JPH08334901A - Chemical amplification positive resist material - Google Patents

Chemical amplification positive resist material

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JPH08334901A
JPH08334901A JP8094846A JP9484696A JPH08334901A JP H08334901 A JPH08334901 A JP H08334901A JP 8094846 A JP8094846 A JP 8094846A JP 9484696 A JP9484696 A JP 9484696A JP H08334901 A JPH08334901 A JP H08334901A
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polysiloxane
resist material
trimethylsilyl
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勝也 竹村
Junji Tsuchiya
純司 土谷
Toshinobu Ishihara
俊信 石原
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To obtain a resist material having high sensitivity and high resolution, excellent in applicability to a process and ensuring improved shelf stability by incorporating polysiloxane having terminal silanol groups each protected with a trimethylsilyl group and represented by a specified formula and an acid generating agent. CONSTITUTION: This resist material contains polysiloxane having terminal silanol groups each protected with a trimethylsilyl group and represented by the formula and an acid generating agent. The polysiloxane is obtd., e.g., as follows; p-methoxybenzyltrichlorosilane is hydrolyzed, a condensation product of the resultant hydrolyzate is further thermally condensed, the silanol groups of the resultant polysiloxane are trimethylsilylated with trimethylsilyl iodide, trimethylsilyl groups are substd. for methyl groups of methoxy groups, phenolic hydroxyl groups are produced by hydrolysis, a part of hydrogen atoms of the hydroxyl groups are trimethylsilylated, hydrogen atoms of the remaining silanol groups are trimethylsilylated and acid-unstable groups are substd. for a part of the remaining phenolic hydroxyl groups.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遠紫外線、電子
線、X線等の高エネルギー線に対して高い感度を有し、
アルカリ水溶液で現像することによりレジストパターン
を形成することができる、微細加工技術に適した化学増
幅ポジ型レジスト材料に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention has a high sensitivity to high energy rays such as deep ultraviolet rays, electron beams, and X-rays,
The present invention relates to a chemically amplified positive type resist material suitable for a fine processing technique, which can form a resist pattern by developing with an alkaline aqueous solution.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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
が求められているなか、次世代の微細加工技術として遠
紫外線リソグラフィが有望視されている。遠紫外線リソ
グラフィは、0.3〜0.4μmの加工も可能であり、
光吸収の小さいレジスト材料を用いた場合、基板に対し
て垂直に近い側壁を有するパターンの形成が可能とな
る。また、一括にパターンを転写することができるため
に、電子線リソグラフィよりもスループットの点で有利
である。近年、遠紫外線の光源として高輝度なKrFエ
キシマレーザーを利用する技術が注目されており、これ
が量産技術として用いられるためには、光吸収が低く、
高感度なレジスト材料が要望されている。
2. Description of the Related Art LSI to be Solved
With the higher integration and higher speed, the finer pattern rule is required, and far-ultraviolet lithography is expected as a next-generation fine processing technology. Far-ultraviolet lithography can also process 0.3-0.4 μm,
When a resist material having low light absorption is used, it becomes possible to form a pattern having a side wall that is nearly vertical to the substrate. In addition, since the patterns can be transferred at one time, it is more advantageous than electron beam lithography in terms of throughput. In recent years, a technique using a high-intensity KrF excimer laser as a light source for far-ultraviolet rays has been attracting attention, and its light absorption is low in order to be used as a mass production technique.
There is a demand for a highly sensitive resist material.

【0003】このような点から近年開発された酸を触媒
として化学増幅(chemicalamplifica
tion)を行うレジスト材料〔例えば、リュー(Li
u)ら、ジャーナル オブ バキューム サイエンス
アンド テクノロジー(J.Vac.Sci.Tech
nol.)、第B6巻、第379頁(1988)〕は、
従来の高感度レジスト材料と同等以上の感度を有し、し
かも解像性、ドライエッチング耐性も高く、優れた特徴
を有した遠紫外線リソグラフィに特に有望なレジスト材
料である。
From such a point, chemical amplification (chemical amplifier) has recently been developed using an acid as a catalyst.
resist material [eg Liu (Li
u) et al., Journal of Vacuum Science
And Technology (J. Vac. Sci. Tech.
nol. ), B6, 379 (1988)],
This resist material is particularly promising for deep-UV lithography because it has sensitivity equal to or higher than that of conventional high-sensitivity resist material, and has high resolution and high dry etching resistance.

【0004】この場合、ネガ型レジスト材料としてはシ
プリー(Shipley)社が、ノボラック樹脂とメラ
ミン化合物と酸発生剤とからなる3成分化学増幅レジス
ト材料(商品名:SAL601ER7)を既に商品化し
ているが、化学増幅系のポジ型レジスト材料は未だ商品
化されたものはない。ここで、LSIの製造工程上、配
線やゲート形成などはネガ型レジスト材料で対応できる
が、コンタクトホール形成は、ネガ型レジスト材料を用
いたのではカブリやすいために微細な加工は難しく、ポ
ジ型レジスト材料の方がはるかに適している。
In this case, as a negative resist material, Shipley has already commercialized a three-component chemically amplified resist material (trade name: SAL601ER7) consisting of a novolac resin, a melamine compound and an acid generator. However, no chemically amplified positive resist material has been commercialized yet. Here, in the manufacturing process of an LSI, wiring and gate formation can be handled with a negative resist material, but contact holes are difficult to finely process because a fog is likely to occur if a negative resist material is used. Resist materials are much more suitable.

【0005】そのため、高性能なポジ型レジスト材料が
強く要望されている。従来より、イトー(Ito)ら
は、ポリヒドロキシスチレンの水酸基をtert−ブト
キシカルボニル基(tert−BOC基)で保護したP
BOCSTという樹脂にオニウム塩を加えたポジ型の化
学増幅レジスト材料を開発している。
Therefore, a high-performance positive resist material has been strongly demanded. Conventionally, Ito et al. Have protected P from a hydroxy group of polyhydroxystyrene with a tert-butoxycarbonyl group (tert-BOC group).
We are developing a positive-type chemically amplified resist material in which an onium salt is added to a resin called BOCST.

【0006】しかし、ここで用いているオニウム塩は、
金属成分としてアンチモンを含む〔参考文献:ポリマー
ス イン エレクトロニクス、ACS シンポジウム
シリーズ(Polymers in Electron
ics,ACS Symposium Series)
第242回(アメリカ化学会、ワシントンDC.198
4)、第11頁〕が、一般的に、レジスト材料中の金属
成分は、基板への汚染を避けるという観点により嫌われ
ているものであり、その点において上記PBOCSTレ
ジスト材料はプロセス上好ましいものではない。
However, the onium salt used here is
Contains antimony as a metal component [Reference: Polymers in Electronics, ACS Symposium
Series (Polymers in Electron
ics, ACS Symposium Series)
242nd Meeting (American Chemical Society, Washington DC. 198)
4), page 11], the metal component in the resist material is generally disliked from the viewpoint of avoiding contamination of the substrate. In that respect, the PBOCST resist material is preferable in the process. is not.

【0007】一方、上野らはポリ(p−スチレンオキシ
テトラヒドロピラニル)を主成分とし、酸発生剤を加え
た遠紫外線ポジ型レジスト材料を発表しており(参考;
第36回応用物理学会関連連合講演会、1989年、1
p−k−7)、この化学増幅レジスト材料は高感度で高
解像性であることが知られているが、微細な高アスペク
ト比のパターンを高精度に形成することはパターンの機
械的強度から困難であった。
On the other hand, Ueno et al. Have announced a deep-UV positive resist material containing poly (p-styreneoxytetrahydropyranyl) as a main component and an acid generator (reference;
The 36th Joint Lecture Meeting of Japan Society of Applied Physics, 1989, 1
pk-7), this chemically amplified resist material is known to have high sensitivity and high resolution. However, forming a fine pattern with a high aspect ratio with high precision is not possible because of the mechanical strength of the pattern. It was difficult.

【0008】このように、ノボラック樹脂やポリヒドロ
キシスチレンをベースポリマーとし、遠紫外線、電子線
及びX線に感度を有する化学増幅型レジスト材料は、従
来より数多く発表されているが、いずれも単層であり、
未だ基板段差の問題、基板からの光反射による定在波の
問題、高アスペクト比のパターン形成が困難であるとい
う問題があり、実用に供することが難しいというのが現
状である。
As described above, a large number of chemically amplified resist materials containing novolac resin or polyhydroxystyrene as a base polymer and having sensitivity to deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays have been published so far. And
At present, it is difficult to put it into practical use due to the problems of substrate step, the problem of standing wave due to light reflection from the substrate, and the problem of difficulty in forming a pattern with a high aspect ratio.

【0009】ところで、段差基板上に高アスペクト比の
パターン形成をするには2層レジスト法が一般に優れて
いる。2層レジスト法においてポリシロキサンを用いた
アルカリ現像を行うためには水酸基やカルボキシル基な
どの親水性基を有するポリシロキサンが必要になるが、
このポリシロキサン中にはケイ素原子に直接結合した水
酸基(シラノール基)が残存し、このシラノール基は酸
により架橋反応を生ずるため、化学増幅ポジ型レジスト
材料への適用は困難であった。
By the way, the two-layer resist method is generally excellent for forming a pattern with a high aspect ratio on a stepped substrate. In order to carry out alkali development using polysiloxane in the two-layer resist method, polysiloxane having a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxyl group is required.
A hydroxyl group (silanol group) directly bonded to a silicon atom remains in this polysiloxane, and the silanol group causes a cross-linking reaction by an acid, so that it is difficult to apply it to a chemically amplified positive resist material.

【0010】また、安定なアルカリ可溶性ポリシロキサ
ンとしてはポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサン
があり、その水酸基の一部をtert−BOC基で保護
した材料は、酸発生剤との組み合わせで化学増幅型のシ
リコーン系ポジ型レジスト材料になることが知られてお
り(SPIE Vol.1925(1993)37
7)、アルカリ可溶性ポリシロキサンをベースポリマー
として用いる例、及びアルカリ可溶性ポリシロキサンの
合成方法は、特開平6−118651号、特開平6−1
84311号、特公平5−58446号公報に挙げられ
ている。
As a stable alkali-soluble polysiloxane, there is polyhydroxybenzylsilsesquioxane, and a material in which a part of its hydroxyl groups is protected by a tert-BOC group is a chemically amplified type in combination with an acid generator. It is known to be a silicone-based positive resist material (SPIE Vol. 1925 (1993) 37.
7), an example of using an alkali-soluble polysiloxane as a base polymer, and a method for synthesizing an alkali-soluble polysiloxane are described in JP-A-6-118651 and JP-A-6-6-1.
No. 84311 and Japanese Patent Publication No. 5-58446.

【0011】即ち、ベースポリマーとなる主骨格のポリ
シロキサンの合成は、フェノール性水酸基を保護したク
ロロシランの溶液を水中へ添加するという一般的な加水
分解方法によって行うことができる。上記公報には、ポ
リシロキサンの合成方法として、フェノール性水酸基の
保護にメチル基を用い、例えばp−メトキシベンジルジ
クロロシランの加水分解を行ってp−メトキシベンジル
シルセスキオキサンを得た後に、メチル基を脱離させる
方法が示されている。
That is, the synthesis of the polysiloxane having the main skeleton as the base polymer can be carried out by a general hydrolysis method in which a solution of chlorosilane having a protected phenolic hydroxyl group is added to water. In the above-mentioned publication, as a method for synthesizing polysiloxane, a methyl group is used for protecting a phenolic hydroxyl group, and for example, p-methoxybenzyldichlorosilane is hydrolyzed to obtain p-methoxybenzylsilsesquioxane, and then methyl is used. A method of leaving the group is shown.

【0012】更に詳述すると、特公平5−58446号
公報に記載された方法は、クロロシランを加水分解した
後に、アルカリ存在下、縮合を行うものであるが、この
場合、活性なシラノール基がポリシロキサン中に多く残
存するため、反応終了後も、更に縮合反応が進み、合成
における再現性を得ることができない。
More specifically, the method described in Japanese Patent Publication No. 5-58446 is to hydrolyze chlorosilane and then perform condensation in the presence of an alkali. In this case, the active silanol group is Since a large amount remains in the siloxane, the condensation reaction proceeds even after the reaction is completed, and reproducibility in synthesis cannot be obtained.

【0013】特開平6−184311号公報では、フェ
ノール性水酸基の保護を行ったメチル基の脱離を行う方
法としてメチル基を三臭化ホウ素と反応させた後、加水
分解する方法が採用されているが、この方法は、試薬で
ある三臭化ホウ素の取扱いが困難であること及び反応温
度を極低温にしなければならないこと等により、反応操
作が複雑である。また、この方法により得られたポリシ
ロキサンは、本発明者らの検討によると、レジスト材料
として調製したとき、そのレジスト溶液を保存中にパー
ティクルが多量に発生し、レジスト材料としての使用が
不可能となり、保存安定性が極めて悪いという問題点を
有している。
In Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-184311, a method of reacting a methyl group with boron tribromide and then hydrolyzing it is adopted as a method for removing the methyl group protected with a phenolic hydroxyl group. However, in this method, the reaction operation is complicated because it is difficult to handle the reagent boron tribromide and the reaction temperature must be extremely low. Further, according to the study by the present inventors, the polysiloxane obtained by this method cannot be used as a resist material when it is prepared as a resist material because a large amount of particles are generated during storage of the resist solution. Therefore, there is a problem that storage stability is extremely poor.

【0014】特開平6−118651号公報には、ポリ
シロキサンの縮合反応は、中性条件下、減圧、熱縮合を
行うことが適しており、これにより再現性良く得られる
こと及びフェノール性水酸基を保護したメチル基をトリ
メチルシリルアイオダイドと反応させた後、加水分解を
行うことにより、容易にメチル基を脱離することができ
る旨記載されている。具体的には、例えばフェノール性
水酸基をメチル基で保護したp−メトキシベンジルクロ
ロシランの加水分解を行い、得られたポリシロキサンを
減圧下、熱縮合を行った後、トリメチルシリルアイオダ
イドと反応させ、次いで加水分解することによりアルカ
リ可溶性ポリシロキサンが得られる。しかし、この方法
により得られたポリシロキサンであっても、レジスト材
料として調製したときに十分な保存安定性を得ることが
できない。
In Japanese Patent Laid-Open No. 6-118651, it is suitable that the condensation reaction of polysiloxane is carried out under reduced pressure and thermal condensation under a neutral condition. It is described that the methyl group can be easily eliminated by reacting the protected methyl group with trimethylsilyl iodide and then performing hydrolysis. Specifically, for example, p-methoxybenzylchlorosilane in which a phenolic hydroxyl group is protected with a methyl group is hydrolyzed, the obtained polysiloxane is thermally condensed under reduced pressure, and then reacted with trimethylsilyl iodide, and then, An alkali-soluble polysiloxane is obtained by hydrolysis. However, even the polysiloxane obtained by this method cannot obtain sufficient storage stability when prepared as a resist material.

【0015】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高感度、高解像性であり、プロセス適用性に優れる
のみならず、保存安定性にも優れ、特に2層レジスト材
料として好適に使用される化学増幅型シリコーン系ポジ
型レジスト材料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 high sensitivity, high resolution, excellent process applicability, and excellent storage stability, and is particularly suitable as a two-layer resist material. It is an object to provide a chemically amplified silicone-based positive resist material used.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは上記目的を達成するため種々検討を行った結
果、下記組成式(1)で示されるポリシロキサン(A)
をレジスト材料のベースポリマーとして使用することに
より保存安定性に優れたレジスト材料が得られること、
特に照射される放射線の作用により分解して酸を発生す
る酸発生剤(B)として下記一般式(6)で示されるオ
ニウム塩を使用することにより、アルカリ水溶液で現像
可能で、高感度、高解像性であり、プロセス適用性に優
れるのみならず保存安定性にも優れ、特に2層レジスト
法の上層材料として好適に使用される化学増幅型シリコ
ーン系ポジ型レジスト材料が得られることを見い出し
た。
Means for Solving the Problems and Modes for Carrying Out the Invention As a result of various studies conducted by the present inventors to achieve the above object, the polysiloxane (A) represented by the following composition formula (1) was obtained.
That a resist material having excellent storage stability can be obtained by using as a base polymer of the resist material,
In particular, when an onium salt represented by the following general formula (6) is used as an acid generator (B) that decomposes to generate an acid by the action of irradiation radiation, it can be developed with an alkaline aqueous solution and has high sensitivity and high sensitivity. It has been found that a chemically amplified silicone-based positive resist material is obtained which is particularly excellent in resolution and process applicability as well as in storage stability, and is particularly suitable for use as an upper layer material of the two-layer resist method. It was

【0017】[0017]

【化5】 (R)mJM …(6) (但し、式中Rは同一又は異種の芳香族基又は置換芳香
族基を示し、Jはスルフォニウム又はヨードニウムを示
す。Mはトルエンスルフォネート基又はトリフルオロメ
タンスルフォネート基を示す。mは2又は3である。)
Embedded image (R) m JM (6) (wherein R represents the same or different aromatic group or substituted aromatic group, J represents sulfonium or iodonium, and M represents a toluene sulfonate group or trifluoromethane sulfone group. Represents a phonate group, and m is 2 or 3.)

【0018】即ち、上述したように、従来の合成方法に
より得られたアルカリ可溶性ポリシロキサンをレジスト
材料のベースポリマーとして用いる場合、そのレジスト
溶液の保存中にパーティクルが多量に発生し、レジスト
材料として使用できなくなるという問題がある。そこ
で、本発明者らは、その原因を究明したところ、上述の
方法で得られたポリシロキサン中には、シラノール基が
多く残存することが、29Si−NMRの分析によって判
明し、この残存するシラノール基が、レジスト材料の保
存中に縮合し、ゲルを生じてパーティクルとして発現す
ることを見い出した。例えば、上記特開平6−1186
51号公報に記載された合成方法により得られたアルカ
リ可溶性ポリシロキサンは、レジスト材料として調製し
たときの保存安定性は他の合成方法によるものと比較す
れば比較的良好であったが、そのポリシロキサン中に
は、シラノール基が残存することが29Si−NMRによ
り確認された。即ち、ポリシロキサン中の残存シラノー
ル基はトリメチルシリルアイオダイドによってトリメチ
ルシリル化されるが、その反応は十分ではなく、アルカ
リ可溶性ポリシロキサン中に未だかなりのシラノール基
が残存するため、レジスト材料としての保存安定性が十
分ではない。
That is, as described above, when the alkali-soluble polysiloxane obtained by the conventional synthesis method is used as the base polymer of the resist material, a large amount of particles are generated during the storage of the resist solution, and it is used as the resist material. There is a problem that you can not do it. Therefore, the inventors of the present invention have investigated the cause, and found that a large amount of silanol groups remain in the polysiloxane obtained by the above-mentioned method by 29 Si-NMR analysis, and this remains. It has been found that silanol groups are condensed during storage of the resist material to form a gel and appear as particles. For example, the above-mentioned JP-A-6-1186.
The alkali-soluble polysiloxane obtained by the synthesis method described in Japanese Patent Publication No. 51 has relatively good storage stability when prepared as a resist material as compared with other synthesis methods. It was confirmed by 29 Si-NMR that silanol groups remained in the siloxane. That is, the residual silanol groups in the polysiloxane are trimethylsilylated by trimethylsilyl iodide, but the reaction is not sufficient, and a considerable amount of silanol groups still remain in the alkali-soluble polysiloxane, so that the storage stability as a resist material is high. Is not enough.

【0019】そこで、本発明者らは、アルカリ可溶性ポ
リシロキサンをレジスト材料として調製したときの保存
安定性を劣化させるポリシロキサン末端の残存シラノー
ル基を低減する合成方法を種々検討すると共に、保存安
定性に優れたアルカリ可溶性ポリシロキサンについて更
に鋭意検討した結果、残存シラノール基が上記従来法に
比べて顕著に低減されたアルカリ可溶性ポリシロキサン
が得られることを見い出した。
Therefore, the present inventors have studied various synthetic methods for reducing the residual silanol groups at the polysiloxane end that deteriorate the storage stability when an alkali-soluble polysiloxane is prepared as a resist material, and have a storage stability. As a result of further diligent studies on an excellent alkali-soluble polysiloxane, it was found that an alkali-soluble polysiloxane having a residual silanol group significantly reduced as compared with the above conventional method can be obtained.

【0020】即ち、まず、例えばp−メトキシベンジル
トリクロロシラン等の加水分解を行い、その加水分解縮
合物を更に熱縮合して得られる下記一般式(2)で示さ
れる繰り返し単位からなるポリシロキサンにトリメチル
シリルアイオダイドを反応させることにより、ポリシロ
キサン主鎖の末端シラノール基をトリメチルシリル基で
保護すると共に、フェノール性水酸基の保護を行ったメ
チル基もトリメチルシリル基へ置換させた一般式(3)
で示される繰り返し単位からなるポリシロキサンを得た
後、加水分解してフェノール性水酸基を生じさせること
により得られる下記一般式(4)で示される繰り返し単
位からなるポリシロキサンを下記反応式に示すようにヘ
キサメチルジシラザン又はトリメチルシリルクロライド
にて再トリメチルシリル化して、残存シラノール基及び
加水分解により生じたフェノール性水酸基の一部をトリ
メチルシリル基に置換することにより、下記一般式(5
a)及び(5b)で示される繰り返し単位からなり、残
存シラノール基が上記従来法により得られるアルカリ可
溶性ポリシロキサンと比べて顕著に低減されたアルカリ
可溶性ポリシロキサンが得られることを見い出した。
That is, first, for example, p-methoxybenzyltrichlorosilane is hydrolyzed, and the hydrolyzed condensate is further thermally condensed to obtain a polysiloxane having a repeating unit represented by the following general formula (2). By reacting trimethylsilyl iodide, the terminal silanol group of the polysiloxane main chain is protected with a trimethylsilyl group, and the methyl group protected with a phenolic hydroxyl group is also substituted with a trimethylsilyl group (3).
The polysiloxane composed of the repeating unit represented by the formula (4) is hydrolyzed to form a phenolic hydroxyl group, and the polysiloxane composed of the repeating unit represented by the following general formula (4) is represented by the following reaction formula. Is re-trimethylsilylated with hexamethyldisilazane or trimethylsilyl chloride to replace the residual silanol group and a part of the phenolic hydroxyl group generated by hydrolysis with a trimethylsilyl group.
It has been found that an alkali-soluble polysiloxane composed of the repeating units represented by a) and (5b), in which the residual silanol group is remarkably reduced as compared with the alkali-soluble polysiloxane obtained by the conventional method, can be obtained.

【0021】[0021]

【化6】 (式中、Me,a,nは上記と同様の意味を示す。)[Chemical 6] (In the formula, Me, a, and n have the same meanings as above.)

【0022】ここで、上記に挙げた可溶性ポリシロキサ
ンの合成方法において、 フェノール性水酸基の保護を行ったメチル基を三臭化
ホウ素と反応させた後、加水分解をして得たアルカリ可
溶性ポリシロキサン(特開平6−184311号公報) フェノール性水酸基の保護を行ったメチル基をトリメ
チルシリルアイオダイドと反応させた後、加水分解をし
て得たアルカリ可溶性ポリシロキサン(特開平6−11
8651号公報) p−メトキシベンジルトリクロロシラン等を加水分解
し、熱縮合を行った後、残存シラノール基を保護する目
的でトリメチルシリル化すると共にフェノール性水酸基
の保護を行ったメチル基をトリメチルシリル化するため
にトリメチルシリルアイオダイドと反応させ、次いで加
水分解した後、残存シラノール基及びフェノール性水酸
基の一部をヘキサメチルジシラザン又はMe3SiCl
で再トリメチルシリル化して得たアルカリ可溶性ポリシ
ロキサン(上記反応式)を29Si−NMRにより分析し
たところ、残存シラノール基はが最も少なく、次に
となり、が最も多いことが判明した。また、上記3種
のアルカリ可溶性ポリシロキサンをtert−ブトキシ
カルボニル基等の酸不安定基で保護し、レジスト材料の
ベースポリマーとして用いた場合、のポリマーが最も
保存安定性に優れていることが判明した。つまり、本発
明に係る上記方法によって得られる上記組成式(1)で
示されるポリシロキサン(A)をレジスト材料のベース
ポリマーとして用いることにより、その保存安定性が非
常に優れたものとなることを知見し、本発明をなすに至
った。
Here, in the above-described method for synthesizing soluble polysiloxane, an alkali-soluble polysiloxane obtained by reacting a methyl group protected with a phenolic hydroxyl group with boron tribromide and then hydrolyzing the same. (JP-A-6-184311) Alkali-soluble polysiloxane obtained by reacting a methyl group protected with a phenolic hydroxyl group with trimethylsilyl iodide, followed by hydrolysis (JP-A-6-11
No. 8651) To hydrolyze p-methoxybenzyltrichlorosilane and the like, and perform thermal condensation, trimethylsilylation is performed for the purpose of protecting the residual silanol group, and trimethylsilylation of the methyl group for which the phenolic hydroxyl group is protected. Was reacted with trimethylsilyl iodide and then hydrolyzed, and then some of the residual silanol groups and phenolic hydroxyl groups were converted to hexamethyldisilazane or Me 3 SiCl.
When the alkali-soluble polysiloxane (reaction formula above) obtained by re-trimethylsilylation in (3) was analyzed by 29 Si-NMR, it was found that the residual silanol groups were the smallest, and the following were the largest. Further, when the above-mentioned three kinds of alkali-soluble polysiloxanes were protected with acid labile groups such as tert-butoxycarbonyl group and used as a base polymer of a resist material, the polymer of was found to be most excellent in storage stability. did. That is, by using the polysiloxane (A) represented by the above composition formula (1) obtained by the above method according to the present invention as a base polymer of a resist material, its storage stability becomes extremely excellent. They found out the present invention and made the present invention.

【0023】従って、本発明は、ポリシロキサンの末端
シラノール基がトリメチルシリル基で保護された上記組
成式(1)で示されるポリシロキサン(A)と酸発生剤
(B)とを含有することを特徴とする化学増幅ポジ型レ
ジスト材料、特にポリシロキサン(A)の重量平均分子
量が5,000〜50,000であり、上記一般式
(2)で示される繰り返し単位からなるポリシロキサン
のシラノール基をトリメチルシリルアイオダイドにてト
リメチルシリル化すると共に、メトキシ基のメチル基を
トリメチルシリル基に置換し、次いで加水分解してフェ
ノール性水酸基を生じさせた後、ヘキサメチルジシラザ
ン又はトリメチルシリルクロライドにてこのフェノール
性水酸基の水素原子の一部をトリメチルシリル化すると
共に、残存するシラノール基の水素原子をトリメチルシ
リル化して得られる上記一般式(5a)及び(5b)で
示される繰り返し単位からなるポリシロキサンの残存す
るフェノール性水酸基の一部を更に酸不安定基で置換す
ることによって得られるものであり、酸発生剤(B)が
上記一般式(6)で示されるオニウム塩であり、必要に
応じて溶解阻害剤(C)を含有する化学増幅ポジ型レジ
スト材料を提供する。
Therefore, the present invention is characterized by containing the polysiloxane (A) represented by the above composition formula (1) in which the terminal silanol group of the polysiloxane is protected by a trimethylsilyl group, and the acid generator (B). The chemically amplified positive resist material, particularly polysiloxane (A), has a weight average molecular weight of 5,000 to 50,000, and the silanol group of the polysiloxane composed of the repeating unit represented by the general formula (2) is replaced with trimethylsilyl. Along with trimethylsilylation with iodide, the methyl group of the methoxy group is replaced with a trimethylsilyl group, and then hydrolyzed to form a phenolic hydroxyl group, which is then hydrogenated with hexamethyldisilazane or trimethylsilyl chloride. Some of the atoms are trimethylsilylated and the remaining silano By substituting a part of the remaining phenolic hydroxyl group of the polysiloxane consisting of the repeating units represented by the above general formulas (5a) and (5b) obtained by trimethylsilylating the hydrogen atom of the alkyl group with an acid labile group. Provided is a chemically amplified positive resist composition, which is obtained, in which the acid generator (B) is an onium salt represented by the above general formula (6) and which optionally contains a dissolution inhibitor (C).

【0024】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、アルカリ
可溶性樹脂としてポリシロキサン(A)を含有し、この
ポリシロキサン(A)と酸発生剤(B)とからなる2成
分系レジスト材料として使用できるばかりでなく、必要
に応じて溶解阻害剤(C)を添加した3成分系レジスト
材料としても使用できるものである。ここで、本発明の
ポリシロキサン(A)は下記組成式(1)で示されるも
ので、末端シラノール基がトリメチルシリル基で封鎖さ
れているものである。
The present invention will be described in more detail below. The chemically amplified positive resist composition of the present invention contains polysiloxane (A) as an alkali-soluble resin, and the polysiloxane (A) and the acid generator (B) are used. Not only can it be used as a two-component resist material consisting of (1) and (3), but it can also be used as a three-component resist material to which a dissolution inhibitor (C) is added, if necessary. Here, the polysiloxane (A) of the present invention is represented by the following composition formula (1), and the terminal silanol group is blocked with a trimethylsilyl group.

【0025】[0025]

【化7】 [Chemical 7]

【0026】ここで、Qで示される酸不安定基としては
トリメチルシリル基以外の酸不安定基で、tert−ブ
チル基、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等が挙げられ、特にter
t−ブトキシカルボニル基が好ましい。
Here, the acid labile group represented by Q is an acid labile group other than a trimethylsilyl group, such as a tert-butyl group, a tert-butoxycarbonyl group, and a tert-group.
Butoxycarbonylmethyl group and the like, especially ter
A t-butoxycarbonyl group is preferred.

【0027】aは0.001≦a≦0.05であり、こ
のOSiMe3はポリシロキサン(A)の末端を封鎖す
る。
A is 0.001≤a≤0.05, and this OSiMe 3 blocks the end of the polysiloxane (A).

【0028】[0028]

【化8】 Embedded image

【0029】即ち、ポリシロキサン(A)は、下記式
(1’)で表すことができる。
That is, the polysiloxane (A) can be represented by the following formula (1 ').

【0030】[0030]

【化9】 この式(1’)においてp,q,rはp≧0,q>0,
r>0であるが、q/(p+q+r)は0.05〜0.
5、特に0.1〜0.3が好ましい。上記ポリシロキサ
ン(A)はKrFエキシマレーザーに対する吸収が小さ
いものであるが、q/(p+q+r)が0.05未満の
場合、溶解阻害効果が小さいため、阻害剤を添加するこ
とが必要不可欠となる。一方、q/(p+q+r)が
0.5を超える場合、アルカリ水溶液への溶解性が極度
に低下するため、阻害剤は不要となるが、一般に使用さ
れている現像液では感度が極度に低下する場合がある。
[Chemical 9] In this formula (1 ′), p, q and r are p ≧ 0, q> 0,
r> 0, but q / (p + q + r) is 0.05 to 0.
5, especially 0.1 to 0.3 is preferred. The polysiloxane (A) has a small absorption for the KrF excimer laser, but when q / (p + q + r) is less than 0.05, the dissolution inhibiting effect is small, so that it is necessary to add an inhibitor. . On the other hand, when q / (p + q + r) is more than 0.5, the solubility in an alkaline aqueous solution is extremely lowered, so that an inhibitor is not necessary, but the sensitivity of a commonly used developer is extremely lowered. There are cases.

【0031】また、上記ポリシロキサン(A)における
フェノール性水酸基へのトリメチルシリル基の導入比を
示すrは、r/(p+q+r)が0.05〜0.5、特
に0.1〜0.2であることが好ましい。トリメチルシ
リル基の導入量は、下記一般式(4)の繰り返し単位か
らなるポリシロキサンに対するトリメチルシリル化剤の
反応量により調整することができるが、r/(p+q+
r)が0.05未満の場合、残存するシラノール基の十
分な保護を行うことができず、調製したレジスト材料の
保存安定性を良くすることができない場合があり、r/
(p+q+r)が0.5を超える場合、レジスト材料の
感度を低下させる場合がある。
Further, r, which indicates the introduction ratio of the trimethylsilyl group to the phenolic hydroxyl group in the polysiloxane (A), is such that r / (p + q + r) is 0.05 to 0.5, particularly 0.1 to 0.2. Preferably there is. The introduction amount of the trimethylsilyl group can be adjusted by the reaction amount of the trimethylsilylating agent with respect to the polysiloxane composed of the repeating unit of the following general formula (4), and r / (p + q +
When r) is less than 0.05, the remaining silanol groups cannot be sufficiently protected, and the storage stability of the prepared resist material may not be improved in some cases.
If (p + q + r) exceeds 0.5, the sensitivity of the resist material may be reduced.

【0032】上記ポリシロキサン(A)の重量平均分子
量は、5,000〜50,000、特に5,000〜1
0,000であることが好ましい。5,000未満では
所望のプラズマ耐性が得られなかったりアルカリ水溶液
に対する溶解阻害効果が低い場合があり、50,000
を超えると汎用なレジスト溶剤に溶け難くなる場合があ
る。
The polysiloxane (A) has a weight average molecular weight of 5,000 to 50,000, particularly 5,000 to 1
It is preferably 10,000. If it is less than 5,000, the desired plasma resistance may not be obtained, or the dissolution inhibitory effect in an alkaline aqueous solution may be low, which is 50,000.
If it exceeds, it may be difficult to dissolve in a general-purpose resist solvent.

【0033】上記ポリシロキサン(A)は、以下の合成
方法により得ることができる。まず、p−メトキシベン
ジルシロキサン等を加水分解し、その加水分解縮合物を
更に熱縮合して得られる下記一般式(2)で示される繰
り返し単位からなるポリシロキサンを、その主鎖末端の
シラノール基保護及びフェノール性水酸基の保護を行っ
たメチル基のトリメチルシリル化のためにトリシリルア
イオダイドと反応させて下記一般式(3)で示される繰
り返し単位からなるオルガノポリシロキサンを製造す
る。このトリメチルシリル化反応は、上記ポリシロキサ
ンをアセトニトリル等の有機溶剤に溶解し、この有機溶
剤中にトリメチルシリルアイオダイドを滴下し、反応温
度を20〜30℃とし、反応時間を8〜10時間とする
ことが好ましい。
The polysiloxane (A) can be obtained by the following synthetic method. First, a polysiloxane having a repeating unit represented by the following general formula (2) obtained by hydrolyzing p-methoxybenzylsiloxane or the like and further thermally condensing the hydrolyzed condensate is treated with a silanol group at the end of its main chain. For the trimethylsilylation of the protected and phenolic hydroxyl group-protected methyl group, it is reacted with trisilyl iodide to produce an organopolysiloxane comprising a repeating unit represented by the following general formula (3). In the trimethylsilylation reaction, the polysiloxane is dissolved in an organic solvent such as acetonitrile, trimethylsilyl iodide is dropped into the organic solvent, the reaction temperature is 20 to 30 ° C., and the reaction time is 8 to 10 hours. Is preferred.

【0034】次いで、加水分解を行い、フェノール性水
酸基を保護しているトリメチルシリル基を脱離し、フェ
ノール性水酸基を生じさせ、下記一般式(4)で示され
る繰り返し単位からなるポリシロキサンを得る。ここ
で、加水分解条件は脱シリル化の公知の条件を採用する
ことができ、例えば水冷下、発熱に注意しながら30〜
45℃の温度で水を添加する。
Then, hydrolysis is carried out to eliminate the trimethylsilyl group protecting the phenolic hydroxyl group to generate a phenolic hydroxyl group, thereby obtaining a polysiloxane having a repeating unit represented by the following general formula (4). Here, as the hydrolysis conditions, known conditions for desilylation can be adopted, and for example, under water cooling, while paying attention to heat generation, 30 to 30 can be adopted.
Water is added at a temperature of 45 ° C.

【0035】更に、下記一般式(4)の繰り返し単位か
らなるポリシロキサンを再トリメチルシリル化して下記
一般式(5a)及び(5b)の繰り返し単位からなるポ
リシロキサンを得る。この場合、トリメチルシリル化は
下記一般式(4)の繰り返し単位からなるポリシロキサ
ンをトルエンなどの有機溶剤に溶解し、シリル化剤とし
てヘキサメチルジシラザンを用いることが好ましく、反
応温度は0℃〜室温、反応時間は2〜5時間とすること
が好ましい。この方法では、トリメチルシリル化した後
に、副生するアンモニアが反応系に残存しないことか
ら、反応後、反応溶媒を減圧下ストリップすることで精
製を行うことができ、容易に目的のトリメチルシリル化
が行える利点がある。なお、有機溶剤に溶解した後、塩
基存在下、トリメチルシリルクロライドと反応させるこ
とによってトリメチルシリル化することも可能である
が、生じる塩酸塩の除去が困難である場合があり、特
に、塩酸塩を水中に溶解分離する方法は、トリメチルシ
リル基の加水分解が生じ、再度、ポリマー中にシラノー
ル基が生成する場合があるので、上述したヘキサメチル
ジシラザンを用いる方法を採用することが推奨される。
この再トリメチルシリル化によるフェノール性水酸基へ
のトリメチルシリル基の導入量は、反応条件の選定、及
びヘキサメチルジシラザンなどのシリル化剤の仕込量に
よってコントロールすることができる。
Further, the polysiloxane having the repeating unit of the following general formula (4) is re-trimethylsilylated to obtain a polysiloxane having the repeating unit of the following general formulas (5a) and (5b). In this case, for trimethylsilylation, it is preferable to dissolve a polysiloxane composed of the repeating unit of the following general formula (4) in an organic solvent such as toluene and use hexamethyldisilazane as a silylating agent at a reaction temperature of 0 ° C to room temperature. The reaction time is preferably 2 to 5 hours. In this method, since by-product ammonia does not remain in the reaction system after trimethylsilylation, it is possible to carry out purification by stripping the reaction solvent under reduced pressure after the reaction, and it is possible to easily carry out the desired trimethylsilylation. There is. It should be noted that, after being dissolved in an organic solvent, it is also possible to carry out trimethylsilylation by reacting with trimethylsilyl chloride in the presence of a base, but it may be difficult to remove the resulting hydrochloride salt. As a method of dissolving and separating, since hydrolysis of a trimethylsilyl group may occur and a silanol group may be generated again in the polymer, it is recommended to use the method using hexamethyldisilazane described above.
The amount of the trimethylsilyl group introduced into the phenolic hydroxyl group by this re-trimethylsilylation can be controlled by selecting the reaction conditions and charging the amount of the silylating agent such as hexamethyldisilazane.

【0036】更に、上記ポリシロキサンのフェノール性
水酸基を酸不安定基で置換するには以下の方法により行
うことができる。
Further, the following method can be used to replace the phenolic hydroxyl group of the polysiloxane with an acid labile group.

【0037】例えば、tert−ブトキシカルボニル化
するには、ピリジン溶液中で二炭酸ジ−tert−ブチ
ルと反応させることにより簡単に行うことができ、ま
た、tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ化する
にはtert−ブチルブロモ酢酸エステルと塩基存在下
反応させ、tert−ブトキシ化するには無水トリフル
オロ酢酸存在下、tert−ブチルアルコールと反応さ
せることにより行う。
For example, tert-butoxycarbonylation can be easily carried out by reacting with di-tert-butyl dicarbonate in a pyridine solution, and tert-butoxycarbonylmethyloxylation can be carried out by tert-butoxycarbonylmethylation. -The reaction with butyl bromoacetate in the presence of a base and tert-butoxylation is carried out by reacting with tert-butyl alcohol in the presence of trifluoroacetic anhydride.

【0038】[0038]

【化10】 (式中、R,Me,Q,a,p,q,r,nは上記と同
様の意味を示す。)
[Chemical 10] (In the formula, R, Me, Q, a, p, q, r, and n have the same meanings as above.)

【0039】なお、この反応式において、上記式(2)
のポリシロキサンとトリメチルシリルアイオダイドとの
反応においては、式(2)のポリシロキサンの末端シラ
ノール基の全部がトリメチルシリル基で保護されず、ま
た、それに加えて式(4)のポリシロキサンの加水分解
において、非常にわずかではあるが、ポリシロキサン鎖
末端のトリメチルシリル基が脱保護されて、下記式(4
a)の単位からなる化合物が化合物(4)中に残存す
る。
In this reaction formula, the above formula (2)
In the reaction of the polysiloxane of formula (3) with trimethylsilyl iodide, not all of the terminal silanol groups of the polysiloxane of formula (2) are protected by trimethylsilyl groups, and in addition, in the hydrolysis of the polysiloxane of formula (4), The trimethylsilyl group at the end of the polysiloxane chain was deprotected, though very slightly, and the following formula (4
The compound consisting of the unit of a) remains in the compound (4).

【0040】[0040]

【化11】 (式中、a,nは上記と同様の意味を示す。)[Chemical 11] (In the formula, a and n have the same meanings as above.)

【0041】上記反応式によれば、ヘキサメチルジシラ
ザン又はトリメチルシリルクロライドによりトリメチル
シリル化でかかる残存シラノール基をトリメチルシリル
基で確実に保護するので、式(5a)及び(5b)の単
位からなる化合物中には残存シラノール基を実質的に含
まず、従ってこれから得られる式(1)のポリシロキサ
ン(A)も残存シラノール基を実質的に含まないもので
ある。
According to the above reaction formula, the residual silanol group obtained by trimethylsilylation with hexamethyldisilazane or trimethylsilyl chloride is surely protected by the trimethylsilyl group. Therefore, in the compound consisting of the units of the formulas (5a) and (5b), Is substantially free of residual silanol groups, and thus the polysiloxane (A) of formula (1) obtained therefrom is also substantially free of residual silanol groups.

【0042】ここで、上記式(4a)の単位からなるポ
リマーの残存シラノール基量の定量は非常に困難である
と共に、残存シラノール基のみを定量的にトリメチルシ
リル基によって保護することは困難である。
Here, it is very difficult to quantify the amount of residual silanol groups of the polymer comprising the unit of the above formula (4a), and it is difficult to quantitatively protect only the residual silanol groups with trimethylsilyl groups.

【0043】従って、残存シラノール基を十分保護する
ためには、過剰のトリメチルシリル化剤により反応を行
う必要があり、そのためフェノール性水酸基の一部も必
然的にトリメチルシリル化される。ところで、フェノー
ル性水酸基を上記式(1)のようにトリメチルシリル基
で置換した場合、これをベースポリマーとするレジスト
材料は極めて高い保存安定性を示すことが認められた。
そして、このようにポリシロキサンのフェノール性水酸
基をトリメチルシリル基で保護したものをレジスト材料
のベースポリマーとした場合、このトリメチルシリル基
はレジスト膜中ではtert−ブトキシカルボニル基等
の酸不安定基と同様に露光によって酸発生剤から生じる
酸によって脱保護されるので、レジスト膜の解像性に問
題が生じることもない。ここで、仮にフェノール性水酸
基をトリメチルシリル基で保護しないで、例えば酸不安
定基等のみで保護した場合、トリメチルシリル基との組
み合わせによる場合と同様な保存安定性効果を発揮させ
るためには、保護するフェノール性水酸基の割合を大き
くする必要があり、レジスト材料として調製したときに
感度低下、解像力低下が生じてしまう。また、トリメチ
ルシリル基に代えてテトラヒドロピラニル基を用いた場
合、レジスト露光部での脱保護基が困難なため、レジス
ト材料の感度、解像力の低下が生じる。一方、フェノー
ル性水酸基の一部をトリメチルシリル基のみで保護した
場合、そのレジスト材料の解像力を向上させることは困
難であり、酸不安定基の導入も必要であった。従って、
製造が非常に容易で、レジスト材料としての保存安定性
が極めて高く、その感度、解像力に優れるベースポリマ
ーとしては、上記式(1)で示されるフェノール性水酸
基の一部をトリメチルシリル基及び酸不安定基で保護し
た可溶性ポリシロキサンが有効であることを見い出した
ものである。
Therefore, in order to sufficiently protect the residual silanol groups, it is necessary to carry out the reaction with an excess of trimethylsilylating agent, so that some of the phenolic hydroxyl groups are necessarily trimethylsilylated. By the way, when the phenolic hydroxyl group was substituted with a trimethylsilyl group as in the above formula (1), it was confirmed that the resist material using this as a base polymer exhibits extremely high storage stability.
When a polysiloxane having a phenolic hydroxyl group protected by a trimethylsilyl group is used as a base polymer of a resist material, the trimethylsilyl group is similar to an acid labile group such as a tert-butoxycarbonyl group in the resist film. Since it is deprotected by the acid generated from the acid generator upon exposure, there is no problem in the resolution of the resist film. Here, if the phenolic hydroxyl group is not protected with a trimethylsilyl group but is protected only with an acid labile group or the like, it is protected in order to exert the same storage stability effect as in the case of combination with a trimethylsilyl group. It is necessary to increase the proportion of phenolic hydroxyl groups, which causes a decrease in sensitivity and a decrease in resolution when prepared as a resist material. Further, when a tetrahydropyranyl group is used in place of the trimethylsilyl group, it is difficult to remove the deprotection group in the exposed portion of the resist, so that the sensitivity and resolution of the resist material decrease. On the other hand, when a part of the phenolic hydroxyl group is protected with only a trimethylsilyl group, it is difficult to improve the resolution of the resist material and it is necessary to introduce an acid labile group. Therefore,
As a base polymer that is very easy to manufacture, has extremely high storage stability as a resist material, and is excellent in its sensitivity and resolution, a part of the phenolic hydroxyl group represented by the above formula (1) is a trimethylsilyl group and an acid labile group. It has been found that group-protected soluble polysiloxanes are effective.

【0044】本発明のレジスト材料におけるポリシロキ
サン(A)の配合量は、3成分系、2成分系のいずれの
場合であっても、溶剤を除く材料全体量に対して55%
以上(重量%、以下同様)、特に80%以上が好適であ
る。配合量が55%未満では、レジスト溶液としたとき
の塗布性が悪かったり、レジスト膜の強度が悪かったり
する場合がある。
The compounding amount of the polysiloxane (A) in the resist material of the present invention is 55% with respect to the total amount of the material excluding the solvent in any of the three-component system and the two-component system.
Above (wt%, same below), especially above 80% is suitable. If the blending amount is less than 55%, the coating properties of the resist solution may be poor, or the strength of the resist film may be poor.

【0045】本発明のレジスト材料は、酸発生剤(B)
として下記一般式(6)で示されるオニウム塩を使用す
ると好適である。 (R)mJM …(6) (但し、式中Rは同一又は異種の芳香族基又は置換芳香
族基を示し、Jはスルフォニウム又はヨードニウムを示
す。Mはトルエンスルフォネート基又はトリフルオロメ
タンスルフォネート基を示す。mは2又は3である。)
The resist material of the present invention comprises an acid generator (B).
It is preferable to use an onium salt represented by the following general formula (6). (R) m JM (6) (wherein R represents the same or different aromatic group or substituted aromatic group, J represents sulfonium or iodonium, and M represents a toluene sulfonate group or trifluoromethane sulfone group. Represents a phonate group, and m is 2 or 3.)

【0046】即ち、遠紫外線、電子線、X線等の照射さ
れる高エネルギー線に対し分解して酸を発生する酸発生
剤として、オキシムスルホン酸誘導体、2,6−ジニト
ロベンジルスルホン酸誘導体、ナフトキノン−4−スル
ホン酸誘導体、2,4−ビストリクロロメチル−6−ア
リル−1,3,5−トリアジン誘導体、α,α’−ビス
アリルスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。しかし
ながら、本発明の上記ポリシロキサン(A)をベースポ
リマーとする場合、これらの酸発生剤(B)では高感度
なレジスト材料を得ることができない場合があり、上記
一般式(6)で表されるオニウム塩が好ましく用いられ
る。
That is, as an acid generator which decomposes to high energy rays such as deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays to generate an acid, an oxime sulfonic acid derivative, a 2,6-dinitrobenzyl sulfonic acid derivative, Examples thereof include naphthoquinone-4-sulfonic acid derivative, 2,4-bistrichloromethyl-6-allyl-1,3,5-triazine derivative, α, α′-bisallylsulfonyldiazomethane and the like. However, when the polysiloxane (A) of the present invention is used as a base polymer, it may not be possible to obtain a highly sensitive resist material with these acid generators (B), which is represented by the general formula (6). Onium salts are preferably used.

【0047】上記式(6)において、Rとして具体的に
は、tert−ブトキシフェニル基、tert−ブトキ
シカルボニルオキシフェニル基、tert−ブトキシカ
ルボニルメトキシフェニル基、テトラヒドロピラニルオ
キシフェニル基、トリメチルシロキシフェニル基等が挙
げられ、これらの中でもtert−ブトキシフェニル
基、tert−ブトキシカルボニルオキシフェニル基又
はtert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル基が
好適であり、本発明におけるオニウム塩としては上記式
(6)のRの少なくとも一つがこれらの基であることが
望ましい。
In the above formula (6), R is specifically a tert-butoxyphenyl group, a tert-butoxycarbonyloxyphenyl group, a tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl group, a tetrahydropyranyloxyphenyl group, a trimethylsiloxyphenyl group. And the like. Among these, a tert-butoxyphenyl group, a tert-butoxycarbonyloxyphenyl group or a tert-butoxycarbonylmethoxyphenyl group is preferable, and the onium salt in the present invention is at least R of the above formula (6). It is desirable that one is these groups.

【0048】ここで、上記一般式(6)で表されるオニ
ウム塩の例として、一般的には(C652+-3SC
3、(C653+-3SCF3、(C65SC64
(C652+-3SCF3、(C652+-3
(C64)CH3、(tert−ブチル−C642+-
3SCF3、(C65)(MeOC65)I+-3
(C64)CH3等が知られている。しかしながら、こ
れらの酸発生剤は、レジスト溶液として塗布する際の好
適な溶媒として汎用されているエチルセロソルブアセテ
ート、乳酸エチル、エトキシ−2−プロパノール等に対
して溶解性が低いという欠点を有する。このため、レジ
スト材料中に適量を混合することが困難である場合があ
る。また、溶媒に対する溶解性が高いものであっても本
発明のポリシロキサン(A)との相溶性が悪いため、良
好なレジスト膜を形成することが困難であったり、光照
射後の熱処理を行うまでの間に経時的な感度変化やパタ
ーン形状の変化が生じやすいという欠点を有する酸発生
剤もある。特にポリシロキサン(A)との相溶性が悪い
酸発生剤の場合、レジスト膜中での分布を生じ、パター
ン表面においてオーバーハングが観察されることがあ
る。化学増幅レジスト材料においては、レジスト膜表面
において酸が失活するあるいは表面に酸発生剤がなくな
ることにより、このような現象を良く生じる。
Here, as an example of the onium salt represented by the above general formula (6), generally (C 6 H 5 ) 2 I + -O 3 SC is used.
F 3, (C 6 H 5 ) 3 S + - O 3 SCF 3, (C 6 H 5 SC 6 H 4)
(C 6 H 5) 2 S + - O 3 SCF 3, (C 6 H 5) 2 I + - O 3 S
(C 6 H 4) CH 3 , (tert- butyl -C 6 H 4) 2 I + -
O 3 SCF 3 , (C 6 H 5 ) (MeOC 6 H 5 ) I + -O 3 S
(C 6 H 4) CH 3 and the like are known. However, these acid generators have a drawback that they have low solubility in ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, ethoxy-2-propanol and the like, which are widely used as a suitable solvent when applied as a resist solution. Therefore, it may be difficult to mix an appropriate amount into the resist material. Further, even if it has a high solubility in a solvent, it has a poor compatibility with the polysiloxane (A) of the present invention, so that it is difficult to form a good resist film, or heat treatment is performed after light irradiation. Some acid generators have the drawback that sensitivity change and pattern shape change with time easily occur. Particularly in the case of an acid generator having a poor compatibility with the polysiloxane (A), distribution may occur in the resist film and an overhang may be observed on the pattern surface. In a chemically amplified resist material, such a phenomenon often occurs because the acid is deactivated on the surface of the resist film or the acid generator is lost on the surface.

【0049】そこで、上記一般式(6)においてRの少
なくとも一つがtert−ブトキシフェニル基等で置換
された上記オニウム塩を使用することにより、汎用され
ている上記レジスト溶剤に容易に溶解し、且つポリシロ
キサン(A)との相溶性が良いのみならず、露光後の溶
解性が優れるという特徴を有し、レジストパターンが基
板に対し垂直に形成できる。つまり、上記オニウム塩
は、そのtert−ブトキシフェニル基等により、露光
及び熱処理時にフェノール性水酸基又はカルボン酸を生
じるため、露光後の溶解性が改善される。そのため、一
般的にはオニウム塩は溶解阻害効果を示すが、これらの
オニウム塩は露光後溶解促進効果を有する。従って、露
光前後の溶解速度差を大きくすることができ、好適に使
用される。なお、酸不安定基で置換されたRの数が多い
ほどそのオニウム塩の溶解性は優れる傾向にある。
Therefore, by using the onium salt in which at least one R in the general formula (6) is substituted with a tert-butoxyphenyl group or the like, it is easily dissolved in the commonly used resist solvent, and Not only the compatibility with the polysiloxane (A) is good, but also the solubility after exposure is excellent, and the resist pattern can be formed perpendicular to the substrate. That is, since the onium salt produces a phenolic hydroxyl group or a carboxylic acid during exposure and heat treatment due to its tert-butoxyphenyl group and the like, the solubility after exposure is improved. Therefore, onium salts generally have a dissolution inhibiting effect, but these onium salts have a dissolution promoting effect after exposure. Therefore, the difference in dissolution rate before and after the exposure can be increased, and it is preferably used. The larger the number of R substituted with the acid labile group, the better the solubility of the onium salt.

【0050】上記一般式(6)のRの少なくとも一つが
酸不安定基で置換されたオニウム塩としては下記構造式
で示されるオニウム塩を例示することができる。なお、
下記構造式において、t−BuOはtert−ブトキシ
基、THPOはテトラヒドロピラニルオキシフェニル
基、Tfはトリフルオロメタンスルフォネート基、Ts
はトルエンスルフォネート基を示す。
Examples of the onium salt in which at least one R of the general formula (6) is substituted with an acid labile group include the onium salts represented by the following structural formulas. In addition,
In the following structural formula, t-BuO is a tert-butoxy group, THPO is a tetrahydropyranyloxyphenyl group, Tf is a trifluoromethanesulfonate group, Ts
Represents a toluene sulfonate group.

【0051】[0051]

【化12】 [Chemical 12]

【0052】本発明のレジスト材料における上記オニウ
ム塩の配合量は、溶剤を除く材料全体量に対して0.5
〜15%、特に1〜10%が好適である。0.5%未満
であってもポジ型のレジスト特性を示すが、感度が低く
なる。酸発生剤の含量が増加すると、レジスト感度は高
感度化する傾向を示し、コントラスト(γ)は向上する
が、15%を超えるとポジ型のレジスト特性を示すもの
の、それ以上の含量の増加による更なる高感度化が期待
できないこと、オニウム塩は高価な試薬であること、レ
ジスト材料中の低分子成分の増加はレジスト膜の機械的
強度を低下させること、また酸素プラズマ耐性も低下す
ること等により、オニウム塩(B)の配合量は15%以
下が好適である。
The amount of the onium salt compounded in the resist material of the present invention is 0.5 with respect to the total amount of the material excluding the solvent.
-15%, especially 1-10% is suitable. If it is less than 0.5%, positive resist characteristics are exhibited, but the sensitivity is low. When the content of the acid generator is increased, the resist sensitivity tends to be higher and the contrast (γ) is improved, but when it exceeds 15%, positive resist characteristics are exhibited, but the content is further increased. Further improvement in sensitivity cannot be expected, onium salt is an expensive reagent, increase in low molecular weight components in the resist material lowers the mechanical strength of the resist film, and also lowers oxygen plasma resistance. Therefore, the blending amount of the onium salt (B) is preferably 15% or less.

【0053】本発明のレジスト材料は、溶解阻害剤
(C)を配合した3成分系のものとしても好適であり、
この溶解阻害剤(C)としては、分子内に一つ以上の酸
不安定基を有するものであれば、低分子量の化合物や高
分子化合物のいずれであっても良く、公知のポジ型レジ
スト用溶解阻害剤を使用することができる。ここで、酸
不安定基としては上記一般式(6)のRと同様のものが
挙げられる。このような溶解阻害剤(C)として、例え
ばビスフェノールAの水酸基をtert−BOC化した
化合物や、フロログルシンやテトラヒドロキシベンゾフ
ェノン等をtert−BOC化した化合物等を挙げるこ
とができる。
The resist material of the present invention is also suitable as a three-component system containing a dissolution inhibitor (C),
The dissolution inhibitor (C) may be either a low molecular weight compound or a high molecular compound as long as it has one or more acid labile groups in the molecule, and it can be used for known positive resists. Dissolution inhibitors can be used. Here, examples of the acid labile group include the same groups as R in the general formula (6). Examples of such a dissolution inhibitor (C) include a compound obtained by converting the hydroxyl group of bisphenol A into tert-BOC, and a compound obtained by converting phloroglucin, tetrahydroxybenzophenone and the like into tert-BOC.

【0054】本発明のレジスト材料における上記溶解阻
害剤(C)の配合量は、溶剤を除く材料全体量に対して
40%以下、特に10〜30%とすることが好ましい。
40%を超えるとレジスト膜の酸素プラズマ耐性が著し
く低下するため、2層レジスト法の材料として使用でき
なくなる。
The content of the dissolution inhibitor (C) in the resist composition of the present invention is preferably 40% or less, particularly 10 to 30% based on the total amount of the material excluding the solvent.
When it exceeds 40%, the oxygen plasma resistance of the resist film is remarkably lowered, and it cannot be used as a material for the two-layer resist method.

【0055】本発明のレジスト材料は、上記ポリシロキ
サン(A)及び酸発生剤(B)、もしくは(A)、
(B)及び溶解阻害剤(C)の各成分を有機溶剤に溶解
して使用するものである。このときの有機溶剤として
は、それぞれの成分が十分に溶解され、且つレジスト膜
が均一に広がるものが好ましく、具体的には酢酸ブチ
ル、キシレン、アセトン、セロソルブアセテート、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジメチルエーテル、乳酸エチル、乳酸メチ
ル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等を挙げることができ、
これらの中でも特に乳酸エチル、酢酸ブチル、ジエチレ
ングリコールモノエチルエーテルが好適に使用される。
また、これらの有機溶剤は、その1種を単独で使用して
も、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、こ
の有機溶剤の配合量は、(A)、(B)、もしくは
(A)〜(C)成分の総重量の数倍量とすることが好適
である。
The resist material of the present invention comprises the polysiloxane (A) and the acid generator (B), or (A),
Each of the components (B) and the dissolution inhibitor (C) is used by being dissolved in an organic solvent. The organic solvent at this time is preferably one in which each component is sufficiently dissolved and the resist film is uniformly spread, and specifically, butyl acetate, xylene, acetone, cellosolve acetate, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether. , Diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethyl lactate, methyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, and the like,
Among these, ethyl lactate, butyl acetate and diethylene glycol monoethyl ether are particularly preferably used.
These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. It should be noted that the amount of the organic solvent blended is preferably several times the total weight of the components (A), (B), or (A) to (C).

【0056】なお、本発明のレジスト材料には、本発明
の効果を妨げない範囲で、適宜その他の添加剤を添加す
ることもできる。
Other additives may be added to the resist material of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired.

【0057】本発明のレジスト材料を用いてパターン形
成する方法としては、通常の方法を採用することがで
き、例えば以下のようにして行うことができる。
As a method of forming a pattern using the resist material of the present invention, a usual method can be adopted, and for example, it can be performed as follows.

【0058】まず、シリコン基板上に下層レジスト膜と
して厚い有機ポリマー層を形成する。ここで、下層レジ
スト膜の材料としてはノボラック樹脂系ポジ型フォトレ
ジスト材料を使用でき、これを基板上に塗布したのち、
200℃で1時間ハードベークする。これにより、本発
明のレジスト材料とのインターミキシングを防ぐことが
できる。下層レジスト膜を形成した後、本発明のレジス
ト材料の溶液をその上にスピン塗布し、プリベークを行
い、高エネルギー線を照射する。この際、酸発生剤
(B)が分解して酸を生成する。PEB(Post E
xposure Bake)を行うことにより、酸を触
媒としてtert−BOC基等の酸不安定基が分解し、
溶解阻害効果が消失する。その後、アルカリ水溶液で現
像し、水でリンスすることによりポジ型レジストパター
ンを下層レジスト膜上に形成することができる。
First, a thick organic polymer layer is formed as a lower resist film on a silicon substrate. Here, a novolac resin-based positive photoresist material can be used as the material of the lower layer resist film, and after applying this on the substrate,
Hard bake at 200 ° C. for 1 hour. Thereby, intermixing with the resist material of the present invention can be prevented. After forming the lower layer resist film, the solution of the resist material of the present invention is spin-coated thereon, prebaked, and irradiated with a high energy ray. At this time, the acid generator (B) decomposes to generate an acid. PEB (Post E
xposure Bake) decomposes an acid labile group such as a tert-BOC group using an acid as a catalyst,
The dissolution inhibitory effect disappears. Then, by developing with an alkaline aqueous solution and rinsing with water, a positive resist pattern can be formed on the lower resist film.

【0059】[0059]

【実施例】以下、実施例と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限定されるも
のではない。なお、実施例、比較例の説明に先立ち、ベ
ースポリマーとして使用するポリシロキサンの合成例を
示す。
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. Prior to the description of Examples and Comparative Examples, examples of synthesizing polysiloxane used as a base polymer will be shown.

【0060】[合成例1]p−メトキシベンジルシルセスキオキサンの合成 反応器に600mlの水を仕込み30℃で撹拌しながら
p−メトキシベンジルトリクロロシラン283.5g
(1モル)及びトルエン300mlの混合液を2時間か
けて滴下し、加水分解を行った。その後、分液操作によ
り水層を除去し、有機層をエバポレータにより溶媒留去
した。その濃縮液を減圧下200℃で2時間加熱し、重
合反応を行った。得られた重合物にアセトニトリル20
0gを加えて溶解し、p−メトキシベンジルシルセスキ
オキサンの溶液を得た。
[Synthesis Example 1] Synthesis of p-methoxybenzylsilsesquioxane 600 ml of water was charged into a reaction vessel, and 283.5 g of p-methoxybenzyltrichlorosilane was stirred at 30 ° C.
A mixed solution of (1 mol) and 300 ml of toluene was added dropwise over 2 hours for hydrolysis. Then, the aqueous layer was removed by liquid separation operation, and the solvent was distilled off from the organic layer by an evaporator. The concentrated liquid was heated under reduced pressure at 200 ° C. for 2 hours to carry out a polymerization reaction. Acetonitrile 20 was added to the obtained polymer.
0 g was added and dissolved to obtain a solution of p-methoxybenzylsilsesquioxane.

【0061】[合成例2]p−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサンの合成−1 合成例1で得られた溶液中に60℃以下でトリメチルシ
リルアイオダイド240gを滴下し、60℃で10時間
反応させた。反応終了後、水200gを加えて加水分解
を行い、次いでデカントによりポリマー層を得た。その
ポリマー層を真空乾燥することにより、p−ヒドロキシ
ベンジルシルセスキオキサン165gを得た。このポリ
マーの分子量をGPC(ゲルパーミエィションクロマト
グラフィー)を用いて測定したところ、ポリスチレン換
算でMw=3,000であった。また、29Si−NMR
の分析において、−62ppmにSiOH基に起因する
ピークが観測された。
[Synthesis Example 2] Synthesis of p-hydroxybenzylsilsesquioxane- 1 To the solution obtained in Synthesis Example 1, 240 g of trimethylsilyl iodide was added dropwise at 60 ° C or lower and reacted at 60 ° C for 10 hours. . After completion of the reaction, 200 g of water was added for hydrolysis, and then decanting was performed to obtain a polymer layer. The polymer layer was vacuum dried to obtain 165 g of p-hydroxybenzylsilsesquioxane. When the molecular weight of this polymer was measured by GPC (gel permeation chromatography), it was Mw = 3,000 in terms of polystyrene. In addition, 29 Si-NMR
In this analysis, a peak attributed to the SiOH group was observed at -62 ppm.

【0062】[合成例3](比較例)p−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサンの合成−2 合成例1で得られた重合物を、アセトニトリルに代えて
塩化メチレン200gを加えて溶解した。この溶液を−
80℃まで冷却し、三臭化ホウ素250g(1モル)の
塩化メチレン600ml溶液を徐々に撹拌しながら10
時間かけて滴下した。滴下終了後、−80℃で2時間熟
成を行った後、徐々に室温へ戻し、更に熟成を1昼夜行
った。反応終了後、水1リットルを撹拌しながら添加
し、有機層と分離した。有機層の水洗を洗浄水が中性に
なるまで行い、溶媒を除去した後、メタノールに溶解
し、次いで水中へ添加して白色の沈澱物を得た。この沈
澱物を真空乾燥することにより、p−ヒドロキシベンジ
ルシルセスキオキサン134gを得た。このポリマーの
分子量をGPC(ゲルパーミエィションクロマトグラフ
ィー)を用いて測定したところ、ポリスチレン換算でM
w=2,900であった。また、29Si−NMRの分析
において、−62ppmにSiOH基に起因するピーク
が観測され、このSiOH基のピークを−70ppmの
シルセスキオキサンのピークの大きさと比較したとこ
ろ、合成例2で得られたp−ヒドロキシベンジルシルセ
スキオキサンより多く存在することが判明した。
Synthesis Example 3 (Comparative Example) Synthesis of p-hydroxybenzylsilsesquioxane-2 The polymer obtained in Synthesis Example 1 was dissolved by adding 200 g of methylene chloride instead of acetonitrile. This solution is
The mixture was cooled to 80 ° C., and a solution of 250 g (1 mol) of boron tribromide in 600 ml of methylene chloride was gradually stirred for 10 minutes.
It dripped over time. After completion of the dropping, the mixture was aged at -80 ° C for 2 hours, gradually returned to room temperature, and further aged overnight. After the reaction was completed, 1 liter of water was added with stirring to separate the organic layer. The organic layer was washed with water until the washing water became neutral, the solvent was removed, the residue was dissolved in methanol and then added into water to obtain a white precipitate. The precipitate was vacuum dried to obtain 134 g of p-hydroxybenzylsilsesquioxane. The molecular weight of this polymer was measured by GPC (gel permeation chromatography), and was found to be M in terms of polystyrene.
It was w = 2,900. Further, in the 29 Si-NMR analysis, a peak attributable to the SiOH group was observed at −62 ppm, and the peak of this SiOH group was compared with the peak size of the silsesquioxane at −70 ppm. It was found to be present in a larger amount than the obtained p-hydroxybenzylsilsesquioxane.

【0063】[合成例4]p−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサンのトリメチ
ルシリル化 合成例2で得られたp−ヒドロキシベンジルシルセスキ
オキサン159.2gをトルエン400mlに溶解し、
ヘキサメチルジシラザン22.3g(0.17モル)を
添加し、3時間還流した。その後、トルエンを減圧下ス
トリップして除去し、残査を真空乾燥したところ、p−
ヒドロキシベンジルシルセスキオキサンのトリメチルシ
リル化したポリマー22.4gが得られた。1H−NM
Rの分析において、6〜7ppmのフェニル基のピーク
と0ppmのトリメチルシリル基のピークとにより、ト
リメチルシリル基の導入率を求めたところ、約10%で
あった。また、29Si−NMRの分析では−62ppm
のSiOH基に起因するピークは観測されず、−70p
pmのシルセスキオキサンのピークのみ観測された。
[Synthesis Example 4] Trimethyi of p-hydroxybenzylsilsesquioxane
The p- hydroxybenzyl silsesquioxane 159.2g obtained in Rushiriru of Synthesis Example 2 was dissolved in toluene 400 ml,
Hexamethyldisilazane (22.3 g, 0.17 mol) was added, and the mixture was refluxed for 3 hours. After that, toluene was removed by stripping under reduced pressure, and the residue was vacuum dried.
22.4 g of a trimethylsilylated polymer of hydroxybenzylsilsesquioxane was obtained. 1 H-NM
In the R analysis, the introduction rate of the trimethylsilyl group was determined from the peak of the phenyl group at 6 to 7 ppm and the peak of the trimethylsilyl group at 0 ppm, and it was about 10%. In addition, in the analysis of 29 Si-NMR, it is -62 ppm.
No peak due to the SiOH group of -70p
Only the peak of pm silsesquioxane was observed.

【0064】[合成例5]合成例4で得られたポリマーのtert−ブトキシカル
ボニル(tert−BOC)化 合成例4で得られたポリマー25gをピリジン250g
に溶解し、45℃で撹拌しながら二炭酸ジ−tert−
ブチルを6.85g(0.031モル、水酸基に対して
約20モル%に相当)を添加した。添加と同時にガスが
発生したが、N 2気流中で1.5時間反応させた。反応
液のピリジンをストリップした後、メタノール100m
lに溶解して水5リットル中に滴下し、白色の沈澱物を
得た。この沈澱物の水洗を5回繰り返した後、濾過し、
40℃以下で真空乾燥したところ、tert−ブトキシ
カルボニル化されたp−ヒドロキシベンジルシルセスキ
オキサン25gが得られた。1H−NMRの分析におい
て、6〜7ppmのフェニル基のピークと1〜2ppm
のtert−ブチル基及びメチレンのピークとにより、
tert−BOC化率を求めたところ、19.6%であ
った。
[Synthesis Example 5]Tert-Butoxyl of the polymer obtained in Synthesis Example 4
Bonyl (tert-BOC) conversion 25 g of the polymer obtained in Synthesis Example 4 was added to 250 g of pyridine.
And di-tert-dicarbonate with stirring at 45 ° C.
6.85 g of butyl (0.031 mol, relative to the hydroxyl group
Equivalent to about 20 mol%) was added. Gas is added at the same time
Occurred, but N 2The reaction was carried out for 1.5 hours in an air stream. reaction
After stripping the liquid pyridine, methanol 100m
dissolved in 5 l of water and added dropwise to 5 l of water to give a white precipitate.
Obtained. The precipitate was washed with water 5 times, filtered,
When vacuum dried at 40 ° C or lower, tert-butoxy
Carbonylated p-hydroxybenzylsilsesqui
25 g of oxane was obtained.1H-NMR analysis
The peak of phenyl group at 6-7ppm and 1-2ppm
Of the tert-butyl group and methylene peak of
The tert-BOC conversion rate was calculated to be 19.6%.
It was.

【0065】[合成例6](比較例)合成例2で得られたポリマーのtert−ブトキシカル
ボニル(tert−BOC)化 合成例5と同様の方法で、合成例2で得られたポリマー
のtert−ブトキシカルボニル化を行った。
[Synthesis Example 6] (Comparative Example) tert-butoxycal of the polymer obtained in Synthesis Example 2
In Boniru (tert-BOC) Synthetic Example 5 The same procedure was carried out tert- butoxycarbonyl of the polymer obtained in Synthesis Example 2.

【0066】[合成例7](比較例)合成例3で得られたポリマーのtert−ブトキシカル
ボニル(tert−BOC)化 合成例5と同様の方法で、合成例3で得られたポリマー
のtert−ブトキシカルボニル化を行った。
[Synthesis Example 7] (Comparative Example) tert-butoxycal of the polymer obtained in Synthesis Example 3
In Boniru (tert-BOC) Synthetic Example 5 The same procedure was carried out tert- butoxycarbonyl of the polymer obtained in Synthesis Example 3.

【0067】[実施例1] ベース樹脂(合成例5) 96重量部 トリ(p−tert−ブトキシフェニル)スルフォニウムトリフレート 4重量部 N−メチルピロリドン 0.4重量部 1−エトキシ−2−プロパノール 600重量部 からなるレジスト溶液を調製し、0.1μmのフィルタ
ーを用いて濾過を行った。
Example 1 Base Resin (Synthesis Example 5) 96 parts by weight Tri (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium triflate 4 parts by weight N-methylpyrrolidone 0.4 parts by weight 1-ethoxy-2- A resist solution consisting of 600 parts by weight of propanol was prepared and filtered using a 0.1 μm filter.

【0068】次に、このレジスト溶液をシリコン基板に
2,000rpmでスピン塗布し、ホットプレート上に
て85℃で1分間プリベークした。このとき、膜厚は
0.4μmであった。KrFエキシマレーザー又は加速
電圧30kVの電子線で描画したのち、85℃で2分間
PEBを行った。2.4%のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド(TMAH)の水溶液で1分間現像を行
い、水で30秒間リンスした。
Next, this resist solution was spin-coated on a silicon substrate at 2,000 rpm and prebaked on a hot plate at 85 ° C. for 1 minute. At this time, the film thickness was 0.4 μm. After drawing with a KrF excimer laser or an electron beam with an accelerating voltage of 30 kV, PEB was performed at 85 ° C. for 2 minutes. Development was carried out for 1 minute with a 2.4% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), followed by rinsing with water for 30 seconds.

【0069】得られたレジスト膜はポジ型の特性を示
し、D0感度は4.5μC/cm2であった。電子線に代
えて、遠紫外線であるKrFエキシマレーザー(波長2
48nm)で評価した場合のEth感度は10mJ/c
2であった。ここで用いたベース樹脂は、現像液に対
して35nm/sの溶解速度を示した。本レジスト膜は
未露光部は約1.5nm/sの溶解速度を有し、露光部
はPEB後、40nm/sの溶解速度を有した。
The resist film thus obtained showed positive type characteristics and the D 0 sensitivity was 4.5 μC / cm 2 . KrF excimer laser (wavelength 2)
48 nm) has an Eth sensitivity of 10 mJ / c.
m 2 . The base resin used here showed a dissolution rate of 35 nm / s in the developing solution. The resist film had a dissolution rate of about 1.5 nm / s in the unexposed area and a dissolution rate of 40 nm / s in the exposed area after PEB.

【0070】KrFエキシマレーザー露光では、0.2
5μmライン&スペースパターンやホールパターンが解
像し、基板に対し垂直な側壁を持つパターンが形成でき
た。また、電子線描画では0.1μmが解像した。
With KrF excimer laser exposure, 0.2
A 5 μm line & space pattern and a hole pattern were resolved, and a pattern having side walls perpendicular to the substrate was formed. In electron beam writing, the resolution was 0.1 μm.

【0071】また、上記レジスト溶液の保存安定性を調
べたところ、レジスト溶液として調製し、濾過した直後
の溶液中の0.3μm以上のパーティクル数は、10個
/mlであったのに対し、室温下、1カ月、2カ月保存
した後の各溶液中のパーティクル数は、それぞれ20個
/ml、24個/mlであり、レジスト溶液中のパーテ
ィクル数は、ほとんど変化しないことが認められた。ま
た、保存後のレジスト溶液を使用した場合のレジスト膜
の感度、解像性等のレジスト特性も変わらなかった。
When the storage stability of the resist solution was examined, the number of particles of 0.3 μm or larger in the solution prepared as a resist solution and immediately after filtration was 10 particles / ml. The numbers of particles in each solution after storage at room temperature for 1 month and 2 months were 20 particles / ml and 24 particles / ml, respectively, and it was confirmed that the number of particles in the resist solution hardly changed. Further, the resist characteristics such as sensitivity and resolution of the resist film when the resist solution after storage was used did not change.

【0072】[比較例1]実施例1において、ポリマー
を合成例6で得られたポリマーに代えた以外は実施例1
と同様にしてレジスト溶液を調製した。
Comparative Example 1 Example 1 except that the polymer obtained in Synthetic Example 6 was used in place of the polymer in Example 1.
A resist solution was prepared in the same manner as in.

【0073】レジスト溶液として調製した直後は、実施
例1のレジスト膜と同様のレジスト特性を示したが、室
温下で1カ月保存した後は、溶液中の0.3μm以上の
パーティクル数が3,000個/mlを超えた。このレ
ジスト溶液によるレジスト膜のKrFエキシマレーザー
による露光においては、Eth感度は13mJ/cm2
と低下し、0.35μmのパターンまでしか解像できな
かった。更に、2カ月保存したものは、パーティクルの
測定が不可能なくらいにパーティクル数が増大した。
Immediately after preparation as a resist solution, the same resist characteristics as the resist film of Example 1 were exhibited, but after storage at room temperature for 1 month, the number of particles of 0.3 μm or more in the solution was 3, Over 000 cells / ml. When the resist film formed by this resist solution is exposed by the KrF excimer laser, the Eth sensitivity is 13 mJ / cm 2.
And it was possible to resolve only up to a pattern of 0.35 μm. Further, the number of particles stored for 2 months increased so much that the particles could not be measured.

【0074】[比較例2]実施例1において、ポリマー
を合成例7で得られたポリマーに代えた以外は実施例1
と同様にしてレジスト溶液を調製した。
Comparative Example 2 Example 1 was repeated except that the polymer obtained in Synthesis Example 7 was used in place of the polymer used in Example 1.
A resist solution was prepared in the same manner as in.

【0075】レジスト溶液として調製した直後は、実施
例1のレジスト膜と同様のレジスト特性を示したが、室
温下で1カ月保存した時点で、パーティクルの測定が不
可能なくらいにパーティクル数が増大した。
Immediately after preparation as a resist solution, the same resist characteristics as the resist film of Example 1 were exhibited, but when stored at room temperature for 1 month, the number of particles increased to such an extent that the particles could not be measured. did.

【0076】[実施例2]シリコンウエハーに下層レジ
スト膜としてOFPR800(東京応化社製)を2μm
の厚さに塗布し、200℃で1時間加熱し、硬化させ
た。この下層レジスト膜の上に実施例1のレジスト溶液
を上記と同様の方法で約0.4μm厚さで塗布し、プリ
ベークした。実施例1と同様に電子線又はKrFエキシ
マレーザーで露光および現像し、パターンを下層レジス
ト膜上に形成した。
[Example 2] OFPR800 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) as a lower resist film having a thickness of 2 μm was formed on a silicon wafer.
To a thickness of 100 ° C. and heated at 200 ° C. for 1 hour to cure. The resist solution of Example 1 was applied onto the lower resist film in a thickness of about 0.4 μm in the same manner as above, and prebaked. The pattern was formed on the lower resist film by exposing and developing with an electron beam or a KrF excimer laser in the same manner as in Example 1.

【0077】その後、平行平板型スパッタエッチング装
置で酸素ガスをエッチァントガスとしてエッチングを行
った。下層レジスト膜のエッチング速度が150nm/
minであるのに対し実施例1の組成のレジスト膜は
2.5nm/min以下であった。15分間エッチング
することにより、実施例1のレジスト膜に覆われていな
い部分の下層レジスト膜は完全に消失し、2μm以上の
厚さの2層レジストパターンが形成された。KrFエキ
シマレーザー露光では0.25μm、電子線露光では
0.1μmのパターンが高アスペクト比で形成できた。
このエッチング条件を以下に示す。 ガス流量:50SCCM, ガス圧:1.3Pa rfパワー:50W, dcバイアス:450V
After that, etching was performed with a parallel plate type sputter etching apparatus using oxygen gas as an etchant gas. The etching rate of the lower resist film is 150 nm /
However, the resist film having the composition of Example 1 had a thickness of 2.5 nm / min or less. By etching for 15 minutes, the lower resist film of the portion of Example 1 not covered with the resist film completely disappeared, and a two-layer resist pattern having a thickness of 2 μm or more was formed. A pattern of 0.25 μm was formed by KrF excimer laser exposure and a pattern of 0.1 μm was formed by electron beam exposure with a high aspect ratio.
The etching conditions are shown below. Gas flow rate: 50 SCCM, gas pressure: 1.3 Pa rf power: 50 W, dc bias: 450 V

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料
は、高エネルギー線に感応し、感度、解像性、PEBデ
ィレー安定性、酸素プラズマエッチング耐性に優れてい
る。このため、下層レジスト膜上に本発明のレジスト材
料を塗布した2層レジスト膜は微細なパターンを高アス
ペクト比で形成できる特徴を有する。従って、特に電子
線や遠紫外線による微細加工に有用である。また、本発
明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、特にKrFエキシ
マレーザーの露光波長での吸収が小さいため、微細でし
かも基板に対し垂直なレジストパターンを容易に形成で
きる特徴がある。
The chemically amplified positive resist composition of the present invention is sensitive to high energy rays and is excellent in sensitivity, resolution, PEB delay stability and oxygen plasma etching resistance. Therefore, the two-layer resist film obtained by applying the resist material of the present invention on the lower resist film has a feature that a fine pattern can be formed with a high aspect ratio. Therefore, it is particularly useful for fine processing with electron beams or deep ultraviolet rays. Further, since the chemically amplified positive resist composition of the present invention has a small absorption particularly at the exposure wavelength of the KrF excimer laser, it has a feature that a fine resist pattern which is perpendicular to the substrate can be easily formed.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリシロキサンの末端シラノール基がト
リメチルシリル基で保護された下記組成式(1)で示さ
れるポリシロキサン(A)と酸発生剤(B)とを含有す
ることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。 R(OSiMe3aSiO(3-a)/2 …(1) 【化1】
1. A chemical amplification comprising a polysiloxane (A) represented by the following composition formula (1) in which a terminal silanol group of the polysiloxane is protected by a trimethylsilyl group, and an acid generator (B). Positive resist material. R (OSiMe 3 ) a SiO (3-a) / 2 (1) embedded image
【請求項2】 【化2】 2. [Chemical formula 2] 【請求項3】 上記ポリシロキサン(A)の重量平均分
子量が5,000〜50,000である請求項1又は2
記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
3. The weight average molecular weight of the polysiloxane (A) is 5,000 to 50,000.
The chemically amplified positive type resist material described.
【請求項4】 上記ポリシロキサン(A)が、下記一般
式(2) 【化3】 (式中、Me,a,nは上記と同様の意味を示す。)で
示される繰り返し単位からなるポリシロキサンのシラノ
ール基をトリメチルシリルアイオダイドにてトリメチル
シリル化すると共に、メトキシ基のメチル基をトリメチ
ルシリル基に置換し、次いで加水分解してフェノール性
水酸基を生じさせた後、ヘキサメチルジシラザン又はト
リメチルシリルクロライドにてこのフェノール性水酸基
の水素原子の一部をトリメチルシリル化すると共に、残
存するシラノール基の水素原子をトリメチルシリル化し
て得られる下記一般式(5a)及び(5b) 【化4】 (式中、Me,a,nは上記と同様の意味を示す。)で
示される繰り返し単位からなるポリシロキサンの残存す
るフェノール性水酸基の一部又は全部を更に酸不安定基
で置換することによって得られるものである請求項1,
2又は3記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
4. The polysiloxane (A) has the following general formula (2): (In the formula, Me, a, and n have the same meanings as described above.) The silanol group of the polysiloxane consisting of the repeating unit is trimethylsilylated with trimethylsilyl iodide, and the methyl group of the methoxy group is trimethylsilyl group. To produce a phenolic hydroxyl group by hydrolysis, and then hexamethyldisilazane or trimethylsilyl chloride is used to trimethylsilylate a part of the hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group and the remaining hydrogen atoms of the silanol group. By trimethylsilylation of the following general formulas (5a) and (5b) (In the formula, Me, a, and n have the same meanings as described above.) By substituting a part or all of the remaining phenolic hydroxyl group of the polysiloxane composed of the repeating unit with an acid labile group, Claim 1, which is obtained
The chemically amplified positive resist material as described in 2 or 3.
【請求項5】 酸発生剤(B)が下記一般式(6)で示
されるオニウム塩である請求項1乃至4のいずれか1項
記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。 (R)mJM …(6) (但し、式中Rは同一又は異種の芳香族基又は置換芳香
族基を示し、Jはスルフォニウム又はヨードニウムを示
す。Mはトルエンスルフォネート基又はトリフルオロメ
タンスルフォネート基を示す。mは2又は3である。)
5. The chemically amplified positive resist composition according to claim 1, wherein the acid generator (B) is an onium salt represented by the following general formula (6). (R) m JM (6) (wherein R represents the same or different aromatic group or substituted aromatic group, J represents sulfonium or iodonium, and M represents a toluene sulfonate group or trifluoromethane sulfone group. Represents a phonate group, and m is 2 or 3.)
【請求項6】 溶解阻害剤(C)を含有する請求項1乃
至5のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材
料。
6. The chemically amplified positive resist composition according to claim 1, which contains a dissolution inhibitor (C).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007281304A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Toppan Printing Co Ltd Substrate for forming resist pattern, method of forming resist pattern, and panel
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