JP4344212B2 - Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound - Google Patents

Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound Download PDF

Info

Publication number
JP4344212B2
JP4344212B2 JP2003356410A JP2003356410A JP4344212B2 JP 4344212 B2 JP4344212 B2 JP 4344212B2 JP 2003356410 A JP2003356410 A JP 2003356410A JP 2003356410 A JP2003356410 A JP 2003356410A JP 4344212 B2 JP4344212 B2 JP 4344212B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
copolymer
acid
thiol
resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003356410A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005120214A5 (en
JP2005120214A (en
Inventor
孝仁 三田
孝則 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maruzen Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Maruzen Petrochemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maruzen Petrochemical Co Ltd filed Critical Maruzen Petrochemical Co Ltd
Priority to JP2003356410A priority Critical patent/JP4344212B2/en
Publication of JP2005120214A publication Critical patent/JP2005120214A/en
Publication of JP2005120214A5 publication Critical patent/JP2005120214A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4344212B2 publication Critical patent/JP4344212B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Furan Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

本発明は、チオール化合物を連鎖移動剤としてラジカル共重合して得られる共重合体、共重合体の製造方法及び新規な前記チオール化合物に関する。更に詳しくは、本発明は、例えば半導体リソグラフィーにおいて使用されるレジスト用ポリマー及び反射防止膜用ポリマー等の塗膜形成用ポリマーとして好適な共重合体、共重合体の製造方法及び新規チオール化合物に関する。   The present invention relates to a copolymer obtained by radical copolymerization using a thiol compound as a chain transfer agent, a method for producing the copolymer, and the novel thiol compound. More specifically, the present invention relates to a copolymer suitable as a film-forming polymer such as a resist polymer and an antireflection film polymer used in semiconductor lithography, a method for producing the copolymer, and a novel thiol compound.

半導体の製造のために用いられるリソグラフィーにおいては、集積度の増大に伴い、より微細なパターンの形成が求められている。パターンの微細化には露光光源の短波長化が不可欠であるが、現在ではフッ化クリプトン(KrF)エキシマレーザー光(波長248nm)によるリソグラフィーが主流になりつつあり、フッ化アルゴン(ArF)エキシマレーザー光(波長193nm)による線幅100nm以下のリソグラフィーも実用化されようとしている。更には、フッ素ダイマー(F2)エキシマレーザー光(波長157nm)、極紫外線(EUV)、X線、電子線等を用いたリソグラフィー技術が開発段階にある。 In lithography used for manufacturing semiconductors, the formation of finer patterns is required as the degree of integration increases. Shortening the wavelength of the exposure light source is indispensable for pattern miniaturization, but now lithography using krypton fluoride (KrF) excimer laser light (wavelength 248 nm) is becoming the mainstream, and argon fluoride (ArF) excimer laser Lithography using light (wavelength 193 nm) with a line width of 100 nm or less is also being put into practical use. Furthermore, lithography technology using fluorine dimer (F 2 ) excimer laser light (wavelength 157 nm), extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, electron beams, etc. is in the development stage.

これらのリソグラフィー技術に用いられるレジスト用ポリマーは、非極性置換基を有すると共に、この非極性置換基が酸によって分解してアルカリ現像液に可溶な極性基が発現する構造を有する繰り返し単位と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位を必須成分とし、必要に応じてレジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位を含んで構成される。これらの繰り返し単位としては、例えば、露光源としてKrFエキシマレーザーを用いる場合ではヒドロキシスチレン類及びその誘導体が主に用いられており、ArFエキシマレーザーを用いる場合では、ヒドロキシスチレン類が波長193nmの光を吸収するため、(メタ)アクリレート類及びその誘導体などが検討されている。   The resist polymer used in these lithography techniques has a non-polar substituent and a repeating unit having a structure in which the non-polar substituent is decomposed by an acid and a polar group soluble in an alkali developer is expressed, A repeating unit having a polar group for improving adhesion to a semiconductor substrate is an essential component, and a repeating unit having a nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkaline developer is included as necessary. Consists of. As these repeating units, for example, when using a KrF excimer laser as an exposure source, hydroxystyrenes and derivatives thereof are mainly used. When using an ArF excimer laser, hydroxystyrenes emit light having a wavelength of 193 nm. In order to absorb, (meth) acrylates and derivatives thereof have been studied.

このようなレジスト用ポリマーの具体例としては、KrFエキシマレーザーを用いる系では、例えば(メタ)アクリル酸系モノマーとスチレン系モノマーを組み合わせたコポリマー(例えば、特許文献1〜4等参照)やヒドロキシスチレンの一部をアセタールで保護したポリマー(例えば、特許文献5〜8等参照)などが知られており、ArFエキシマレーザーを用いる系では、例えば、ラクトン構造を有する(メタ)アクリル酸系モノマーのコポリマー(例えば、特許文献9〜10等参照)などが知られている。   Specific examples of such a resist polymer include, for example, a copolymer using a (meth) acrylic acid monomer and a styrene monomer (for example, see Patent Documents 1 to 4) or hydroxystyrene in a system using a KrF excimer laser. Polymers partially protected with acetal (for example, see Patent Documents 5 to 8, etc.) are known, and in systems using ArF excimer laser, for example, copolymers of (meth) acrylic acid monomers having a lactone structure (For example, refer to Patent Documents 9 to 10).

ところが、上記のような半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位を含むポリマーであっても、重合反応時に用いられる重合開始剤や連鎖移動剤に由来する末端構造が密着性に十分な構造でないために、より微細なパターン形成に対応できないという問題がある。   However, even a polymer containing a repeating unit having a polar group for enhancing the adhesion to a semiconductor substrate as described above has a terminal structure derived from a polymerization initiator or a chain transfer agent used during the polymerization reaction. Since the structure is not sufficient, there is a problem that it is impossible to cope with finer pattern formation.

又、レジストパターンの形成においては、現像、リンス後の乾燥で洗浄水が揮発する際に、水の表面張力により、形成されたパターンが倒れるという課題があり、特に、パターンが微細化すると、パターンの接基板面積が減少するため、パターン倒れが起こりやすくなる。これを避けるためにはパターンのアスペクト比(高さ÷幅)を低く抑える必要があるが、一方で、パターンのドライエッチング耐性を満たすためには塗膜を厚く、即ちレジストパターンのアスペクト比を高くする必要がある。そこで、微細なパターン形成においてもアスペクト比を高くすることができ、かつ、パターン倒れが起こらないような、基板との密着性がより高いレジスト用ポリマーが要求されていた。   Also, in the formation of resist patterns, there is a problem that when the washing water volatilizes by drying after development and rinsing, the formed pattern collapses due to the surface tension of the water. Since the area of the contact substrate decreases, pattern collapse is likely to occur. In order to avoid this, it is necessary to keep the pattern aspect ratio (height ÷ width) low. On the other hand, to satisfy the dry etching resistance of the pattern, the coating film is thick, that is, the resist pattern has a high aspect ratio. There is a need to. Therefore, there has been a demand for a resist polymer that can increase the aspect ratio even in the formation of a fine pattern and has higher adhesion to the substrate so that pattern collapse does not occur.

そこで、重合開始剤や連鎖移動剤に極性基を含有させ、レジスト用ポリマーの基板密着性を高める方法が検討されている。例えば、重合開始剤に極性基を含有させる例として、分子内に酸素原子含有基又は置換もしくは無置換アミノ基を有する重合開始剤を用いる方法が知られている(例えば、特許文献11参照)。しかしながら、酸素原子含有基として挙げられている水酸基、カルボキシル基、置換オキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基、置換もしくは無置換カルバモイル基、ヒドロキシイミノ基、置換もしくは無置換オキシイミノ基のうち、カルボキシル基を用いる方法では、アルカリ溶解性、基板密着性を向上することができても、カルボキシル基の導入によりポリマーの吸水性が強くなりすぎるため、露光後のアルカリ現像において膨潤が起こりやすく、より微細なリソグラフィーにおいては安定したパターンが得られないと言った問題があった。又、水酸基、置換オキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基などは極性が小さく、基板密着性を高めるには不十分であった。更に、置換若しくは無置換カルバモイル基、ヒドロキシイミノ基、置換若しくは無置換オキシイミノ基等の窒素原子を含む酸素原子含有基及び置換若しくは無置換アミノ基は、レジストとして使用した際、光酸発生剤で発生した酸をトラップしてしまうので、感度が低下するなどの問題があり、実用的ではなかった。   Therefore, a method has been studied in which a polar group is contained in a polymerization initiator or a chain transfer agent to enhance the substrate adhesion of a resist polymer. For example, as an example of incorporating a polar group into the polymerization initiator, a method using a polymerization initiator having an oxygen atom-containing group or a substituted or unsubstituted amino group in the molecule is known (see, for example, Patent Document 11). However, among the hydroxyl groups, carboxyl groups, substituted oxyl groups, substituted oxycarbonyl groups, acyl groups, substituted or unsubstituted carbamoyl groups, hydroxyimino groups, substituted or unsubstituted oxyimino groups mentioned as oxygen atom-containing groups, carboxyl groups In this method, even though the alkali solubility and the substrate adhesion can be improved, the water absorption of the polymer becomes too strong due to the introduction of the carboxyl group. In lithography, there was a problem that a stable pattern could not be obtained. In addition, hydroxyl groups, substituted oxyl groups, substituted oxycarbonyl groups, acyl groups, and the like have low polarity and are insufficient to enhance substrate adhesion. Further, oxygen atom-containing groups containing nitrogen atoms such as substituted or unsubstituted carbamoyl groups, hydroxyimino groups, substituted or unsubstituted oxyimino groups, and substituted or unsubstituted amino groups are generated by a photoacid generator when used as a resist. Since the trapped acid is trapped, there is a problem such as a decrease in sensitivity, which is not practical.

一方、極性基を有する連鎖移動剤を使用する例としては、メルカプト酢酸やメルカプトプロピオン酸などのカルボキシル基含有チオールを連鎖移動剤として用いる方法(例えば、特許文献12等参照)や、これらのエステル化合物又はメルカプトエタノール等の水酸基含有チオールを用いる方法(例えば、特許文献13〜14等参照)などが知られている。しかしながら、これらの方法においても、先の重合開始剤の場合と同様に、カルボキシル基含有チオールを用いる方法ではアルカリ現像時において膨潤が起こりやすいという問題があり、又、エステル化合物や水酸基含有チオールを用いる方法では基板密着性が不十分であり、いずれも実用的なレベルには至らなかった。   On the other hand, as an example of using a chain transfer agent having a polar group, a method using a carboxyl group-containing thiol such as mercaptoacetic acid or mercaptopropionic acid as a chain transfer agent (see, for example, Patent Document 12), and ester compounds thereof Alternatively, a method using a hydroxyl group-containing thiol such as mercaptoethanol (for example, see Patent Documents 13 to 14) is known. However, also in these methods, as in the case of the above polymerization initiator, the method using a carboxyl group-containing thiol has a problem that swelling easily occurs during alkali development, and an ester compound or a hydroxyl group-containing thiol is used. The method had insufficient substrate adhesion, and none of them reached a practical level.

更に、反射率の高い基板を用いるリソグラフィーにおいては、反射光の影響によりレジストパターンにハレーションが生じ、微細なレジストパターンを正確に再現できないという問題がある。この問題を解決するため、基板上に形成すべきレジスト膜の下に、基板から反射した放射線を吸収する性質のある反射防止膜を形成することが提案されている。そして、この反射防止膜ばかりでなく、多層レジストなどにおいてレジスト層の下層に形成される、ドライエッチングによる解像性を有する被エッチング膜などの塗膜を形成するためのポリマーについても、基板との密着性は重要であり、より密着性に優れたポリマーが求められていた。
特開昭59−45439号公報 特開平5−113667号公報 特開平7−209868号公報 特開平11−65120号公報 特開昭62−115440号公報 特開平4―219757号公報 特開平3−223860号公報 特開昭4−104251号公報 特開平9−73173号公報 特開平10−239846号公報 特開2002―20424号公報 特開平10−55069号公報 特開2000−19737号公報 特開2001−117231号公報
Further, in lithography using a substrate with high reflectivity, there is a problem that halation occurs in the resist pattern due to the influence of reflected light, and a fine resist pattern cannot be accurately reproduced. In order to solve this problem, it has been proposed to form an antireflection film having a property of absorbing radiation reflected from the substrate under the resist film to be formed on the substrate. In addition to this antireflection film, a polymer for forming a coating film such as a film to be etched having a resolution by dry etching, which is formed in a lower layer of a resist layer in a multilayer resist, etc. Adhesion is important, and a polymer having better adhesion has been demanded.
JP 59-45439 A JP-A-5-113667 JP-A-7-209868 JP 11-65120 A JP 62-115440 A JP-A-4-219757 JP-A-3-223860 JP-A-4-104251 JP-A-9-73173 Japanese Patent Laid-Open No. 10-239846 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-20424 Japanese Patent Laid-Open No. 10-55069 JP 2000-19737 A JP 2001-117231 A

本発明は前記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、半導体の製造における極微細なパターン形成において、基板との密着性が高くパターン倒れが少ないレジストパターンを得るための塗膜形成用ポリマーとして好適な、新規な共重合体及び該共重合体を製造する方法、並びに、これらの塗膜形成用ポリマーとして好適な共重合体の製造における連鎖移動剤として有用な新規チオール化合物を提供することにある。   The present invention has been made in view of the background described above, and its purpose is to form a coating film for obtaining a resist pattern having high adhesion to a substrate and less pattern collapse in the formation of an extremely fine pattern in the production of a semiconductor. Provided are a novel copolymer suitable as a polymer, a method for producing the copolymer, and a novel thiol compound useful as a chain transfer agent in the production of a copolymer suitable as a film-forming polymer. There is.

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、特定の構造を有するチオール化合物を連鎖移動剤として使用することにより、得られた共重合体の基板への密着性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have dramatically improved the adhesion of the obtained copolymer to the substrate by using a thiol compound having a specific structure as a chain transfer agent. As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、下記式(1−b) That is, the present invention provides the following formula (1-b)

(式中、R 〜R のうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。)
で表されるチオール化合物を連鎖移動剤として使用し、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物をラジカル共重合させることにより得られることを特徴とする共重合体及びその製造方法を提供するものである。
(In the formula, any one of R 1 to R 6 is a thiol group, the other is independently a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Y is a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, and n is Each represents an integer of 1 or 2, and the two Y's at n = 2 may be the same or different.)
A copolymer obtained by radically copolymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond using a thiol compound represented by the formula: It is to provide.

更に、本発明は、下記式(1−b)   Furthermore, the present invention provides the following formula (1-b)

(式中、R〜Rのうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。)で表される新規チオール化合物を提供するものである。 (In the formula, any one of R 1 to R 6 is a thiol group, the other is independently a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Y is a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, and n is Each represents an integer of 1 or 2, and two Y's at n = 2 may be the same or different from each other.

本発明の共重合体は、高分子鎖末端にラクトン構造を有するため基板との密着性に優れ、特に半導体の製造のリソグラフィーにおいて極微細なパターン形成を行う際に、パターン倒れが少ないレジストパターンを形成するための塗膜形成用ポリマーとして好適に用いることができる。又、本発明の新規チオール化合物は、連鎖移動剤として使用した際に、得られる共重合体の基板への密着性の向上効果が高く、更に脂環構造を含むことにより耐エッチング性の改善も期待できるため、上記の共重合体の製造に極めて好適に用いることができる。   Since the copolymer of the present invention has a lactone structure at the end of the polymer chain, it has excellent adhesion to the substrate, and in particular, a resist pattern with little pattern collapse when performing extremely fine pattern formation in lithography of semiconductor manufacturing. It can be suitably used as a polymer for forming a coating film for forming. In addition, when the novel thiol compound of the present invention is used as a chain transfer agent, the effect of improving the adhesion of the resulting copolymer to the substrate is high, and the etching resistance is also improved by including an alicyclic structure. Since it can be expected, it can be used very suitably for the production of the above-mentioned copolymer.

本発明の共重合体は、上記の通り下記式(1−b) The copolymer of the present invention is represented by the following formula (1-b) as described above.

で表されるチオール化合物を連鎖移動剤として使用する。 Is used as a chain transfer agent.

上記式(1−b)中、 〜R のうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表している。尚、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。 In the above formula (1-b) , any one of R 1 to R 6 is a thiol group, the other is independently a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and Y is a methylene group, a dimethylene group or oxygen. An atom represents n or an integer of 1 or 2, respectively. Note that the two Ys at n = 2 may be the same or different.

上記式(1−b)においてn=1で表されるチオール化合物の具体的な例としては、以下に示す構造の化合物、及び、これらの化合物の5位、8位及び/又は9位に、メチル基又はエチル基の何れか又は両方が1つ以上置換した化合物を挙げることができる。 Specific examples of the thiol compound represented by n = 1 in the above formula (1-b) include compounds having the following structures, and the 5-position, 8-position and / or 9-position of these compounds: Mention may be made of compounds in which one or both of the methyl group and the ethyl group are substituted.

、上記式(1−b)においてn=2で表されるチオール化合物の具体的な例としては、以下に示す構造の化合物、及び、これらにメチル基又はエチル基の何れか又は両方が1つ以上置換した化合物を挙げることができる。 Further , specific examples of the thiol compound represented by n = 2 in the above formula (1-b) include compounds having the structures shown below, and either or both of a methyl group and an ethyl group are 1 One or more substituted compounds can be mentioned.

尚、式(1−b)の多環式の脂環構造を有するチオール化合物の中でも、より合成の容易なn=1で示されるチオール化合物がより好ましい。 Of the thiol compounds having a polycyclic alicyclic structure of the formula (1-b) , a thiol compound represented by n = 1 that is easier to synthesize is more preferable.

式(1−b)で表されるチオール化合物は新規な化合物であり、その一般的な合成法について説明すれば、該チオール化合物は、対応する脂環構造を有する不飽和ラクトンを出発原料として合成することができる。原料となる脂環構造を有する不飽和ラクトンは、例えば、目的とする不飽和ラクトンに対応する脂環構造を有する不飽和ジカルボン酸無水物のカルボニル基の一つを、水素化ホウ素ナトリウムなどのアルカリ金属ボロハイドライドや水素化リチウムアルミニウムを還元剤として用いて選択的に還元する方法[下記スキー(I)];環状ジエンとエチレン性二重結合を有する不飽和γラクトンとのディールス−アルダー反応[下記スキーム(II)]等により合成することができる。   The thiol compound represented by the formula (1-b) is a novel compound, and its general synthesis method will be described. The thiol compound is synthesized using an unsaturated lactone having a corresponding alicyclic structure as a starting material. can do. The unsaturated lactone having an alicyclic structure as a raw material is, for example, one of the carbonyl groups of the unsaturated dicarboxylic acid anhydride having an alicyclic structure corresponding to the target unsaturated lactone and an alkali such as sodium borohydride. Method of selective reduction using metal borohydride or lithium aluminum hydride as a reducing agent [Ski (I) below]; Diels-Alder reaction of cyclic diene and unsaturated γ lactone having an ethylenic double bond [below It can be synthesized by scheme (II)] or the like.

(反応式中、R乃至Rは各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、nは1又は2の整数を表し、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数を表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。) (In the reaction formula, R 2 to R 6 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, n represents an integer of 1 or 2, Y represents a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, and n represents 1 Or an integer of 2 and the two Y's at n = 2 may be the same or different.)

スキーム(I)の反応では、不飽和ジカルボン酸無水物(I−a)と、該化合物1モルに対して、通常0.5〜5モル、好ましくは1〜3モルの還元剤(例えば、アルカリ金属ボロハイドライド、水素化リチウムアルミニウム等;スキームでは水素化ホウ素ナトリウムを例示)とを、溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール等)中、通常−50〜100℃、好ましくは−30〜70℃で、通常0.1時間〜48時間、好ましくは0.5〜24時間反応させることにより(I−b)〜(I−c)に示す化合物が得られる。   In the reaction of Scheme (I), usually 0.5 to 5 mol, preferably 1 to 3 mol of a reducing agent (for example, an alkali) is used per 1 mol of the unsaturated dicarboxylic acid anhydride (Ia) and the compound. Metal borohydride, lithium aluminum hydride, etc .; in the scheme, sodium borohydride is exemplified) in a solvent (eg, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, etc.) usually at −50 to 100 ° C., preferably −30 to 70 ° C. The compounds shown in (Ib) to (Ic) are usually obtained by reacting for 0.1 to 48 hours, preferably 0.5 to 24 hours.

(I−a)で示される不飽和ジカルボン酸無水物の具体例としては、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2,2,2]−5−オクテン−2,3−ジカルボン酸無水物、7−オキサビシクロ[2,2,1]−5−へプテン−2,3−ジカルボン酸無水物、テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]−3−ドデセン−8,9−ジカルボン酸無水物、11−オキサテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−8−ドデセン−3,4−ジカルボン酸無水物等を挙げることができる。 Specific examples of the unsaturated dicarboxylic acid anhydride represented by (Ia) include 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, bicyclo [ 2,2,2] -5-octene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, 7-oxabicyclo [2,2,1] -5-heptene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, tetracyclo [4. 4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] -3-dodecene-8,9-dicarboxylic anhydride, 11-oxatetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] -8-dodecene-3,4-dicarboxylic anhydride and the like.

スキーム(II)の反応では、(II−b)で示される、エチレン性二重結合を有する不飽和γ−ラクトンと、該化合物(II−b)1モルに対して、通常0.5〜5モル、好ましくは0.5〜3モルの(II−a)で示される環状ジエンとを、溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン等)中、通常100〜200℃、好ましくは150〜180℃で、通常1〜24時間、好ましくは3〜8時間反応させることにより、(II−c)で示される化合物が得られる。   In the reaction of scheme (II), the unsaturated γ-lactone having an ethylenic double bond represented by (II-b) and 1 mol of the compound (II-b) are usually 0.5 to 5 Mol, preferably 0.5 to 3 mol of the cyclic diene represented by (II-a) is usually 100 to 200 ° C., preferably 150 to 180 ° C. in a solvent (eg, benzene, toluene, etc.) By reacting for 1 to 24 hours, preferably 3 to 8 hours, the compound represented by (II-c) is obtained.

(II−a)で示される環状ジエンの具体的な例としては、ジシクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンダイマー、1,3−シクロヘキサジエン、フラン、3−メチルフラン等を挙げることができる。又、(II−b)で示される、エチレン性二重結合を有する不飽和γ−ラクトンの具体例としては、クロトンラクトン、アンゲリカラクトン等を挙げることができる。     Specific examples of the cyclic diene represented by (II-a) include dicyclopentadiene, methylcyclopentadiene dimer, 1,3-cyclohexadiene, furan, 3-methylfuran and the like. Specific examples of the unsaturated γ-lactone having an ethylenic double bond represented by (II-b) include crotonlactone and angelicalactone.

目的とする本発明のチオール化合物は、上記反応により得られる脂環構造を有する不飽和ラクトンを反応原料として、例えばスキーム(III)に従い、チオ酢酸、チオプロピオン酸などのチオ酸を付加した後、得られたチオ酢酸エステルを加水分解又はアルコーリシスにより分解する方法等により合成することができる。   The target thiol compound of the present invention is obtained by adding a thioacid such as thioacetic acid or thiopropionic acid according to, for example, scheme (III) using an unsaturated lactone having an alicyclic structure obtained by the above reaction as a reaction raw material. The obtained thioacetate can be synthesized by a method of decomposing by hydrolysis or alcoholysis.

(反応式中、R乃至Rは各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、nは1又は2の整数を表し、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数を表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。) (In the reaction formula, R 2 to R 6 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, n represents an integer of 1 or 2, Y represents a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, and n represents 1 Or an integer of 2 and the two Y's at n = 2 may be the same or different.)

スキーム(III)の反応では、脂環構造を有する不飽和ラクトン(III−a)と、該化合物1モルに対して、通常1〜10モル、好ましくは1〜3モルのチオ酸(例えばチオ酢酸、チオプロピオン酸など;スキームではチオ酢酸を例示)とを、ラジカル開始剤(例えば、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、過酸化物など)の存在下で、通常0〜100℃、好ましくは10〜80℃で、通常10分〜12時間、好ましくは1〜8時間反応させた後、蒸留などにより精製することにより、(III−b)に示すチオ酢酸エステルが得られる。更に、得られたチオ酢酸エステルと、該化合物1モルに対して5〜50モル、好ましくは10〜30モルの水又はアルコール(例えば、メタノール、エタノールなど)とを、酸(例えば、塩酸、硫酸、スルホン酸類など)又はアルカリ(例えば、NaOH、KOHなど)の存在下で、通常0〜80℃、好ましくは50〜80℃で、通常1〜20時間、好ましくは3〜5時間反応させた後、カラム精製や蒸留精製することにより、(III−c)に示すチオール化合物が得られる。   In the reaction of Scheme (III), the unsaturated lactone (III-a) having an alicyclic structure and 1 mol of the compound are usually 1 to 10 mol, preferably 1 to 3 mol of thioacid (for example, thioacetic acid). Thiopropionic acid, etc .; thioacetic acid is exemplified in the scheme) in the presence of a radical initiator (eg, 2,2′-azobisisobutyronitrile, peroxide, etc.), usually 0-100 ° C., The thioacetic acid ester shown in (III-b) is preferably obtained by reacting at 10 to 80 ° C., usually 10 minutes to 12 hours, preferably 1 to 8 hours, and then purifying by distillation or the like. Further, the obtained thioacetic acid ester and 5 to 50 mol, preferably 10 to 30 mol of water or alcohol (for example, methanol, ethanol, etc.) with respect to 1 mol of the compound are combined with an acid (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid). Sulfonic acids, etc.) or alkali (eg, NaOH, KOH, etc.), usually after reaction at 0-80 ° C., preferably 50-80 ° C., usually 1-20 hours, preferably 3-5 hours. The thiol compound shown in (III-c) can be obtained by column purification or distillation purification.

本発明の共重合体は、例えば、上記式(1−b)で表されるチオール化合物を連鎖移動剤として使用し、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物をラジカル共重合することにより得られる。従って、本発明の共重合体のポリマー鎖における末端には、連鎖移動剤残基として、高分子鎖末端にγラクトン環構造が含まれる。このため、本発明の共重合体は、半導体リソグラフィーに用いられる基板との密着性に優れ、レジスト用ポリマーや反射防止膜用ポリマー等の塗膜形成用ポリマーとして好適に用いることができる。 The copolymer of the present invention uses, for example, the thiol compound represented by the above formula (1-b) as a chain transfer agent, and radically copolymerizes two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond. Can be obtained. Therefore, the terminal of the polymer chain of the copolymer of the present invention contains a γ lactone ring structure as a chain transfer agent residue at the terminal of the polymer chain. For this reason, the copolymer of this invention is excellent in adhesiveness with the board | substrate used for semiconductor lithography, and can be conveniently used as coating-film formation polymers, such as a polymer for resists, and a polymer for antireflection films.

本発明の共重合体を半導体リソグラフィーにおける塗膜形成用ポリマーに用いる場合、上記末端構造の含有量が少なすぎると基板への密着性等の向上効果が不十分となる。従って、当該末端構造の含有量は、共重合体中に含まれるモノマー単位の総数に対して0.1モル%以上とすることが好ましく、0.5モル%以上とすることがより好ましい。   When using the copolymer of this invention for the polymer for film formation in semiconductor lithography, if there is too little content of the said terminal structure, improvement effects, such as adhesiveness to a board | substrate, will become inadequate. Therefore, the content of the terminal structure is preferably 0.1 mol% or more, and more preferably 0.5 mol% or more with respect to the total number of monomer units contained in the copolymer.

当該末端構造の含有量を上記範囲にするためには、連鎖移動剤として使用するチオール化合物の使用量を、原料モノマー100モルに対して0.1モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましい。尚、連鎖移動剤の使用量が多いほど共重合体中に含まれる前記の末端構造の含有量は大きくなるが、一方で、得られる共重合体の分子量は小さくなるので、所望の平均分子量が得られる範囲で選択する。   In order to make the content of the terminal structure within the above range, the amount of the thiol compound used as the chain transfer agent is preferably 0.1 mol or more with respect to 100 mol of the raw material monomer, More preferably. The amount of the terminal structure contained in the copolymer increases as the amount of the chain transfer agent used increases. On the other hand, the molecular weight of the obtained copolymer decreases, so that the desired average molecular weight is Select within the range that is obtained.

本発明の共重合体の重量平均分子量は、高すぎると塗膜形成時に使用される溶媒やアルカリ現像液への溶解性が低くなり、一方、低すぎると塗膜性能が悪くなることから、2,000〜40,000の範囲が好ましく、3,000〜30,000の範囲がより好ましい。   If the weight average molecular weight of the copolymer of the present invention is too high, the solubility in a solvent or an alkali developer used at the time of coating film formation will be low, while if it is too low, the coating film performance will be poor. The range of 4,000 to 40,000 is preferable, and the range of 3,000 to 30,000 is more preferable.

本発明の共重合体を製造する際のラジカル共重合に用いられる原料モノマーとしては、エチレン性二重結合を有する重合性化合物(モノマー)であれば特に制約なく使用されうるが、得られた共重合体を半導体リソグラフィーにおける塗膜形成用ポリマーとして使用する場合には、機能を発揮させるために必要とされる構造が、その具体的な用途によって異なってくる。   The raw material monomer used for radical copolymerization in the production of the copolymer of the present invention can be used without particular limitation as long as it is a polymerizable compound (monomer) having an ethylenic double bond. When a polymer is used as a coating film-forming polymer in semiconductor lithography, the structure required to exert its function varies depending on the specific application.

まず、得られた共重合体をレジスト用ポリマーとして使用する場合は、本発明の共重合体は、少なくとも、酸によって分解してアルカリ現像液に可溶となる構造を有する繰り返し単位、より具体的には、非極性置換基が酸によって分解してアルカリ現像液に可溶な極性基が発現する構造を有する繰り返し単位(A)と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)を必須成分とし、必要に応じ、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位(C)を含んで構成される。   First, when the obtained copolymer is used as a resist polymer, the copolymer of the present invention is at least a repeating unit having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer. Includes a repeating unit (A) having a structure in which a non-polar substituent is decomposed by an acid and a polar group soluble in an alkali developer is expressed, and a repeating unit having a polar group for improving adhesion to a semiconductor substrate (B) is an essential component, and includes a repeating unit (C) having a nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkaline developer as necessary.

酸によって分解してアルカリ可溶性となる繰り返し単位(A)は、従来よりレジストとして一般的に用いられている構造を意味し、酸によって分解してアルカリ可溶性になる構造を有するモノマーを重合させるか、或いは、アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性の構造におけるアルカリ可溶性基を有する置換基(アルカリ可溶性基)を、アルカリに溶解せず酸によって分解する基(酸分解性基)で保護することにより得ることができる。   The repeating unit (A) which is decomposed by an acid and becomes alkali-soluble means a structure generally used as a resist from the past, and a monomer having a structure which is decomposed by an acid and becomes alkali-soluble is polymerized. Alternatively, after polymerizing a monomer having an alkali-soluble structure, a group having an alkali-soluble group (alkali-soluble group) in the alkali-soluble structure (an acid-decomposable group) that is not dissolved in an alkali but is decomposed by an acid (acid-decomposable group) It can obtain by protecting with.

酸によって分解してアルカリ可溶性になる構造を有するモノマーとしては、アルカリ可溶性置換基を含有する重合性化合物に、アルカリに溶解せず酸によって分解する保護基が結合した化合物を挙げることができ、例えば、非極性の酸解離性基で保護されたフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシフルオロアルキル基を有する化合物などを挙げることができる。   Examples of the monomer having a structure that is decomposed by an acid and becomes alkali-soluble can include a compound in which a protective group that is not dissolved in an alkali and decomposes by an acid is bonded to a polymerizable compound containing an alkali-soluble substituent. And a compound having a phenolic hydroxyl group protected with a nonpolar acid-dissociable group, a carboxyl group or a hydroxyfluoroalkyl group.

従って、このアルカリ可溶性基を含有する重合性化合物としては、具体的には例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン等のヒドロキシスチレン類;アクリル酸、メタクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、2−トリフルオロメチル−5−ノルボルネン−2−カルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメタクリレート等のエチレン性二重結合を有するカルボン酸類;p−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)スチレン、2−(4−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルアクリレート、2−(4−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルアクリレート、5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)メチル−2−ノルボルネンなどのヒドロキシフルオロアルキル基を有する重合性化合物などを挙げることができる。 Accordingly, specific examples of the polymerizable compound containing an alkali-soluble group include hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and p-hydroxy-α-methylstyrene; acrylic acid and methacrylic acid. , alpha-trifluoromethyl acrylate, 5-norbornene-2-carboxylic acid, 2-trifluoromethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid, carboxymethyl tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7 , 10 ] carboxylic acids having an ethylenic double bond such as dodecyl methacrylate; p- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) styrene, 2- (4- (2-Hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexaph Fluoropropyl acrylate, 2- (4- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexa Polymerizable compounds having a hydroxyfluoroalkyl group such as fluoropropyl trifluoromethyl acrylate and 5- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) methyl-2-norbornene Can be mentioned.

酸によって分解する保護基としては、tert−ブチル基、tert−アミル基、1−メチル−1−シクロペンチル基、1−エチル−1−シクロペンチル基、1−メチル-1−シクロヘキシル基、1−エチル−1−シクロヘキシル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−プロピル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−メチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基、8−エチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基等の飽和炭化水素基;1−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基、1−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−シクロペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル基、1−メトキシメチル基、2−エトキシメチル基、1−iso−プロポキシメチル基、1−n−ブトキシメチル基、1−tert−ブトキシメチル基、1−シクロペンチルオキシメチル基、1−シクロヘキシルオキシメチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシメチル基、tert−ブトキシカルボニル基等の含酸素炭化水素基などを挙げることができる。 Examples of the protecting group that is decomposed by an acid include tert-butyl group, tert-amyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, 1-ethyl- 1-cyclohexyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 2-propyl-2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 8-methyl-8 -Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-ethyl-8-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-methyl-8-tetracyclo [4.4 .0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl group, 8-ethyl-8-tetracyclo [saturated hydrocarbon group such as 4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl group; 1 -Methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, 1-iso- Ropokishiechiru group, 1-n-butoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-cyclopentyloxy ethyl, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decanyl Oxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 2-ethoxymethyl group, 1-iso-propoxymethyl group, 1-n-butoxymethyl group, 1-tert-butoxymethyl group, 1-cyclopentyloxymethyl group, 1-cyclohexyl Examples thereof include an oxygen-containing hydrocarbon group such as an oxymethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxymethyl group, and tert-butoxycarbonyl group.

アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性の構造におけるアルカリ可溶性基を、アルカリに溶解せず酸によって分解する置換基で保護する場合は、前記のアルカリ可溶性基を有する化合物をそのまま重合反応に用い、その後、酸触媒のもとでビニルエーテルやハロゲン化アルキルエーテルなどのアルカリに溶解しない置換基を与える化合物と反応させることにより、酸によって分解する保護基を導入することができる。反応に用いる酸触媒としては、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、強酸性イオン交換樹脂等を挙げることができる。   When a monomer having an alkali-soluble structure is polymerized and the alkali-soluble group in the alkali-soluble structure is protected with a substituent that is not dissolved in an alkali but decomposes with an acid, the compound having the alkali-soluble group is left as it is. A protective group that is decomposed by an acid can be introduced by reacting with a compound that gives a substituent that does not dissolve in an alkali, such as vinyl ether or halogenated alkyl ether, under an acid catalyst. Examples of the acid catalyst used in the reaction include p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, and strongly acidic ion exchange resin.

一方、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)を与えるモノマーとしては、例えば、極性基としてフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシフルオロアルキル基を有する化合物などを挙げることができ、具体的には例えばアルカリ可溶性基を含有する重合性化合物として前記説明したヒドロキシスチレン類やエチレン性二重結合を有するカルボン酸類、ヒドロキシフルオロアルキル基を有する重合性化合物、及び、これらに更に極性基が置換したモノマーのほか、ノルボルネン環、テトラシクロドデセン環等の脂環構造に極性基が結合したモノマーなどを挙げることができる。   On the other hand, examples of the monomer that gives the repeating unit (B) having a polar group for improving the adhesion to the semiconductor substrate include compounds having a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or a hydroxyfluoroalkyl group as the polar group. Specifically, for example, as a polymerizable compound containing an alkali-soluble group, the above-described hydroxystyrenes, carboxylic acids having an ethylenic double bond, a polymerizable compound having a hydroxyfluoroalkyl group, and more polar to these In addition to a monomer substituted with a group, a monomer having a polar group bonded to an alicyclic structure such as a norbornene ring or a tetracyclododecene ring can be used.

置換基として繰り返し単位(B)に導入される上記極性基としては、ラクトン構造を含むものが特に好ましく、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、1,3−シクロヘキサンカルボラクトン、2,6−ノルボルナンカルボラクトン、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、メバロン酸δ−ラクトン等のラクトン構造を含む置換基を挙げることができる。又、ラクトン構造以外の極性基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル基などのヒドロキシアルキル基などを挙げることができる。 As the polar group introduced into the repeating unit (B) as a substituent, those having a lactone structure are particularly preferable. For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and 1,3-cyclohexanecarbolactone. Examples include substituents containing a lactone structure such as 2,6-norbornanecarbolactone, 4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one, and mevalonic acid δ-lactone. . Examples of polar groups other than the lactone structure include hydroxyalkyl groups such as a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a 3-hydroxy-1-adamantyl group.

更に、必要に応じ含有される、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位(C)を与えるモノマーとしては、具体的には例えば、スチレン、α−メチルスチレン、P-メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸、メタクリル酸、トリフルオロメチルアクリル酸、ノルボルネンカルボン酸、2−トリフルオロメチルノルボルネンカルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメタクリレート等のエチレン性二重結合を有するカルボン酸に酸安定な非極性基が置換したエステル化合物;ノルボルネン、テトラシクロドデセン等のエチレン性二重結合を有する脂環式炭化水素化合物などを挙げることができる。又、前記カルボン酸にエステル置換する酸安定な非極性置換基の例としては、メチル基、エチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、2−アダマンチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基等を挙げる
ことができる。
Furthermore, as a monomer that contains a repeating unit (C) having a non-polar substituent for adjusting solubility in a resist solvent or an alkali developer, which is contained as necessary, specifically, for example, styrene, Styrenes such as α-methylstyrene and P-methylstyrene; acrylic acid, methacrylic acid, trifluoromethylacrylic acid, norbornene carboxylic acid, 2-trifluoromethyl norbornene carboxylic acid, carboxytetracyclo [4.4.0.1 2,5.1 7,10 ] ester compounds in which an acid-stable nonpolar group is substituted for a carboxylic acid having an ethylenic double bond such as dodecyl methacrylate; having an ethylenic double bond such as norbornene or tetracyclododecene An alicyclic hydrocarbon compound etc. can be mentioned. Examples of acid-stable nonpolar substituents that are ester-substituted to the carboxylic acid include methyl group, ethyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, isobornyl group, and tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl. group, 2-adamantyl group, and a tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl group.

これらのモノマーは、繰り返し単位(A)、(B)及び(C)のそれぞれについて1種類若しくは2種類以上を混合して用いることができ、得られるレジスト用ポリマー中の各繰り返し単位の組成比は、レジストとしての基本性能を損なわない範囲で選択することができる。即ち、一般に、繰り返し単位(A)は10〜70モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましい。又、繰り返し単位(B)の組成比は30〜90モル%であることが好ましく、40〜90モル%であることがより好ましいが、同一の極性基を有するモノマー単位については、70モル%以下とすることが好ましい。更に、繰り返し単位(C)の組成比は、0〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%の範囲で選択することが望ましい。   These monomers can be used by mixing one type or two or more types for each of the repeating units (A), (B) and (C), and the composition ratio of each repeating unit in the resulting resist polymer is The basic performance as a resist can be selected within a range not impairing. That is, in general, the repeating unit (A) is preferably 10 to 70 mol%, and more preferably 10 to 60 mol%. The composition ratio of the repeating unit (B) is preferably 30 to 90 mol%, more preferably 40 to 90 mol%, but for monomer units having the same polar group, 70 mol% or less. It is preferable that Furthermore, the composition ratio of the repeating unit (C) is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 0 to 40 mol%.

又、上記のようにして得られた共重合体を、多層レジストの下層塗膜や反射防止膜用のポリマーとして使用する場合は、レジスト用ポリマーの構造から、上記酸で分解してアルカリ可溶性になる繰り返し単位(A)を除いた構造のポリマーが使用される。共重合体中の各繰り返し単位の組成比は、塗膜の使用目的により異なるため一概には規定できないが、一般に、繰り返し単位(B)の組成比は10〜100モル%の範囲から選択され、繰り返し単位(C)の組成比は0〜90モル%の範囲から選択される。   In addition, when the copolymer obtained as described above is used as a polymer for a lower layer coating film or an antireflection film of a multilayer resist, it is decomposed with the acid from the resist polymer structure to be alkali-soluble. A polymer having a structure excluding the repeating unit (A) is used. Since the composition ratio of each repeating unit in the copolymer varies depending on the intended use of the coating film, it cannot be defined unconditionally, but in general, the composition ratio of the repeating unit (B) is selected from the range of 10 to 100 mol%, The composition ratio of the repeating unit (C) is selected from the range of 0 to 90 mol%.

尚、本発明の共重合体を反射防止膜として使用する場合は、架橋点と、フォトリソグラフィーにおいて照射された放射線を吸収する構造とを含む必要があり、架橋点としては、水酸基、アミノ基、エポキシ基などの、エステル結合やウレタン結合等により架橋可能な反応性の置換基が挙げられる。架橋点となる反応性置換基を含有するモノマーとしては、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン等のヒドロキシスチレン類の他、これまで例示してきた重合性化合物に上記水酸基、アミノ基、エポキシ基などの反応性置換基が置換したモノマーを適宜用いることができる。   In addition, when using the copolymer of the present invention as an antireflection film, it is necessary to include a crosslinking point and a structure that absorbs radiation irradiated in photolithography. Examples of the crosslinking point include a hydroxyl group, an amino group, A reactive substituent that can be cross-linked by an ester bond, a urethane bond, or the like, such as an epoxy group, can be used. Examples of the monomer containing a reactive substituent as a crosslinking point include hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene and m-hydroxystyrene, and the above-described polymerizable compounds such as the hydroxyl group, amino group, and epoxy group. A monomer substituted with a reactive substituent can be used as appropriate.

上記放射線を吸収する構造は、使用する放射線の波長により異なるが、例えばArFエキシマレーザー光に対しては、ベンゼン環及びその類縁体を含む構造が好適に用いられる。この様な構造を含むモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレンなどのスチレン類及びその誘導体;置換又は非置換のフェニル(メタ)アクリレート、置換又は非置換のナフタレン(メタ)アクリレート、置換又は非置換のアントラセンメチル(メタ)アクリレート等のエチレン性二重結合を有する芳香族含有エステル類などを挙げることができる。この放射線を吸収する構造を有するモノマーは、極性基の有無により前記繰り返し単位(B)又は(C)のどちらとして導入されても良いが、放射線を吸収する構造を有するモノマーとしての組成比は10〜100モル%の範囲から選択されることが好ましい。   Although the structure which absorbs the said radiation changes with wavelengths of the radiation to be used, for example with respect to ArF excimer laser light, the structure containing a benzene ring and its analog is used suitably. Examples of the monomer having such a structure include styrenes such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and derivatives thereof; substituted or unsubstituted phenyl (meth) acrylate, Examples thereof include aromatic-containing esters having an ethylenic double bond such as substituted or unsubstituted naphthalene (meth) acrylate and substituted or unsubstituted anthracenemethyl (meth) acrylate. The monomer having a structure that absorbs radiation may be introduced as either the repeating unit (B) or (C) depending on the presence or absence of a polar group, but the composition ratio as a monomer having a structure that absorbs radiation is 10 It is preferably selected from the range of ˜100 mol%.

本発明の共重合体を製造する際の重合反応に用いる重合開始剤としては、一般にラジカル発生剤として用いられているものであれば特に制限されないが、例えば2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、4,4'−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサノエート等の有機過酸化物を単独もしくは混合して用いることができる。重合開始剤の使用量は、重合反応に用いる原料モノマーや、連鎖移動剤の種類、量及び重合温度や重合溶媒等の重合条件により異なるので一概に規定することはできないが、一般に、連鎖移動剤1モルに対して0.01〜10モル、好ましくは0.1〜5モルの範囲から選択される。   The polymerization initiator used in the polymerization reaction for producing the copolymer of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a radical generator. For example, 2,2′-azobisisobutyro Nitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 4,4′-azobis (4- Azo compounds such as cyanovaleric acid), decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, succinic acid peroxide, tert-butylperoxy-2- An organic peroxide such as ethyl hexanoate can be used alone or in combination. The amount of the polymerization initiator used depends on the raw material monomer used in the polymerization reaction, the type and amount of the chain transfer agent, and the polymerization conditions such as the polymerization temperature and the polymerization solvent. It is selected from the range of 0.01 to 10 mol, preferably 0.1 to 5 mol, relative to 1 mol.

本発明の共重合体を製造する際の重合方法としては溶液重合が好ましく、原料モノマー、重合開始剤及び連鎖移動剤を重合溶媒に溶解した状態でラジカル共重合させることが好ましい。溶液重合は、例えば、全てのモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤を重合溶媒に溶解して重合温度に加熱するいわゆる一括重合法や、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤の一部もしくは全てを重合温度に加熱した重合系内に滴下するいわゆる滴下重合法などにより実施することができる。   As a polymerization method for producing the copolymer of the present invention, solution polymerization is preferable, and radical copolymerization is preferably performed in a state in which a raw material monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent are dissolved in a polymerization solvent. Solution polymerization includes, for example, a so-called batch polymerization method in which all monomers, a polymerization initiator, and a chain transfer agent are dissolved in a polymerization solvent and heated to a polymerization temperature, or some or all of the monomers, polymerization initiator, and chain transfer agent are It can be carried out by a so-called drop polymerization method in which the solution is dropped into a polymerization system heated to the polymerization temperature.

重合反応に用いる溶媒としては、原料モノマー、得られた共重合体、重合開始剤及び連鎖移動剤を安定して溶解しうる溶媒であれば特に制限されない。重合溶媒の具体的な例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、グライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等のエーテルエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができ、これらを単独又は混合して用いることができる。重合溶媒の使用量には特に制限はないが、通常、モノマー1重量部に対して0.5〜20重量部、好ましくは1〜10重量部である。溶媒の使用量があまりに少なすぎるとモノマー又は共重合体が析出する場合があり、多すぎると重合反応の速度が不十分となる場合がある。   The solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as the solvent can stably dissolve the raw material monomer, the obtained copolymer, the polymerization initiator, and the chain transfer agent. Specific examples of the polymerization solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl amyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, glyme and propylene glycol monomethyl ether; esters such as ethyl acetate and ethyl lactate; propylene glycol methyl Examples include ether esters such as ether acetate, and lactones such as γ-butyrolactone, and these can be used alone or in combination. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of a polymerization solvent, Usually, it is 0.5-20 weight part with respect to 1 weight part of monomers, Preferably it is 1-10 weight part. If the amount of the solvent used is too small, the monomer or copolymer may be precipitated, and if it is too large, the rate of the polymerization reaction may be insufficient.

又、重合の反応条件は特に制限されないが、一般に反応温度は60℃〜100℃程度、反応時間は1時間〜20時間程度が好ましい。   The polymerization reaction conditions are not particularly limited, but in general, the reaction temperature is preferably about 60 ° C to 100 ° C, and the reaction time is preferably about 1 hour to 20 hours.

上記重合反応により得られた重合体は、重合反応液を貧溶媒単独、若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒に滴下して析出させ、更に必要に応じて洗浄することにより、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらの反応残渣物等の不要物を除去し、精製することができる。貧溶媒としては、得られた共重合体が溶解しない溶媒であれば特に制限されないが、例えば、水やメタノール、イソプロパノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素類等を単独もしくは混合して用いることができる。又、良溶媒としては、モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらの反応残渣物が溶解する溶媒であれば特に制限されないが、製造工程の管理上、重合溶媒と同じものが好ましい。   The polymer obtained by the above polymerization reaction is prepared by dropping the polymerization reaction liquid into a poor solvent alone or a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent, and further washing as necessary to obtain unreacted monomers and oligomers. In addition, unnecessary substances such as a polymerization initiator, a chain transfer agent, and a reaction residue thereof can be removed and purified. The poor solvent is not particularly limited as long as the obtained copolymer does not dissolve, but for example, water, alcohols such as methanol and isopropanol, saturated hydrocarbons such as hexane and heptane, etc. are used alone or in combination. Can be used. The good solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which a monomer, an oligomer, a polymerization initiator, a chain transfer agent, and these reaction residues are dissolved, but the same solvent as the polymerization solvent is preferable in terms of management of the production process.

上記のようにして得られた本発明の共重合体の使用形態は特に限定されないが、半導体リソグラフィーにおける塗膜形成用ポリマーとして使用する場合は、通常、塗膜形成用の溶媒に溶解して使用される。精製後の共重合体には精製時に用いた溶媒が含まれているため、減圧乾燥したのち塗膜形成用の溶媒に溶解するか、若しくはそのまま塗膜形成用の溶媒ないし重合溶媒等の良溶媒に一旦溶解した後、必要に応じて塗膜形成用の溶媒を供給しながら、その他の溶媒を減圧下で留去するなどして塗膜形成用溶液に仕上げることができる。   The use form of the copolymer of the present invention obtained as described above is not particularly limited, but when used as a film-forming polymer in semiconductor lithography, it is usually used by dissolving in a solvent for film-forming. Is done. Since the copolymer after purification contains the solvent used for purification, it can be dried under reduced pressure and then dissolved in a solvent for forming a coating film, or a good solvent such as a solvent for forming a coating film or a polymerization solvent as it is Then, the solvent for forming a coating film is supplied as necessary, and the other solvent can be distilled off under reduced pressure to finish the coating film forming solution.

上記塗膜形成用の溶媒としては、共重合体を溶解するものであれば特に制限されないが、通常、沸点、半導体基板やその他の塗布膜への影響、リソグラフィーに用いられる放射線の吸収を勘案して選択される。塗膜形成用に一般的に用いられる溶媒の例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルアミルケトン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン等の溶媒が挙げられる。溶媒の使用量は特に制限されないが、通常、共重合体1重量部に対して1重量部〜20重量部の範囲である。   The solvent for forming the coating film is not particularly limited as long as it dissolves the copolymer. However, usually considering the boiling point, the influence on the semiconductor substrate and other coating films, and the absorption of radiation used in lithography. Selected. Examples of solvents generally used for forming a coating film include solvents such as propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl amyl ketone, γ-butyrolactone, and cyclohexanone. Although the usage-amount of a solvent is not restrict | limited in particular, Usually, it is the range of 1 weight part-20 weight part with respect to 1 weight part of copolymers.

本発明の共重合体をレジスト用ポリマーとして用いる場合は、この塗膜形成用溶液に、感放射線性酸発生剤、及び、放射線に暴露されない部分への酸の拡散を防止するための含窒素化合物等の酸拡散制御剤を添加して、レジスト組成物に仕上げることができる。感放射線性酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物等、一般的にレジスト用原料として使用されているものを用いることができる。又、レジスト組成物には、更に必要に応じて、溶解抑止剤、増感剤、染料等レジスト用添加剤として慣用されている化合物を添加することができる。   When the copolymer of the present invention is used as a resist polymer, a radiation-sensitive acid generator and a nitrogen-containing compound for preventing acid diffusion to a portion not exposed to radiation are added to the coating film-forming solution. An acid diffusion control agent such as the above can be added to finish the resist composition. As the radiation-sensitive acid generator, those generally used as a resist raw material such as an onium salt compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, a sulfonimide compound, and a disulfonyldiazomethane compound can be used. In addition, compounds that are commonly used as resist additives such as dissolution inhibitors, sensitizers, and dyes can be added to the resist composition as necessary.

レジスト組成物中の各成分(レジスト溶媒を除く)の配合比は特に制限されないが、一般に、ポリマー濃度10〜50質量%、感放射線性酸発生剤0.1〜10質量%、酸拡散制御剤0.001〜10質量%の範囲から選択される。   The compounding ratio of each component (excluding the resist solvent) in the resist composition is not particularly limited. Generally, the polymer concentration is 10 to 50% by mass, the radiation sensitive acid generator is 0.1 to 10% by mass, and the acid diffusion controller. It is selected from the range of 0.001 to 10% by mass.

又、得られた本発明の共重合体を反射防止膜として使用する場合は、単独もしくはポリマー間の架橋が可能な二官能以上のイソシアネート、アミン、エポキシド等と混合して使用される。   In addition, when the obtained copolymer of the present invention is used as an antireflection film, it is used alone or mixed with bifunctional or higher functional isocyanate, amine, epoxide or the like capable of crosslinking between polymers.

次に、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、得られた共重合体の平均共重合組成は13C−NMRの測定結果により求めた。又、重量平均分子量Mw及び分散度Mw/Mnはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定結果より求めた。
参考例1
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is further demonstrated, this invention is not limited to these Examples. In addition, the average copolymer composition of the obtained copolymer was calculated | required from the measurement result of 13 C-NMR. The weight average molecular weight Mw and the degree of dispersion Mw / Mn were determined from the measurement results of gel permeation chromatography (GPC).
Reference example 1

5−メチル−4−オキサトリシクロ[5,2,1,02,6]デカ−8−エン−3−オン(原料化合物)の合成:
攪拌機能付きオートクレーブにα−アンゲリカラクトン392g、ジシクロペンタジエン397g、トリエチルアミン1.9gを投入し、155〜160℃で約7時間反応させた。反応液を単蒸留して重質分を除いたのち、得られた留出液を長さ18cmのガラス充填塔を用いて圧力0.3Kpa、ボトム温度130℃以下で精密蒸留し、チオール化合物の原料となる5−メチル−4−オキサトリシクロ[5,2,1,02,6]デカ−8−エン−3−オンを651g得た。得られた原料化合物のガスクロ純度は99%以上であった。尚、上記の反応は以下のスキームで表される。
Synthesis of 5-methyl-4-oxa-tricyclo [5,2,1,0 2,6] dec-8-en-3-one (starting compound):
Into an autoclave with a stirring function, 392 g of α-angelica lactone, 397 g of dicyclopentadiene and 1.9 g of triethylamine were added and reacted at 155 to 160 ° C. for about 7 hours. After the reaction solution was simply distilled to remove heavy components, the obtained distillate was precisely distilled at a pressure of 0.3 Kpa and a bottom temperature of 130 ° C. or less using a glass packed tower having a length of 18 cm. raw material to become 5-methyl-4-oxa-tricyclo [5,2,1,0 2,6] to obtain 651g of dec-8-en-3-one. The gas chromatographic purity of the obtained raw material compound was 99% or more. The above reaction is represented by the following scheme.

8−又は9−メルカプト−5−メチル−4−オキサトリシクロ[5,2,1,02,6]デカン−3−オンの製造:
次式で表される表題化合物を以下のようにして製造した。
8- or 9-mercapto-5-methyl-4-oxatricyclo [5,2,1,0 2,6] decan-3-one:
The title compound represented by the following formula was prepared as follows.

攪拌子、温度計、コンデンサーを備えた四つ口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた原料化合物20g(122mmol)、チオ酢酸11.1g(146mmol)、1,4−ジオキサン60g及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル6g(37mmol)を投入し、70℃で8時間加熱した。更に反応液にメタノール60g及びパラトルエンスルホン酸一水和物7.0g(37mmol)を投入して、還流下で8時間攪拌した。その後、反応液を室温に戻し、飽和炭化水素ナトリウム水溶液で洗浄し、酢酸エチルで抽出を行った。得られた有機相を抜き出しエバポレーターで溶剤及び軽質分を除去した後、減圧蒸留を行って目的とする新規チオール化合物である8−メルカプト−5−メチル−4−オキサトリシクロ[5,2,1,02,6]デカン−3−オン及び9−メルカプト−5−メチル−4−オキサトリシクロ[5,2,1,02,6]デカン−3−オンの混合物(以下、「MAGL」と記す。)を得た。反応スキームは以下の通りである。 In a four-necked round bottom flask equipped with a stirrer, thermometer and condenser, under a nitrogen atmosphere, 20 g (122 mmol) of the raw material compound obtained in Reference Example 1, 11.1 g (146 mmol) of thioacetic acid, 1,4-dioxane 60 g and 2,2′-azobisisobutyronitrile 6 g (37 mmol) were added and heated at 70 ° C. for 8 hours. Further, 60 g of methanol and 7.0 g (37 mmol) of paratoluenesulfonic acid monohydrate were added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 8 hours under reflux. Thereafter, the reaction solution was returned to room temperature, washed with a saturated aqueous sodium hydrocarbon solution, and extracted with ethyl acetate. The obtained organic phase was extracted and the solvent and light components were removed with an evaporator, followed by distillation under reduced pressure, and 8-mercapto-5-methyl-4-oxatricyclo [5,2,1 which is the target novel thiol compound. , 0 2,6] decan-3-one and 9-mercapto-5-methyl-4-oxatricyclo [5,2,1,0 2,6] decane-3-mixture of one (hereinafter, "MAGL" Was obtained.) The reaction scheme is as follows.

尚、得られたMAGLは以下の分析により構造解析を行い、4種類の異性体が含まれることを確認した。又、そのガスクロ純度(4種合計)は97%であった。
・ マススペクトル(GC−MS)
m/z:198(M)・ 13C−NMRスペクトル(CDCl溶媒)
δ(ppm):177.4(C=O)、176.9(C=O)、176.8(C=O)、176.7(C=O)、81.0(CH)、80.4(CH)、76.4(CH)、75.5(CH)、51.5〜30.4(m)、23.0(CH)、22.9(CH)、22.4(CH)、22.3(CH
・ FT−IR(cm−1):3000〜2900(脂肪族CH、伸縮)、2558(S−H、伸縮)、1760(ラクトンC=O、伸縮)
The obtained MAGL was subjected to structural analysis by the following analysis, and it was confirmed that four kinds of isomers were contained. The gas chromatographic purity (total of 4 types) was 97%.
・ Mass spectrum (GC-MS)
m / z: 198 (M + ) · 13 C-NMR spectrum (CDCl 3 solvent)
δ (ppm): 177.4 (C═O), 176.9 (C═O), 176.8 (C═O), 176.7 (C═O), 81.0 (CH), 80. 4 (CH), 76.4 (CH), 75.5 (CH), 51.5-30.4 (m), 23.0 (CH 3 ), 22.9 (CH 3 ), 22.4 ( CH 3 ), 22.3 (CH 3 )
-FT-IR (cm < -1 >): 3000-2900 (aliphatic CH, expansion-contraction), 2558 (SH, expansion-contraction), 1760 (lactone C = O, expansion-contraction)

下記構造式で示される共重合体1の製造:
次式で表される表題化合物を以下のようにして製造した。
Production of copolymer 1 represented by the following structural formula:
The title compound represented by the following formula was prepared as follows.

撹拌器、温度計、コンデンサーを備えたフラスコに、窒素雰囲気下、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と記す)を76g投入し、撹拌しながら約80℃に加熱した。別の容器にγ−ブチロラクトン−2−イルメタクリレート(以下、「GBLM」と記す)29g、tert−ブチルメタクリレート(以下、「TBMA」と記す)24g、MEK155g、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.82g、及び、連鎖移動剤として 実施例1で得られたMAGL3.3gを入れて混合溶液を調整し、4時間かけて先のフラスコ中に滴下して重合させた。原料モノマー及び連鎖移動剤の仕込み比を表1に示した。全量滴下後、フラスコを80℃に保持したまま2時間熟成し、室温まで冷却した。得られた重合液をメタノールに投入し、析出した沈殿物を濾過した。メタノール洗浄及び濾過を更に2回繰り返して未反応単体を除去し、得られた沈殿物を真空乾燥機で乾燥させて白色固体(共重合体1)20gを得た。得られた共重合体中の、チオール化合物由来の末端構造の含有量を13C−NMR測定により求めたところ、共重合体中に含まれるモノマー単位の総数に対して2.6モル%であった。 76 g of methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as “MEK”) was charged into a flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser under a nitrogen atmosphere, and heated to about 80 ° C. while stirring. In a separate container, 29 g of γ-butyrolactone-2-yl methacrylate (hereinafter referred to as “GBLM”), 24 g of tert-butyl methacrylate (hereinafter referred to as “TBMA”), MEK 155 g, dimethyl-2,2′-azobisiso 0.82 g of butyrate and 3.3 g of MAGL obtained in Example 1 were added as a chain transfer agent to prepare a mixed solution, which was dropped into the previous flask and polymerized over 4 hours. The feed ratios of the raw material monomer and the chain transfer agent are shown in Table 1. After dropping the whole amount, the flask was aged for 2 hours while being kept at 80 ° C., and cooled to room temperature. The obtained polymerization liquid was put into methanol, and the deposited precipitate was filtered. Methanol washing and filtration were further repeated twice to remove unreacted simple substances, and the resulting precipitate was dried with a vacuum dryer to obtain 20 g of a white solid (Copolymer 1). When the content of the terminal structure derived from the thiol compound in the obtained copolymer was determined by 13 C-NMR measurement, it was 2.6 mol% based on the total number of monomer units contained in the copolymer. It was.

又、得られた共重合体1をプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と記す)に溶解して20%溶液とし、あらかじめ1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン処理したシリコンウエハーにスピンコートしたのち、110℃で90秒間ベークして膜厚1.5μmの塗膜を形成した。得られた塗膜について、ダイプラ・ウインテス製SAICAS CN−20型を用い、定荷重モードにて塗膜の剥離強度及び剥離モードを測定した。得られた共重合体1の物性及び塗膜の剥離強度・剥離モードの測定結果を表2に示した。
比較例1
Further, the obtained copolymer 1 was dissolved in propylene glycol methyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”) to form a 20% solution, and 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane in advance. The treated silicon wafer was spin coated and baked at 110 ° C. for 90 seconds to form a coating film having a thickness of 1.5 μm. About the obtained coating film, the peeling strength and peeling mode of the coating film were measured in the constant load mode using the Daipura-Wintes SAICAS CN-20 type | mold. Table 2 shows the physical properties of the obtained copolymer 1 and the measurement results of the peel strength and peel mode of the coating film.
Comparative Example 1

下記構造式で示される共重合体2の製造:
次式で表される表題化合物を以下のようにして製造した。
Production of copolymer 2 represented by the following structural formula:
The title compound represented by the following formula was prepared as follows.

実施例2において、単量体としてGBLMの代わりに5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(以下、「NLM」と記す)33gと、TBMAの代わりに2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート(以下、「MAM」と記す)45g及び、連鎖移動剤としてMAGLの代わりにα−メルカプト−γ−ブチロラクトン(以下、「AMBL」と記す)を使用し、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートの仕込量を0.75に変更し、実施例2と同様な操作を行い、白色固体(共重合体2)62gを得た。原料モノマー及び連鎖移動剤の仕込み比を表1に、又、得られた共重合体2の性状及び塗膜の剥離強度、剥離モードを表2に示した。
比較例2
In Example 2, 33 g of 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (hereinafter referred to as “NLM”) instead of GBLM as a monomer, and 2-methyl-2-adamantyl methacrylate (instead of TBMA) Hereinafter, 45 g of “MAM”) and α-mercapto-γ-butyrolactone (hereinafter referred to as “AMBL”) are used as a chain transfer agent instead of MAGL, and dimethyl-2,2′-azobisisobuty The rate charge was changed to 0.75 and the same operation as in Example 2 was performed to obtain 62 g of a white solid (copolymer 2). Table 1 shows the charging ratio of the raw material monomer and the chain transfer agent, and Table 2 shows the properties of the obtained copolymer 2, the peeling strength of the coating film, and the peeling mode.
Comparative Example 2

実施例2において、連鎖移動剤として2−メルカプトエタノール(以下、「MEO」と記す)1.06gを用いた以外はそれぞれ同様の手順により重合を行い、白色固体(共重合体3)を得た。原料モノマー及び連鎖移動剤の仕込み比を表1に、又、得られた共重合体3の性状及び塗膜の剥離強度、剥離モードを表2に示した。
比較例3
In Example 2, polymerization was carried out by the same procedure except that 1.06 g of 2-mercaptoethanol (hereinafter referred to as “MEO”) was used as a chain transfer agent to obtain a white solid (Copolymer 3). . Table 1 shows the charging ratio of the raw material monomer and the chain transfer agent, and Table 2 shows the properties of the obtained copolymer 3, the peeling strength of the coating film, and the peeling mode.
Comparative Example 3

比較例1において、連鎖移動剤としてMEO0.53gを用いた以外はそれぞれ同様の手順により重合を行い、白色固体(共重合体4)を得た。原料モノマー及び連鎖移動剤の仕込み比を表1に、又、得られた共重合体4の性状及び塗膜の剥離強度、剥離モードを表2に示した。 In Comparative Example 1 , polymerization was carried out by the same procedure except that 0.53 g of MEO was used as a chain transfer agent to obtain a white solid (copolymer 4). The charge ratios of the raw material monomer and the chain transfer agent are shown in Table 1, and the properties of the obtained copolymer 4, the peel strength of the coating film, and the peel mode are shown in Table 2.

これらの結果が示すように、本発明の共重合体は、剥離強度が従来技術と比較して飛躍的に向上しており、基板密着性に非常に優れることがわかる。   As these results show, the copolymer of the present invention has a remarkably improved peel strength as compared with the prior art, and is found to be very excellent in substrate adhesion.

本発明により、半導体の製造における極微細なパターン形成において、基板との密着性が高くパターン倒れが少ないレジストパターンを得るための塗膜形成用ポリマーとして好適な、新規な共重合体及び該共重合体を製造する方法、並びに、これらの塗膜形成用ポリマーとして好適な共重合体の製造における連鎖移動剤として有用な新規チオール化合物が提供される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a novel copolymer suitable as a coating film-forming polymer for obtaining a resist pattern having high adhesion to a substrate and less pattern collapse in the formation of an extremely fine pattern in semiconductor production, and the copolymer Provided are novel thiol compounds useful as chain transfer agents in the production of copolymers and the production of copolymers suitable as these coating-forming polymers.

Claims (7)

下記式(1−b)The following formula (1-b)

(式中、R(Wherein R 1 〜R~ R 6 のうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。)Any one of them represents a thiol group, the other each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Y represents a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, n represents an integer of 1 or 2, Two Y at n = 2 may be the same or different. )
で表されるチオール化合物を連鎖移動剤として使用し、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物をラジカル共重合させることにより得られることを特徴とする共重合体。A copolymer obtained by radically copolymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond, using a thiol compound represented by the formula:
連鎖移動剤残基として、高分子鎖末端にγラクトン環構造を有することを特徴とする請求項1に記載の共重合体。   The copolymer according to claim 1, which has a γ-lactone ring structure at a polymer chain terminal as a chain transfer agent residue. 半導体リソグラフィーにおける塗膜形成用ポリマーとして用いられる請求項1に記載の共重合体。   The copolymer according to claim 1, which is used as a polymer for forming a coating film in semiconductor lithography. 少なくとも酸によって分解してアルカリ現像液に可溶となる構造を有する繰り返し単位と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位を有し、レジスト用ポリマーとして用いられる請求項に記載の共重合体。 4. The resist unit according to claim 3 , wherein the resist unit has at least a repeating unit having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer, and a repeating unit having a polar group for enhancing adhesion to a semiconductor substrate. The copolymer described. レジスト層の下層を形成する反射防止膜用として用いられる請求項に記載の共重合体。 The copolymer according to claim 3, which is used as an antireflection film for forming a lower layer of a resist layer. エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物をラジカル共重合させて共重合体を製造する方法において、下記式(1−b)In a method for producing a copolymer by radical copolymerization of two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond, the following formula (1-b)

(式中、R(Wherein R 1 〜R~ R 6 のうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。)Any one of them represents a thiol group, the other each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Y represents a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, n represents an integer of 1 or 2, Two Y at n = 2 may be the same or different. )
で表されるチオール化合物を連鎖移動剤として使用することを特徴とする共重合体の製造方法。The manufacturing method of the copolymer characterized by using the thiol compound represented by these as a chain transfer agent.
下記式(1−b)

(式中、R〜Rのうち何れか1つはチオール基を、他は各々独立して水素原子、メチル基又はエチル基を、Yはメチレン基、ジメチレン基又は酸素原子を、nは1又は2の整数をそれぞれ表し、n=2における二つのYは各々同じでも異なっていてもよい。)
で表される新規チオール化合物。
The following formula (1-b)

(In the formula, any one of R 1 to R 6 is a thiol group, the other is independently a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Y is a methylene group, a dimethylene group or an oxygen atom, and n is Each represents an integer of 1 or 2, and the two Y's at n = 2 may be the same or different.)
A novel thiol compound represented by
JP2003356410A 2003-10-16 2003-10-16 Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound Expired - Fee Related JP4344212B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003356410A JP4344212B2 (en) 2003-10-16 2003-10-16 Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003356410A JP4344212B2 (en) 2003-10-16 2003-10-16 Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2005120214A JP2005120214A (en) 2005-05-12
JP2005120214A5 JP2005120214A5 (en) 2005-11-24
JP4344212B2 true JP4344212B2 (en) 2009-10-14

Family

ID=34613667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003356410A Expired - Fee Related JP4344212B2 (en) 2003-10-16 2003-10-16 Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4344212B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010096615A2 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 Brewer Science Inc. Acid-sensitive, developer-soluble bottom anti-reflective coatings

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005120214A (en) 2005-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5494714B2 (en) Chemically amplified resist composition
JP5194375B2 (en) Salt for acid generator of chemically amplified resist composition
JP5012073B2 (en) Photoresist composition
JP5061484B2 (en) Salt for acid generator of chemically amplified resist composition
US7411097B2 (en) Thiol compound, copolymer and method for producing the copolymer
KR100526736B1 (en) Lactone Ring-Containing (Meth)acrylate, Polymer Thereof, Resist Composition and Patterning Process
JP5227848B2 (en) Chemically amplified resist composition and chemically amplified resist composition for immersion exposure
JP2004323704A (en) (meth)acrylate for synthesizing polymer for photoresist, and its manufacturing method
KR101124184B1 (en) A preparation process of copolymer for semiconductor lithography and a copolymer for semiconductor lithography available by this process
EP1352904B1 (en) (meth)acrylate esters, starting alcohols for the preparation thereof, processes for preparing both, polymers of the esters, chemically amplifiable resist compositions, and method for forming patterns
US8119321B2 (en) Resist polymer solution and process for producing the same
EP1354897B1 (en) Polymer for photoresist and resin compositions therefor
JP4315756B2 (en) (Co) polymer, resist composition, and pattern forming method
US6462158B1 (en) Polymerizable compounds having norbornanelactone structure and polymers
JP4368593B2 (en) Thiol compound, copolymer and method for producing copolymer
JP4488906B2 (en) Method for producing polymer compound for photoresist
JP4344212B2 (en) Copolymer, production method of copolymer and novel thiol compound
JP3679404B2 (en) Chain transfer agent, copolymer and method for producing copolymer using novel thiol compound
JP4236423B2 (en) Polymer, resist composition, and pattern forming method
JP2003221403A (en) Method for manufacturing polymer for photoresist
JP3803932B1 (en) Method for producing resin solution for photoresist
JP4270959B2 (en) Polymer, resist composition, and pattern forming method
JP3818454B1 (en) Method for producing resin solution for photoresist
JP5250495B2 (en) Method for producing a copolymer for photoresist
WO2024070091A1 (en) Onium salt, photoacid generator, polymer, resist composition, and method for manufacturing device using said resist composition

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050930

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080722

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090623

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090710

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120717

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4344212

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120717

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130717

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees