は硫黄原子を有していてもよく、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基である。R103、R104、R105、R106は、それぞれ独立に水素原子、あるいはR103とR104、R104とR105、R105とR106が結合してベンゼン環を形成しても良い。R100、R108はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。Xは、単結合、−C(=O)−O−R’−、フェニレン基、又はナフチレン基である。R’は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基、又はラクトン環を有していても良い。s、t、uは、それぞれ独立に1〜4の整数である。) Furthermore, as the repeating unit b in which the hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with the acid labile group represented by the above formula (A-3), fluorene represented by the following formula (A-3) -23, the following formula (A- 3) The repeating unit of (meth) acrylic acid ester having acenaphthylene represented by -24 can be preferably exemplified.
Figure 2012037867
(In the formula, R 101 , R 102 and R 109 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, an alkanoyl group, an alkoxycarbonyl group, a hydroxyl group, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. R 107 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which may have an oxygen atom or a sulfur atom, and is a carbon atom. An alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, each of R 103 , R 104 , R 105 , and R 106 is independently a hydrogen atom or R 103 and R 104, R 104 and R 105, R 105 and R 106 is may form a benzene ring bonded .R 100, R 108 hydrogen or menu are each independently .X 1 showing the Le group is a single bond, -C (= O) -O- R'-, phenylene group, or a naphthylene group .R 'is a straight, branched, Or a cyclic alkylene group, which may have an ester group, an ether group, or a lactone ring, and s, t, and u are each independently an integer of 1 to 4.)

また、本発明において、ベース樹脂は、上記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aと、カルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位bに加えて、更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、及びシアノ基から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位cを共重合した、重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲である高分子化合物(ここで0<a<1.0、0<b<1.0、0<c≦0.9、0.2≦a+b+c≦1.0の範囲である。)であることが好ましい。   Further, in the present invention, the base resin includes, in addition to the repeating unit a having the group represented by the general formula (1) and the repeating unit b in which the hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with an acid labile group, , A repeating unit c having an adhesive group selected from a hydroxyl group, a lactone ring, an ether group, an ester group, a carbonyl group and a cyano group has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 500,000. It is preferably a polymer compound (where 0 <a <1.0, 0 <b <1.0, 0 <c ≦ 0.9, 0.2 ≦ a + b + c ≦ 1.0). .

ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、及びシアノ基のいずれかを密着性基として有する繰り返し単位cを得るためのモノマーとしては、具体的には下記に例示することができる。   Specific examples of the monomer for obtaining the repeating unit c having any one of a hydroxyl group, a lactone ring, an ether group, an ester group, a carbonyl group, and a cyano group as an adhesive group can be given below.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

Figure 2012037867
Figure 2012037867

Figure 2012037867
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Figure 2012037867
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Figure 2012037867
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Figure 2012037867
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ヒドロキシル基を有するモノマーの場合、例えば重合時にヒドロキシル基をエトキシエトキシ基等の酸によって脱保護し易いアセタールで置換しておいて、重合後に弱酸と水によって脱保護を行ってもよいし、アセチル基、ホルミル基、ピバロイル基等で置換しておいて重合後にアルカリ加水分解を行ってもよい。   In the case of a monomer having a hydroxyl group, for example, the hydroxyl group may be substituted with an acetal that can be easily deprotected with an acid such as an ethoxyethoxy group at the time of polymerization, and the deprotection may be performed with a weak acid and water after the polymerization. Alternatively, it may be substituted with a formyl group, a pivaloyl group or the like, and subjected to alkali hydrolysis after polymerization.

また、本発明のポジ型レジスト材料のベース樹脂となる高分子化合物には、下記一般式(5)に示されるインデンd1、アセナフチレンd2、クロモンd3、クマリンd4、ノルボルナジエンd5等の繰り返し単位dを共重合することもできる。   The polymer compound serving as the base resin of the positive resist material of the present invention contains a repeating unit d such as indene d1, acenaphthylene d2, chromone d3, coumarin d4, norbornadiene d5 represented by the following general formula (5). It can also be polymerized.

Figure 2012037867
(式中、R110〜R114は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、一部もしくは全てがハロゲン原子で置換されたアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール基である。Yはメチレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。d1は0≦d1≦0.4、d2は0≦d2≦0.4、d3は0≦d3≦0.4、d4は0≦d4≦0.4、d5は0≦d5≦0.4、0≦d1+d2+d3+d4+d5≦0.4である。)
Figure 2012037867
Wherein R 110 to R 114 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkyl group partially or entirely substituted with a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkanoyl group, an alkoxy group A carbonyl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, a halogen atom, or a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol group, where Y is a methylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom; D1 is 0 ≦ d1 ≦ 0.4, d2 is 0 ≦ d2 ≦ 0.4, d3 is 0 ≦ d3 ≦ 0.4, d4 is 0 ≦ d4 ≦ 0.4, d5 is 0 ≦ d5 ≦ 0. 4, 0 ≦ d1 + d2 + d3 + d4 + d5 ≦ 0.4.)

更に、本発明のポジ型レジスト材料のベース樹脂となる高分子化合物には、下記一般式(6)に示されるフェノール性水酸基の水素原子が酸不安定基で置換された繰り返し単位e1、e2を追加共重合することもできる。

Figure 2012037867
(式中R115、R118は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、R117、R120は酸不安定基である。R116、R119は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、又は炭素数2〜6のアルケニル基であり、q、rは1又は2である。e1は0≦e1≦0.4、e2は0≦e2≦0.4、0≦e1+e2≦0.4である。)
尚、酸不安定基R117、R120としてはAL−1、AL−2、AL−3に示されるものを用いることができる。 Furthermore, the polymer compound serving as the base resin of the positive resist material of the present invention includes repeating units e1 and e2 in which the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group represented by the following general formula (6) is substituted with an acid labile group. Additional copolymerization is also possible.
Figure 2012037867
(Wherein R 115 and R 118 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 117 and R 120 are acid labile groups. R 116 and R 119 each independently represent a hydrogen atom and a carbon number of 1). A linear, branched, or cyclic alkyl group of ˜6, or an alkenyl group of 2-6 carbon atoms, q and r are 1 or 2. e1 is 0 ≦ e1 ≦ 0.4, and e2 is (0 ≦ e2 ≦ 0.4, 0 ≦ e1 + e2 ≦ 0.4)
As the acid labile group R 117, R 120 may be the same as those shown in AL-1, AL-2, AL-3.

繰り返し単位a、b、c、d、e以外に共重合できる繰り返し単位fとしては、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、メチレンインダン等が挙げられる。   Examples of the repeating unit f that can be copolymerized in addition to the repeating units a, b, c, d, and e include styrene, vinyl naphthalene, vinyl anthracene, vinyl pyrene, and methylene indan.

また、その他に重合性オレフィンを有するオニウム塩の酸発生剤(繰り返し単位g)を共重合することもできる。
例えば、特開2006−045311号公報には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを有するスルホニウム塩、ヨードニウム塩が提案されている。また例えば、特開2006−178317号公報には、スルホン酸が主鎖に直結したスルホニウム塩が提案されている。
In addition, an onium salt acid generator (repeating unit g) having a polymerizable olefin may be copolymerized.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-045311 proposes a sulfonium salt and an iodonium salt having a polymerizable olefin that generates a specific sulfonic acid. Further, for example, JP 2006-178317 A proposes a sulfonium salt in which a sulfonic acid is directly bonded to the main chain.

本発明では、特に好ましくは下記一般式(7)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位g1、g2、g3を共重合することができる。

Figure 2012037867
(式中、R20、R24、R28は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基、R21は単結合、フェニレン基、−O−R−、又は−C(=O)−Y−R−である。Yは酸素原子又はNH、Rは炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキレン基、フェニレン基、又はアルケニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基、又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30、R31は同一又は異種の、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又はチオフェニル基を表す。Zは単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R32−、又は−C(=O)−Z−R32−である。Zは酸素原子又はNH、R32は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキレン基、フェニレン基又はアルケニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。Mは非求核性対向イオンを表す。g1は0≦g1≦0.3、g2は0≦g2≦0.3、g3は0≦g3≦0.3、0≦g1+g2+g3≦0.3である。) In the present invention, it is particularly preferable to copolymerize repeating units g1, g2, and g3 having a sulfonium salt represented by the following general formula (7).
Figure 2012037867
(Wherein R 20 , R 24 , and R 28 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, R 21 is a single bond, a phenylene group, —O—R—, or —C (═O) —Y—R—. Y is an oxygen atom or NH, R is a linear, branched, or cyclic alkylene group, phenylene group, or alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms, and is a carbonyl group, an ester group, an ether group, or R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 , R 31 may contain the same or different carbonyl group, ester group or ether group. A linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or a thiophenyl group, and Z 0 is a single bond. , Methylene group, A tylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, —O—R 32 —, or —C (═O) —Z 1 —R 32 —, wherein Z 1 is an oxygen atom or NH, and R 32 is the number of carbon atoms. 1 to 6 linear, branched, or cyclic alkylene group, phenylene group, or alkenylene group, which may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group, or a hydroxyl group, and M is non-nucleophilic. (G1 is 0 ≦ g1 ≦ 0.3, g2 is 0 ≦ g2 ≦ 0.3, g3 is 0 ≦ g3 ≦ 0.3, and 0 ≦ g1 + g2 + g3 ≦ 0.3.)

の非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチド等のメチド酸等を挙げることができる。 Examples of non-nucleophilic counter ions of M include halide ions such as chloride ions and bromide ions, triflate, fluoroalkyl sulfonates such as 1,1,1-trifluoroethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, tosylate, and benzene. Sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, aryl sulfonate such as 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate, alkyl sulfonate such as mesylate and butane sulfonate, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (perfluoroethyl) Examples include imide acids such as sulfonyl) imide and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide, and methido acids such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide and tris (perfluoroethylsulfonyl) methide. Can do.

このように、繰り返し単位gを共重合しポリマー主鎖に酸発生剤を結合させることによって、酸拡散を小さくし、酸拡散のぼけによる解像性の低下を防止できる。また、酸発生剤が均一に分散するため、ラフネス(LWR)が改善される。   In this manner, by repeating the copolymerization of the repeating unit g and bonding the acid generator to the polymer main chain, the acid diffusion can be reduced and the resolution can be prevented from being lowered due to the acid diffusion blur. In addition, since the acid generator is uniformly dispersed, roughness (LWR) is improved.

本発明のポジ型レジスト材料のベース樹脂となるこれら高分子化合物を合成するには、1つの方法としては、繰り返し単位a〜gを与えるモノマーのうち所望のモノマーを、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を加え加熱重合を行い、共重合体の高分子化合物を得ることができる。   In order to synthesize these high-molecular compounds that serve as the base resin of the positive resist material of the present invention, one method is to start radical polymerization in an organic solvent with a desired monomer among the monomers that give the repeating units a to g. A polymer compound of a copolymer can be obtained by adding an agent and performing heat polymerization.

重合時に使用する有機溶剤としてはトルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50〜80℃に加熱して重合できる。反応時間としては2〜100時間、好ましくは5〜20時間である。   Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) ), Benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like, and preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours.

ヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレンを共重合する場合は、ヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレンの代わりにアセトキシスチレン、アセトキシビニルナフタレンを用い、重合後上記アルカリ加水分解によってアセトキシ基を脱保護してポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシポリビニルナフタレンにする方法もある。   When copolymerizing hydroxystyrene and hydroxyvinylnaphthalene, acetoxystyrene and acetoxyvinylnaphthalene are used in place of hydroxystyrene and hydroxyvinylnaphthalene, and after polymerization, the acetoxy group is deprotected by the above alkaline hydrolysis to produce polyhydroxystyrene and hydroxyhydroxyl. There is also a method of making polyvinyl naphthalene.

アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また反応温度としては−20〜100℃、好ましくは0〜60℃であり、反応時間としては0.2〜100時間、好ましくは0.5〜20時間である。   Ammonia water, triethylamine, etc. can be used as the base during the alkali hydrolysis. The reaction temperature is −20 to 100 ° C., preferably 0 to 60 ° C., and the reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.

ここで、繰り返し単位a〜cの割合は、0<a<1.0、0<b<1.0、0≦c≦0.9、特に0<c≦0.9、0.2≦a+b+c≦1.0であり、好ましくは0.02≦a≦0.9、0.1≦b≦0.8、0.1≦c≦0.8、0.3≦a+b+c≦1.0、より好ましくは0.05≦a≦0.8、0.15≦b≦0.7、0.15≦c≦0.7、0.4≦a+b+c≦1.0である。   Here, the ratio of the repeating units a to c is 0 <a <1.0, 0 <b <1.0, 0 ≦ c ≦ 0.9, particularly 0 <c ≦ 0.9, 0.2 ≦ a + b + c. ≦ 1.0, preferably 0.02 ≦ a ≦ 0.9, 0.1 ≦ b ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.8, 0.3 ≦ a + b + c ≦ 1.0, and more Preferably, 0.05 ≦ a ≦ 0.8, 0.15 ≦ b ≦ 0.7, 0.15 ≦ c ≦ 0.7, and 0.4 ≦ a + b + c ≦ 1.0.

更に繰り返し単位d〜gを含む場合、繰り返し単位d〜gの割合は、0≦d+e+f+g≦0.8、特に0≦d+e+f+g≦0.7であることが好ましく、a+b+c+d+e+f+g=1である。   Further, when repeating units d to g are included, the ratio of the repeating units d to g is preferably 0 ≦ d + e + f + g ≦ 0.8, particularly preferably 0 ≦ d + e + f + g ≦ 0.7, and a + b + c + d + e + f + g = 1.

尚、例えば、a+b+c=1とは、繰り返し単位a、b、cを含む高分子化合物において、繰り返し単位a、b、cの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示し、a+b+c<1とは、繰り返し単位a、b、cの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%未満でa、b、c以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。   For example, a + b + c = 1 means that in a polymer compound containing repeating units a, b and c, the total amount of repeating units a, b and c is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units. A + b + c <1 means that the total amount of the repeating units a, b and c is less than 100 mol% with respect to the total amount of all the repeating units and has other repeating units in addition to a, b and c. It shows that.

本発明のポジ型レジスト材料に用いられる高分子化合物は、それぞれ重量平均分子量が1,000〜500,000、好ましくは2,000〜30,000である。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。
尚、重量平均分子量(Mw)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いたポリスチレン換算による測定値である。
The polymer compound used in the positive resist material of the present invention has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 30,000. If the weight average molecular weight is too small, the resist material is inferior in heat resistance. If the weight average molecular weight is too large, the alkali solubility is lowered, and a trailing phenomenon is likely to occur after pattern formation.
The weight average molecular weight (Mw) is a measured value in terms of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).

更に、本発明のポジ型レジスト材料に用いられる高分子化合物においては、多成分共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために、露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりする恐れがある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は1.0〜2.0、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。   Furthermore, in the high molecular compound used in the positive resist material of the present invention, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the multi-component copolymer is wide, there is a low molecular weight or high molecular weight polymer. There is a possibility that foreign matter is seen on the pattern or the shape of the pattern is deteriorated. Therefore, since the influence of such molecular weight and molecular weight distribution tends to increase as the pattern rule becomes finer, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the multi-component copolymer to be used is obtained. The molecular weight distribution is preferably from 1.0 to 2.0, particularly preferably from 1.0 to 1.5 and narrow dispersion.

また、組成比率や分子量分布や分子量が異なる2つ以上のポリマーや、フルオレセインメタクリレートを共重合していないポリマーをブレンドすることも可能である。   It is also possible to blend two or more polymers having different composition ratios, molecular weight distributions and molecular weights, or polymers not copolymerized with fluorescein methacrylate.

本発明に用いられる高分子化合物は、ポジ型レジスト材料のベース樹脂として好適で、このような高分子化合物をベース樹脂とし、これに有機溶剤、酸発生剤、溶解制御剤、塩基性化合物、界面活性剤等を目的に応じ適宜組み合わせて配合してポジ型レジスト材料を構成することによって、露光部では前記高分子化合物が触媒反応により現像液に対する溶解速度が加速されるので、極めて高感度のポジ型レジスト材料とすることができ、レジスト膜の溶解コントラスト及び酸拡散速度抑制効果が高いため、解像性が高く、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好でありながら、より優れたラフネス(LWR)を示し、特に酸拡散を抑制できることから粗密寸法差が小さく、これらのことから実用性が高く、超LSI用レジスト材料として非常に有効なものとすることができる。   The polymer compound used in the present invention is suitable as a base resin for a positive resist material. Such a polymer compound is used as a base resin, and an organic solvent, an acid generator, a dissolution controller, a basic compound, an interface By combining the activator and the like appropriately in accordance with the purpose to form a positive resist material, the dissolution rate of the polymer compound in the developing solution is accelerated by a catalytic reaction in the exposed area, so that a highly sensitive positive resist is formed. Type resist material, resist film dissolution contrast and acid diffusion rate suppression effect is high, so resolution is high, exposure margin is excellent, process adaptability is good, and pattern shape after exposure is good However, it shows better roughness (LWR), especially because it can suppress acid diffusion, so the density difference between the density and the density is small. It can be very effective as a resist material for SI.

特に、酸発生剤を含有させ、酸触媒反応を利用した化学増幅ポジ型レジスト材料とすると、より高感度のものとすることができると共に、諸特性が一層優れたものとなり極めて有用なものとなる。
例えば、酸発生剤として、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)を含有してもよい。光酸発生剤の成分としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等がある。
In particular, when a chemically amplified positive resist material containing an acid generator and utilizing an acid catalyzed reaction is used, the sensitivity can be increased, and various characteristics are further improved and extremely useful. .
For example, a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation (photoacid generator) may be contained as the acid generator. The component of the photoacid generator may be any compound that generates an acid upon irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type acid generators, and the like.

酸発生剤の具体例としては、特開2008−239918号公報の段落[0139]〜[0160]に記載されており、これらは単独であるいは2種以上混合して用いることができる。   Specific examples of the acid generator are described in paragraphs [0139] to [0160] of JP-A-2008-239918, and these can be used alone or in combination of two or more.

また、本発明のポジ型レジスト材料に溶解制御剤を配合することによって、露光部と未露光部との溶解速度の差を一層大きくすることができ、解像度を一層向上させることができる。
更に、塩基性化合物を添加することによって、例えばレジスト膜中での酸の拡散速度を抑制し解像度を一層向上させることができるし、界面活性剤を添加することによってレジスト材料の塗布性を一層向上あるいは制御することができる。
Further, by adding a dissolution control agent to the positive resist material of the present invention, the difference in dissolution rate between the exposed area and the unexposed area can be further increased, and the resolution can be further improved.
Furthermore, by adding a basic compound, for example, the acid diffusion rate in the resist film can be suppressed to further improve the resolution, and by adding a surfactant, the coatability of the resist material can be further improved. Alternatively, it can be controlled.

本発明のポジ型レジスト材料に含有することができる有機溶媒の具体例としては、特開2008−239918号公報の段落[0162]〜[0163]、塩基性化合物の具体例としては段落[0164]〜[0181]、界面活性剤の具体例としては段落[0182]〜[0183]、溶解制御剤の具体例としては段落[0185]〜[0192]に記載されている。   Specific examples of the organic solvent that can be contained in the positive resist material of the present invention include paragraphs [0162] to [0163] of JP-A-2008-239918, and specific examples of the basic compound include paragraph [0164]. To [0181], specific examples of surfactants are described in paragraphs [0182] to [0183], and specific examples of dissolution control agents are described in paragraphs [0185] to [0192].

更に、特開2008−239918号公報記載のポリマー型のクエンチャーを添加することもできる。また、必要に応じ、カルボン酸化合物やアセチレンアルコール類を添加することもでき、カルボン酸化合物の具体例としては、特開2008−239918号公報の段落[0193]〜[0201]、アセチレンアルコール類の具体例としては段落[0202]〜[0204]に記載されている。   Furthermore, a polymer-type quencher described in JP-A-2008-239918 can also be added. Further, if necessary, carboxylic acid compounds and acetylene alcohols can be added. Specific examples of the carboxylic acid compounds include those described in paragraphs [0193] to [0201] of JP-A-2008-239918, acetylene alcohols. Specific examples are described in paragraphs [0202] to [0204].

これらのものは、コート後のレジスト表面に配向することによってパターン後のレジストの矩形性を高める。ポリマー型クエンチャーは、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。   These enhance the rectangularity of the resist after patterning by being oriented on the resist surface after coating. The polymer quencher also has an effect of preventing pattern film loss and pattern top rounding when a protective film for immersion exposure is applied.

尚、本発明のポジ型レジスト材料において、酸発生剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対し0.01〜100質量部、特に0.1〜80質量部とすることが好ましく、有機溶剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対し50〜10,000質量部、特に100〜5,000質量部であることが好ましい。また、ベース樹脂100質量部に対し、溶解制御剤は0〜50質量部、特に0〜40質量部、塩基性化合物は0〜100質量部、特に0.001〜50質量部、界面活性剤は0〜10質量部、特に0.0001〜5質量部の配合量とすることが好ましい。   In the positive resist composition of the present invention, the amount of the acid generator is preferably 0.01 to 100 parts by weight, more preferably 0.1 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin. Is preferably 50 to 10,000 parts by mass, and particularly preferably 100 to 5,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin. Moreover, 0-100 mass parts, especially 0-40 mass parts, a basic compound are 0-100 mass parts with respect to 100 mass parts of base resins, especially 0.001-50 mass parts, surfactant is a surfactant. The blending amount is preferably 0 to 10 parts by mass, particularly 0.0001 to 5 parts by mass.

このように調製した本発明のポジ型レジスト材料は、少なくとも、前記ポジ型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを行うことによって、半導体基板やマスク基板等にパターン形成する方法として用いることができる。   The positive resist material of the present invention thus prepared is developed using at least a step of applying the positive resist material on a substrate, a step of exposing to high energy rays after heat treatment, and a developer. By performing the process, it can be used as a method for forming a pattern on a semiconductor substrate, a mask substrate, or the like.

この場合、本発明のポジ型レジスト材料、例えば上記一般式(4)で示される繰り返し単位を含む高分子化合物と、有機溶剤、酸発生剤、塩基性化合物を含む化学増幅ポジ型レジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、特に限定されないが公知のリソグラフィー技術を適用することができる。   In this case, various positive resist materials of the present invention, for example, a chemically amplified positive resist material containing a polymer compound containing a repeating unit represented by the general formula (4), an organic solvent, an acid generator, and a basic compound are used. In the case of use in the manufacture of integrated circuits, a known lithography technique can be applied, although not particularly limited.

例えば、本発明のポジ型レジスト材料を、集積回路製造用の基板(Si、SiO、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等)あるいはマスク回路製造用の基板(Cr、CrO、CrON、MoSi等)上にスピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が0.1〜2.0μmとなるように塗布する。これをホットプレート上で60〜150℃、10秒〜30分間、好ましくは80〜120℃、30秒〜20分間プリベークする。 For example, the positive resist material of the present invention is applied to a substrate for manufacturing an integrated circuit (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film, etc.) or a substrate for manufacturing a mask circuit (Cr , CrO, CrON, MoSi, etc.) by a suitable coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc., so that the coating film thickness is 0.1 to 2.0 μm. To do. This is pre-baked on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 30 seconds to 20 minutes.

次いで、紫外線、遠紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線、真空紫外線(軟X線)等の高エネルギー線から選ばれる光源で、目的とするパターンを所定のマスクを通じて又は直接露光を行う。露光量は1〜200mJ/cm程度、好ましくは10〜100mJ/cm、又は0.1〜100μC、好ましくは0.5〜50μC程度となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で60〜150℃、10秒〜30分間、好ましくは80〜120℃、30秒〜20分間ポストエクスポージャベーク(PEB)する。 Next, the target pattern is passed through a predetermined mask with a light source selected from high energy rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, synchrotron radiation, and vacuum ultraviolet rays (soft X-rays). Alternatively, direct exposure is performed. It is preferable to expose so that the exposure amount is about 1 to 200 mJ / cm 2 , preferably 10 to 100 mJ / cm 2 , or 0.1 to 100 μC, preferably about 0.5 to 50 μC. Next, post-exposure baking (PEB) is performed on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 30 seconds to 20 minutes.

更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜10質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、3秒〜3分間、好ましくは5秒〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することにより、光を照射した部分は現像液に溶解し、露光されなかった部分は溶解せず、基板上に目的のポジ型のパターンが形成される。   Further, 0.1 to 5% by mass, preferably 2 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide ( Using an aqueous developer such as TBAH), development is performed for 3 seconds to 3 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes, by a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method. As a result, the irradiated portion is dissolved in the developer, and the unexposed portion is not dissolved, and a desired positive pattern is formed on the substrate.

尚、本発明のレジスト材料は、高エネルギー線の中でも電子線、真空紫外線(軟X線)、X線、γ線、シンクロトロン放射線、特に電子線又は波長3〜15nmの範囲の軟X線による微細パターニングに最適である。   The resist material of the present invention is an electron beam, a vacuum ultraviolet ray (soft X-ray), an X-ray, a γ-ray, a synchrotron radiation, particularly an electron beam or a soft X-ray having a wavelength in the range of 3 to 15 nm among high energy rays. Ideal for fine patterning.

また、現像工程において用いる現像液としては、一般的に広く用いられているTMAH水溶液よりも、アルキル鎖を長くしたTEAH、TPAH、TBAHは現像中の膨潤を低減させてパターンの倒れを防ぐ効果があるため好ましい。例えば特許公報第3429592号には、アダマンタンメタクリレートのような脂環構造を有する繰り返し単位と、t−ブチルメタクリレートのような酸不安定基を有する繰り返し単位を共重合し、親水性基が無くて撥水性の高いポリマーの現像のために、TBAH水溶液を用いた例が提示されている。   Further, as a developer used in the development process, TEAH, TPAH, and TBAH having a longer alkyl chain have an effect of preventing pattern collapse by reducing swelling during development, as compared to a widely used TMAH aqueous solution. This is preferable. For example, in Japanese Patent Publication No. 3429592, a repeating unit having an alicyclic structure such as adamantane methacrylate is copolymerized with a repeating unit having an acid labile group such as t-butyl methacrylate, so that there is no hydrophilic group and repellent properties. An example using an aqueous TBAH solution for the development of highly aqueous polymers is presented.

テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)現像液は2.38重量%の水溶液が最も広く用いられている。これは0.26Nに相当し、TEAH、TPAH、TBAH水溶液も同じ規定度であることが好ましい。0.26NとなるTEAH、TPAH、TBAHの重量は、それぞれ3.84、5.31、6.78重量%である。   As the tetramethylammonium hydroxide (TMAH) developer, a 2.38% by weight aqueous solution is most widely used. This corresponds to 0.26N, and it is preferable that the TEAH, TPAH, and TBAH aqueous solutions have the same normality. The weights of TEAH, TPAH, and TBAH that are 0.26N are 3.84, 5.31, and 6.78% by weight, respectively.

EB、EUVで解像される32nm以下のパターンにおいて、ラインがよれたり、ライン同士がくっついたり、くっついたラインが倒れたりする現象が起きている。これは、現像液中に膨潤して膨らんだライン同士がくっつくのが原因と考えられる。膨潤したラインは、現像液を含んでスポンジのように軟らかいために、リンスの応力で倒れやすくなっている。アルキル鎖を長くした現像液はこの様な理由で、膨潤を防いでパターン倒れを防ぐ効果がある。   In a pattern of 32 nm or less that is resolved by EB or EUV, a phenomenon occurs in which lines are twisted, the lines are stuck together, or the stuck lines are tilted. This is thought to be because the lines swollen and swollen in the developer are stuck together. Since the swollen line is soft like a sponge containing a developer, it tends to collapse due to the stress of rinsing. For this reason, the developer having a long alkyl chain has the effect of preventing swelling and preventing pattern collapse.

本発明のレジスト材料はフルオレセインを繰り返し単位として含んでいる高分子化合物をベース樹脂として含有しているため、現像後のレジストパターンに光を照射すると、波長521nmの緑色の燐光を発光する。照射する光としては波長488nmのArレーザーが好ましく、発光しているレジストパターンを顕微鏡付きのCCDカメラで観察することによって位置観察をすることができる。   Since the resist material of the present invention contains a polymer compound containing fluorescein as a repeating unit as a base resin, when the resist pattern after development is irradiated with light, it emits green phosphorescence having a wavelength of 521 nm. The irradiation light is preferably an Ar laser having a wavelength of 488 nm, and the position can be observed by observing the emitted resist pattern with a CCD camera with a microscope.

以下、合成例、比較合成例及び実施例、比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
尚、重量平均分子量(Mw)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いたポリスチレン換算による測定値である。
また、下記合成例で用いた密着性モノマー1、2及びPAGモノマー1は以下の通りである。
EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, a comparative synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
The weight average molecular weight (Mw) is a measured value in terms of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).
Moreover, the adhesion monomers 1 and 2 and the PAG monomer 1 used in the following synthesis examples are as follows.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

密着性モノマー1:メタクリル酸(2−オキソ−1,3−ベンゾオキサチオール−5−イ
ル)
密着性モノマー2:メタクリル酸(2−オキソ−2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール−
5−イル)
PAGモノマー1:トリフェニルスルホニウム 1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−
2−メタクリロイルオキシプロパン−1−スルホネート
Adhesive monomer 1: Methacrylic acid (2-oxo-1,3-benzooxathiol-5-i
Le)
Adhesive monomer 2: methacrylic acid (2-oxo-2,3-dihydrobenzoxazole-
5-yl)
PAG monomer 1: triphenylsulfonium 1,1,3,3,3-pentafluoro-
2-Methacryloyloxypropane-1-sulfonate

[合成例1]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸フルオレセインエステルを8.0g、メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イルを11.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル=0.30:0.20:0.50
重量平均分子量(Mw)=9,700
分子量分布(Mw/Mn)=1.83
この高分子化合物を(ポリマー1)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 1]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 8.2 g, methacrylic acid fluorescein 8.0 g, methacrylate 5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-2-yl 11. 1 g and 40 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid fluorescein ester: methacrylate 5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-2-yl = 0.30: 0.20: 0 .50
Weight average molecular weight (Mw) = 9,700
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.83
This polymer compound is referred to as (Polymer 1).
Figure 2012037867

[合成例2]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸フルオレセインエステル8.0g、密着性モノマー1を9.4g、PAGモノマー1を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:密着性モノマー1:PAGモノマー1=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=9,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.68
この高分子化合物を(ポリマー2)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 2]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 8.2 g, methacrylic acid fluorescein ester 8.0 g, adhesion monomer 1 9.4 g, PAG monomer 1 5.6 g, and tetrahydrofuran 40 g as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid fluorescein ester: adhesive monomer 1: PAG monomer 1 = 0.30: 0.20: 0.40: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 9,200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.68
This polymer compound is referred to as (Polymer 2).
Figure 2012037867

[合成例3]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸フルオレセインエステル8.0g、密着性モノマー2を8.7g、PAGモノマー1を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:密着性モノマー2:PAGモノマー1=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
この高分子化合物を(ポリマー3)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 3]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 8.2 g, methacrylic acid fluorescein ester 8.0 g, adhesive monomer 2 8.7 g, PAG monomer 1 5.6 g, and tetrahydrofuran 40 g as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid fluorescein ester: adhesive monomer 2: PAG monomer 1 = 0.30: 0.20: 0.40: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 7,300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.88
This polymer compound is referred to as (Polymer 3).
Figure 2012037867

[合成例4]
2Lのフラスコにメタクリル酸 アセナフテニル8.3g、メタクリル酸フルオレセインエステル12.0g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル6.7g、PAGモノマー3を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸 アセナフテニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー1=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=9,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.68
この高分子化合物を(ポリマー4)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 4]
Acetic acid acenaphthenyl 8.3 g, methacrylic acid fluorescein ester 12.0 g, methacrylic acid 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl in a 2 L flask 6.7 g, 5.6 g of PAG monomer 3 and 40 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid Acenaphthenyl: Methacrylic acid fluorescein ester: Methacrylic acid 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl: PAG monomer 1 = 0.30: 0 .30: 0.30: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 9,300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.68
This polymer compound is referred to as (Polymer 4).
Figure 2012037867

[合成例5]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル5.5g、メタクリル酸−4−tert−ブトキシフェニル3.5g、メタクリル酸フルオレセインエステル22.0g、PAGモノマー1を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸−4−tert−ブトキシフェニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:PAGモノマー1=0.20:0.15:0.55:0.10
重量平均分子量(Mw)=9,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.67
この高分子化合物を(ポリマー5)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 5]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 5.5 g, methacrylic acid-4-tert-butoxyphenyl 3.5 g, methacrylic acid fluorescein ester 22.0 g, PAG monomer 1 5.6 g, and tetrahydrofuran 40 g as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid-4-tert-butoxyphenyl: methacrylic acid fluorescein ester: PAG monomer 1 = 0.20: 0.15: 0.55: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 9,300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.67
This polymer compound is referred to as (Polymer 5).
Figure 2012037867

[合成例6]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸フルオレセインエステル16.0g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル4.5g、PAGモノマー1を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー1=0.30:0.40:0.20:0.10
重量平均分子量(Mw)=9,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
この高分子化合物を(ポリマー6)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 6]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 8.2 g, methacrylic acid fluorescein ester 16.0 g, methacrylic acid 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl 4 0.5 g, 5.6 g of PAG monomer 1 and 40 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid fluorescein ester: methacrylic acid 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl: PAG monomer 1 = 0. 30: 0.40: 0.20: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 9,100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.88
This polymer compound is referred to as (Polymer 6).
Figure 2012037867

[合成例7]
2Lのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸フルオレセインエステル16.0g、メタクリル酸4−ヘキサフルオロイソプロパノールシクロヘキシル4.5g、PAGモノマー1を5.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸フルオレセインエステル:メタクリル酸4−ヘキサフルオロイソプロパノールシクロヘキシル:PAGモノマー1=0.30:0.40:0.20:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.83
この高分子化合物を(ポリマー7)とする。

Figure 2012037867
[Synthesis Example 7]
In a 2 L flask, methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl 8.2 g, methacrylic acid fluorescein ester 16.0 g, methacrylic acid 4-hexafluoroisopropanol cyclohexyl 4.5 g, PAG monomer 1 5.6 g, and tetrahydrofuran 40 g as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen blowing were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 1.2 g of AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 1 L of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: methacrylic acid fluorescein ester: methacrylic acid 4-hexafluoroisopropanol cyclohexyl: PAG monomer 1 = 0.30: 0.40: 0.20: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 7,100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.83
This polymer compound is referred to as (Polymer 7).
Figure 2012037867

[比較合成例1]
上記合成例と同様の方法で下記ポリマーを合成した。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル=0.30:0.40:0.30
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.89
この高分子化合物を(比較ポリマー1)とする。

Figure 2012037867
[Comparative Synthesis Example 1]
The following polymers were synthesized by the same method as in the above synthesis example.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: 5-oxo-4-oxatricyclomethacrylate [4.2.1.0 3,7 ] nonan-2-yl: 4-hydroxyphenyl methacrylate = 0.30: 0.40 : 0.30
Weight average molecular weight (Mw) = 8,200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.89
This polymer compound is referred to as (Comparative Polymer 1).
Figure 2012037867

[比較合成例2]
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー1=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
この高分子化合物を(比較ポリマー2)とする。

Figure 2012037867
[Comparative Synthesis Example 2]
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid-3-ethyl-3-exotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl: 4-hydroxyphenyl methacrylate: 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl methacrylate: PAG monomer 1 = 0.30: 0.20: 0.40: 0.10
Weight average molecular weight (Mw) = 7,300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.88
This polymer compound is referred to as (Comparative Polymer 2).
Figure 2012037867

[実施例1〜7、比較例1〜2]
電子ビーム描画評価
電子ビーム描画評価では、上記で合成した高分子化合物を用いて、界面活性剤として住友スリーエム(株)製界面活性剤のFC−4430を100ppm溶解させた溶媒に、表1に示される組成で溶解させた溶液を、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。
[Examples 1-7, Comparative Examples 1-2]
Electron Beam Drawing Evaluation In the electron beam drawing evaluation, the polymer compound synthesized above is used, as shown in Table 1, in a solvent in which 100 ppm of the surfactant FC-4430 manufactured by Sumitomo 3M Limited is dissolved as a surfactant. A positive resist material was prepared by filtering the solution dissolved with the composition described above through a 0.2 μm size filter.

尚、表1、及び後述する表2中の各組成は次の通りである。
ポリマー1〜7:上記合成例1〜7で得られた高分子化合物
比較ポリマー1、2:上記比較合成例1、2で得られた高分子化合物
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
CyH(シクロヘキサノン)
酸発生剤:PAG1(下記構造式参照)
塩基性化合物:Amine1、Amine2(下記構造式参照)
In addition, each composition in Table 1 and Table 2 mentioned later is as follows.
Polymers 1 to 7: Comparative polymer compounds obtained in Synthesis Examples 1 to 7, Polymers 1 and 2: Polymer compounds obtained in Comparative Synthesis Examples 1 and 2 Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
PGME (propylene glycol monomethyl ether)
CyH (cyclohexanone)
Acid generator: PAG1 (see structural formula below)
Basic compounds: Amine 1 and Amine 2 (see the structural formula below)

Figure 2012037867
Figure 2012037867

得られたポジ型レジスト材料を直径6インチ(150mm)のヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライム処理したSi基板上に、クリーントラックMark 5(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で110℃で60秒間プリベークして100nmのレジスト膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL−800Dを用いてHV電圧50keVで真空チャンバー内描画を行った。   The obtained positive resist material was spin-coated on a 6-inch (150 mm) hexamethyldisilazane (HMDS) vapor primed Si substrate using a clean track Mark 5 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.), A 100 nm resist film was prepared by pre-baking on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds. To this, drawing in a vacuum chamber was performed at an HV voltage of 50 keV using HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd.

描画後、直ちにクリーントラックMark 5(東京エレクトロン(株)製)を用いてホットプレート上で95℃で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
100nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量をレジストの感度、この時の露光量における最小の寸法を解像力とし、100nmLSのラフネス(LWR)をSEMで測定した。
レジスト組成と、EB露光における感度、解像度、及びラフネス(LWR)の結果を表1に示す。
Immediately after drawing, a post-exposure bake (PEB) was performed on a hot plate at 95 ° C. for 60 seconds using a clean truck Mark 5 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) and paddled with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds. Development was performed to obtain a positive pattern.
The obtained resist pattern was evaluated as follows.
The exposure amount for resolving 100 nm line and space at 1: 1 was defined as the sensitivity of the resist, and the minimum dimension at the exposure amount at this time was defined as the resolving power. The roughness (LWR) of 100 nm LS was measured by SEM.
Table 1 shows the resist composition and the results of sensitivity, resolution, and roughness (LWR) in EB exposure.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

[実施例8、比較例3]
EUV露光評価
EUV露光評価では、上記で合成した高分子化合物を用いて、表2に示される組成で溶解させた溶液を、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。
得られたポジ型レジスト材料をヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライム処理した直径4インチ(100mm)のSi基板上にスピンコートし、ホットプレート上で105℃で60秒間プリベークして50nmのレジスト膜を作製した。これに、NA0.3、ダイポール照明でEUV露光を行った。
[Example 8, Comparative Example 3]
EUV Exposure Evaluation In the EUV exposure evaluation, a positive resist material was prepared by filtering a solution dissolved in the composition shown in Table 2 using a polymer compound synthesized above with a 0.2 μm size filter.
The obtained positive resist material was spin-coated on a 4-inch (100 mm) diameter Si substrate treated with hexamethyldisilazane (HMDS) vapor prime and pre-baked on a hot plate at 105 ° C. for 60 seconds to give a 50 nm resist film Was made. This was subjected to EUV exposure with NA 0.3 and dipole illumination.

露光後直ちにホットプレート上で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
35nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量をレジストの感度、この時の露光量における最小の寸法を解像力とし、35nmLSのラフネス(LWR)をSEMで測定した。
レジスト組成と、EUV露光における感度、解像度、及びラフネス(LWR)の結果を表2に示す。
Immediately after exposure, post-exposure baking (PEB) was performed on a hot plate for 60 seconds, and paddle development was performed with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds to obtain a positive pattern.
The obtained resist pattern was evaluated as follows.
The exposure amount for resolving 35 nm line and space at 1: 1 was defined as the sensitivity of the resist, and the minimum dimension of the exposure amount at this time was defined as the resolving power. The roughness (LWR) of 35 nm LS was measured by SEM.
Table 2 shows the resist composition and the results of sensitivity, resolution, and roughness (LWR) in EUV exposure.

Figure 2012037867
Figure 2012037867

表1、2より、本発明のポジ型レジスト材料(実施例1〜8)は、従来のポジ型レジスト材料(比較例1〜3)に比べ、十分な解像力と感度とラフネス(LWR)を満たしており、更に酸発生剤を共重合することによって解像度とラフネス(LWR)の特性を一段と向上させることができることがわかった。
また、本発明のポジ型レジスト材料を用いた実施例1〜8では、露光後のパターン形状がいずれも矩形と良好であった。
From Tables 1 and 2, the positive resist materials (Examples 1 to 8) of the present invention satisfy sufficient resolution, sensitivity, and roughness (LWR) as compared with conventional positive resist materials (Comparative Examples 1 to 3). Furthermore, it was found that the resolution and roughness (LWR) characteristics can be further improved by copolymerizing an acid generator.
Further, in Examples 1 to 8 using the positive resist material of the present invention, the pattern shape after exposure was all good as a rectangle.

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Claims (8)

少なくとも、下記一般式(1)で示される基を有する繰り返し単位aと、カルボキシル基の水素原子が酸不安定基で置換されている繰り返し単位bとを含む、重量平均分子量が1,000〜500,000の高分子化合物をベース樹脂として含有することを特徴とするポジ型レジスト材料。
Figure 2012037867
A weight average molecular weight of 1,000 to 500, comprising at least a repeating unit a having a group represented by the following general formula (1) and a repeating unit b in which a hydrogen atom of a carboxyl group is substituted with an acid labile group A positive resist material containing 1,000,000 polymer compounds as a base resin.
Figure 2012037867
前記繰り返し単位aが、下記一般式(2)で示されるものであることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト材料。
Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基である。aは0<a<1.0の範囲である。)
The positive resist material according to claim 1, wherein the repeating unit a is represented by the following general formula (2).
Figure 2012037867
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. A is in the range of 0 <a <1.0.)
前記繰り返し単位bが、下記一般式(3)で示されるものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポジ型レジスト材料。
Figure 2012037867
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは酸不安定基を表す。Xは単結合、エステル基、ラクトン環を有する炭素数1〜12の連結基、フェニレン基、又はナフチレン基である。bは0<b<1.0の範囲である。)
The positive resist material according to claim 1, wherein the repeating unit b is represented by the following general formula (3).
Figure 2012037867
(Wherein R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an acid labile group. X represents a single bond, an ester group, a linking group having 1 to 12 carbon atoms having a lactone ring, a phenylene group, or a naphthylene group. B is in the range of 0 <b <1.0.)
前記繰り返し単位aと前記繰り返し単位bに加えて、更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、及びシアノ基から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位cを共重合した高分子化合物(ここで0<a<1.0、0<b<1.0、0<c≦0.9、0.2≦a+b+c≦1.0の範囲である)をベース樹脂として含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のポジ型レジスト材料。   A polymer obtained by copolymerizing a repeating unit c having an adhesive group selected from a hydroxyl group, a lactone ring, an ether group, an ester group, a carbonyl group, and a cyano group in addition to the repeating unit a and the repeating unit b. Containing a compound (where 0 <a <1.0, 0 <b <1.0, 0 <c ≦ 0.9, 0.2 ≦ a + b + c ≦ 1.0) as a base resin. The positive resist material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: 前記ポジ型レジスト材料が、化学増幅型のポジ型レジスト材料であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のポジ型レジスト材料。   The positive resist material according to any one of claims 1 to 4, wherein the positive resist material is a chemically amplified positive resist material. 前記ポジ型レジスト材料が、有機溶剤、酸発生剤、溶解制御剤、塩基性化合物、及び界面活性剤のいずれか1つ以上を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のポジ型レジスト材料。   6. The positive resist material contains at least one of an organic solvent, an acid generator, a dissolution controller, a basic compound, and a surfactant. The positive resist material according to any one of the above. 少なくとも、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のポジ型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。   At least a step of applying the positive resist material according to any one of claims 1 to 6 on a substrate, a step of exposing to high energy rays after heat treatment, and developing using a developer. A pattern forming method comprising the steps of: 前記高エネルギー線で露光する工程において、電子ビーム又は波長3〜15nmの範囲の軟X線を光源として用いることを特徴とする請求項7に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 7, wherein an electron beam or soft X-ray having a wavelength in the range of 3 to 15 nm is used as a light source in the step of exposing with the high energy beam.
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