JPH11352695A - Positive type resist composition using narrowly dispersible polymer - Google Patents

Positive type resist composition using narrowly dispersible polymer

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JPH11352695A
JPH11352695A JP10163874A JP16387498A JPH11352695A JP H11352695 A JPH11352695 A JP H11352695A JP 10163874 A JP10163874 A JP 10163874A JP 16387498 A JP16387498 A JP 16387498A JP H11352695 A JPH11352695 A JP H11352695A
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貴清 寺川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chemical amplification type positive type resist compsn. excellent in resolution by using a resin having a narrow mol.wt. distribution prepd. by a certain method. SOLUTION: An alkali-insoluble or hardly alkali-soluble resin (A) which is made alkali-soluble by the action of an acid and an acid generating agent (B) are dissolved in an org. solvent (C) to obtain the objective chemical amplification type positive type resist compsn. The resin A is prepd. by subjecting a styrene deriv. represented by formula (I) (where R is 1-12C alkyl or 1-12C alkanoyl) to living radical polymn. in the presence of a free radical initiator and a stable free redical working agent, releasing at least part of groups corresponding to -R of the resultant narrowly dispersible polystyrene to convert the corresponding -O-R parts into hydroxyl groups and partially protecting the hydroxyl groups with acid labile 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、樹脂成分と酸発生
剤を含有し、化学増幅型でポジ型に作用するレジスト組
成物に関するものである。さらに詳しくは、かかるレジ
スト組成物の樹脂成分の改良に関するものである。
The present invention relates to a chemically amplified positive-acting resist composition containing a resin component and an acid generator. More specifically, the present invention relates to improvement of a resin component of such a resist composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集積回路の高集積化に伴い、クォ
ーターミクロンのパターン形成が要求されるようになっ
ている。かかる要求に対して、64M DRAM及び256M
DRAMの製造を可能とするエキシマレーザーリソグラフィ
ーが注目されている。このエキシマレーザーリソグラフ
ィープロセスに適したレジストとして、酸触媒及び化学
増幅効果を利用した、いわゆる化学増幅型レジストの採
用が進みつつある。化学増幅型レジストは、放射線の照
射部で酸発生剤から発生した酸を触媒とする反応によ
り、照射部のアルカリ現像液に対する溶解性を変化させ
るものであり、これによってポジ型又はネガ型のパター
ンを与える。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the degree of integration of integrated circuits, the formation of quarter-micron patterns has been required. For such demands, 64M DRAM and 256M
Excimer laser lithography, which enables the manufacture of DRAM, has attracted attention. As a resist suitable for the excimer laser lithography process, a so-called chemically amplified resist utilizing an acid catalyst and a chemical amplification effect is being used. Chemically-amplified resist changes the solubility of an irradiated part in an alkaline developer by a reaction using an acid generated from an acid generator in a part irradiated with radiation, thereby forming a positive or negative pattern. give.

【0003】このように、化学増幅型レジストは微細な
パターンの形成を目的として用いられているが、より一
層の微細化が求められている。より微細なパターンが形
成しうるようレジスト材料の解像度を高めるためには、
使用する樹脂の分子量分布を狭くする、すなわち重量平
均分子量(Mw )と数平均分子量(Mn )との比である
多分散度(Mw/Mn)を小さくして狭分散性にするのが
有効であるということが知られている。そして、分子量
の制御が比較的容易な高分子としてスチレン誘導体が注
目されており、なかでもポリ(ヒドロキシスチレン)系
の樹脂は、耐現像性や耐プラズマ性に優れるため、有望
なレジスト材料用ポリマーとして注目され、検討されて
いる。
As described above, the chemically amplified resist is used for the purpose of forming a fine pattern, but further miniaturization is required. In order to increase the resolution of the resist material so that a finer pattern can be formed,
It is effective to narrow the molecular weight distribution of the resin used, that is, to reduce the polydispersity (Mw / Mn), which is the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), to obtain a narrow dispersibility. It is known that there is. Styrene derivatives have attracted attention as a polymer whose molecular weight can be controlled relatively easily. Among them, poly (hydroxystyrene) -based resins have excellent development resistance and plasma resistance. It has been attracting attention and being studied.

【0004】レジスト材料に用いるポリ(ヒドロキシス
チレン)系樹脂の分子量分布を狭くするためには、アニ
オン重合による方法、例えば、特開平 6-32839号公報に
記載されるようなアニオンリビング重合による方法が知
られている。しかしアニオン重合法は、酸素雰囲気下で
かつ水分の存在しない状態を必要とし、また有機金属化
合物の如き取扱いに危険な開始剤を必要とするなど、重
合条件が厳しいものであり、製造コストがラジカル重合
に比べて不利である。
In order to narrow the molecular weight distribution of the poly (hydroxystyrene) resin used for the resist material, a method using anionic polymerization, for example, a method using anionic living polymerization as described in JP-A-6-32839 is used. Are known. However, the anionic polymerization method requires severe conditions such as requiring an oxygen atmosphere and the absence of moisture, and requiring a dangerous initiator for handling such as an organometallic compound, and the production cost is low. It is disadvantageous compared to polymerization.

【0005】一方、特開平 6-199916 号公報には、フリ
ーラジカル開始剤と安定フリーラジカル作用剤を重合性
モノマー化合物と混合し、100〜160℃で加熱する
ことにより、分子量分布の狭いスチレン系重合体を得る
フリーラジカル重合法が提案されている。この方法で
は、高分子の成長末端に安定フリーラジカル作用剤が可
逆的に付加することで成長末端を保護し、リビング性を
保ちながら重合が進行する。
On the other hand, JP-A-6-199916 discloses that a free radical initiator and a stable free radical activator are mixed with a polymerizable monomer compound and heated at 100 to 160 ° C. to form a styrene-based compound having a narrow molecular weight distribution. Free radical polymerization methods for obtaining polymers have been proposed. In this method, the stable free radical agent is reversibly added to the growth terminal of the polymer to protect the growth terminal, and the polymerization proceeds while maintaining the living property.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】かかる状況のもとで、
本発明の目的は、ある種の方法により製造された分子量
分布の狭い樹脂を用いて、解像度に優れた化学増幅型の
ポジ型レジスト組成物を提供することにある。
Under such circumstances,
An object of the present invention is to provide a chemically amplified positive resist composition having excellent resolution by using a resin having a narrow molecular weight distribution produced by a certain method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を行った結果、本発明に到達し
た。すなわち本発明は、以下の三成分を必須に含有する
化学増幅型のポジ型レジスト組成物を提供するものであ
る。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have reached the present invention. That is, the present invention provides a chemically amplified positive resist composition essentially containing the following three components.

【0008】(A)下式(I)(A) The following formula (I)

【0009】 [0009]

【0010】(式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキ
ル又は全炭素原子数1〜12のアルカノイルを表す)で
示されるスチレン誘導体をフリーラジカル開始剤及び安
定フリーラジカル作用剤の存在下、リビング的にラジカ
ル重合して得られた狭分散性ポリスチレン類の−Rに相
当する基の少なくとも一部を脱離させて、それに相当す
る−O−Rの部分を水酸基とした後、酸に不安定な基で
該水酸基を部分的に保護してなり、それ自身ではアルカ
リに不溶又は難溶であるが、酸の作用によりアルカリ可
溶となる樹脂、(B)酸発生剤、及び(C)これらを溶
解する有機溶剤。
Wherein R represents alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkanoyl having 1 to 12 carbon atoms in total, in the presence of a free radical initiator and a stable free radical activator. After removing at least a part of the group corresponding to -R of the narrowly dispersible polystyrene obtained by radical polymerization in a living manner and converting the corresponding -OR part to a hydroxyl group, it is immiscible with acid. A resin which partially protects the hydroxyl group with a stable group and which itself is insoluble or hardly soluble in alkali, but becomes alkali-soluble by the action of an acid, (B) an acid generator, and (C) Organic solvents that dissolve these.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、特定の方法により製造され、狭分散性で、
かつ水酸基の一部が酸に不安定な基で保護されたポリ
(p−ヒドロキシスチレン)系の樹脂を用いる。この樹
脂の製造にあたり、モノマーとしては前記式(I)で示
されるスチレン誘導体が用いられる。式(I)におい
て、Rは炭素原子数1〜12のアルキル又は全炭素原子
数1〜12のアルカノイルである。Rで表されるアルキ
ルは、炭素原子数3以上の場合は直鎖でも分岐していて
もよいが、上記定義のなかでも、炭素原子数3以上の、
それも分岐したアルキルであるのが、とりわけ4級炭素
で式中の酸素原子に結合するアルキルであるのが有利で
ある。適当なアルキルとして、イソプロピル、 sec−ブ
チル、tert−ブチル、tert−アミル、tert−オクチルな
どを挙げることができる。またRで表されるアルカノイ
ルも、全炭素原子数4以上の場合は直鎖でも分岐してい
てもよい。具体的なアルカノイルとして、アセチル、プ
ロパノイルなどを挙げることができる。なかでもRとし
ては、tert−ブチルが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
In the present invention, manufactured by a specific method, with a narrow dispersibility,
In addition, a poly (p-hydroxystyrene) resin in which a part of hydroxyl groups is protected by an acid-labile group is used. In producing this resin, a styrene derivative represented by the above formula (I) is used as a monomer. In the formula (I), R is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkanoyl having 1 to 12 carbon atoms. The alkyl represented by R may be linear or branched when it has 3 or more carbon atoms.
Advantageously, it is also a branched alkyl, especially an alkyl linked at a quaternary carbon to an oxygen atom in the formula. Suitable alkyls include isopropyl, sec-butyl, tert-butyl, tert-amyl, tert-octyl and the like. The alkanoyl represented by R may also be linear or branched when the total number of carbon atoms is 4 or more. Specific alkanoyl includes acetyl, propanoyl and the like. Among them, R is preferably tert-butyl.

【0012】式(I)で示されるスチレン誘導体は、フ
リーラジカル開始剤及び安定フリーラジカル作用剤の存
在下に重合される。ここで用いられるフリーラジカル開
始剤は、分解してフリーラジカルを生ずる化合物であれ
ばよく、具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、tert
−ブチルヒドロパーオキサイド及びジ−tert−ブチルパ
ーオキサイドのような過酸化物、2,2′−アゾビスイ
ソブチロニトリル及び2,2′−アゾビスイソ酪酸ジメ
チルのようなアゾ化合物などが使用できる。
The styrene derivative of formula (I) is polymerized in the presence of a free radical initiator and a stable free radical agent. The free radical initiator used here may be any compound that decomposes to generate free radicals, and specifically, benzoyl peroxide, tert-
Peroxides such as -butyl hydroperoxide and di-tert-butyl peroxide, and azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate can be used.

【0013】また、フリーラジカル開始剤と併用される
安定フリーラジカル作用剤とは、フリーラジカルの形で
安定に存在する化合物である。このように安定に存在す
るフリーラジカルとしては、ラジカル部分又はその近傍
に窒素原子を持つもの、具体的には、窒素原子部分でラ
ジカルになったものや窒素原子に結合する他の原子の部
分でラジカルになったもの、より具体的には、それぞれ
次式に相当するヒドラジニルラジカルやニトロキシドラ
ジカルが挙げられる。
[0013] Stable free radical acting agents used in combination with a free radical initiator are compounds that are stably present in the form of free radicals. Such free radicals that are stably present include those having a nitrogen atom at or near the radical portion, specifically, those that have become radicals at the nitrogen atom portion or other atom portions bonded to the nitrogen atom. Radicals, more specifically, hydrazinyl radicals and nitroxide radicals each corresponding to the following formula:

【0014】 [0014]

【0015】例えば、2,2,6,6−テトラメチル−
1−ピペリジニルオキシ(市販品名“TEMPO” )、4−
アミノ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジ
ニルオキシ、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラ
メチル−1−ピペリジニルオキシ、4−オキソ−2,
2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシ、
4,4−ジメチル−1,3−オキサゾリン−3−イルオ
キシ、2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニ
ルオキシ、フェニル tert−ブチル ニトロキシド及び
ジ−tert−ブチル ニトロキシドのようなニトロキシド
類や、2,2−ジ(4−tert−オクチルフェニル)−1
−ピクリルヒドラジルなどが、安定フリーラジカル作用
剤として使用できる。
For example, 2,2,6,6-tetramethyl-
1-piperidinyloxy (commercial product name "TEMPO"), 4-
Amino-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy, 4-oxo-2,
2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy,
Nitroxides such as 4,4-dimethyl-1,3-oxazolin-3-yloxy, 2,2,5,5-tetramethyl-1-pyrrolidinyloxy, phenyl tert-butyl nitroxide and di-tert-butyl nitroxide And 2,2-di (4-tert-octylphenyl) -1
-Picrylhydrazyl and the like can be used as stable free radical agents.

【0016】式(I)のスチレン誘導体を重合させるに
あたっては、安定フリーラジカル作用剤/フリーラジカ
ル開始剤のモル比が0.7〜2.0の範囲となるように用
いるのが好ましく、さらには、そのモル比が1.0〜1.
5の範囲となるようにするのがより好ましい。
In polymerizing the styrene derivative of the formula (I), it is preferable to use the styrene derivative in such a manner that the molar ratio of the stable free radical acting agent / free radical initiator is in the range of 0.7 to 2.0. Having a molar ratio of 1.0 to 1.0.
It is more preferable to set the range to 5.

【0017】本発明で用いる樹脂を製造するにはまず、
以上説明したようなフリーラジカル開始剤と安定フリー
ラジカル作用剤の存在下で、前記式(I)のスチレン誘
導体を重合させる。このようにフリーラジカル開始剤と
安定フリーラジカル作用剤を存在させることにより、フ
リーラジカル開始剤がまず式(I)のスチレン誘導体に
付加して成長鎖ができ、さらにそこに安定フリーラジカ
ル作用剤が付加し、その鎖が一時的ではあるが可逆的に
停止され、付加した安定フリーラジカル作用剤が再度脱
離したときに鎖の成長が進むというように、いわゆるリ
ビング的にラジカル重合が進行することになる。この重
合は、公知の各種重合法、例えば、塊状重合、溶液重
合、懸濁重合、乳化重合などにより、行うことができ
る。重合温度は、一般には100〜180℃程度の範
囲、好ましくは110〜140℃程度の範囲から選択さ
れる。反応時間は、目的とする重合度又は分子量によっ
ても変化するが、一般には5〜50時間程度である。式
(I)のスチレン誘導体が液体の場合、例えばp−tert
−ブトキシスチレンの場合は、それを用いて塊状重合を
行えば、反応後の重合体が原料のスチレン誘導体に溶け
た状態で得られる。
To produce the resin used in the present invention, first,
The styrene derivative of formula (I) is polymerized in the presence of a free radical initiator and a stable free radical agent as described above. Thus, by the presence of the free radical initiator and the stable free radical agent, the free radical initiator is first added to the styrene derivative of the formula (I) to form a growing chain, and the stable free radical agent is further added thereto. Addition, the chain is temporarily but reversibly terminated, and the growth of the chain proceeds when the added stable free radical agent is eliminated again. become. This polymerization can be performed by various known polymerization methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. The polymerization temperature is generally selected from the range of about 100 to 180 ° C, preferably about 110 to 140 ° C. The reaction time varies depending on the desired degree of polymerization or molecular weight, but is generally about 5 to 50 hours. When the styrene derivative of the formula (I) is a liquid, for example, p-tert
In the case of butoxystyrene, if bulk polymerization is performed using the same, the polymer after the reaction can be obtained in a state of being dissolved in the styrene derivative as the raw material.

【0018】このようにリビング的なラジカル重合を行
うことにより、簡便な操作で、分子量分布の狭い(狭分
散性の)重合体を得ることができる。得られる重合体の
多分散度(Mw/Mn)は、通常1.1〜1.5の範囲にあ
る。重合反応の条件を選択することにより、例えば、式
(I)のスチレン誘導体に対するフリーラジカル開始剤
のモル比を調整することにより、得られる重合体の分子
量は適宜制御することができる。通常は、重量平均分子
量(Mw )が3,000〜100,000程度の範囲の重
合体が得られる。
By conducting radical polymerization in a living manner, a polymer having a narrow molecular weight distribution (narrow dispersibility) can be obtained by a simple operation. The polydispersity (Mw / Mn) of the resulting polymer is usually in the range of 1.1 to 1.5. By selecting the conditions of the polymerization reaction, for example by adjusting the molar ratio of the free radical initiator to the styrene derivative of formula (I), the molecular weight of the resulting polymer can be controlled appropriately. Usually, a polymer having a weight average molecular weight (Mw) in the range of about 3,000 to 100,000 is obtained.

【0019】次に、こうして得られたスチレン系重合体
から、前記式(I)中の−Rに相当する基の一部又は全
部を脱離させる。この操作は、公知の方法、例えば、前
記特開平 6-32839号公報に記載の方法に準じて行うこと
ができる。具体的には、上記のスチレン系重合体を適当
な溶剤に溶解させた後、酸を加えて処理することによ
り、重合体から式(I)中の−Rに相当する基を脱離さ
せ、相当する−O−Rの部分を水酸基にすることができ
る。溶剤としては、例えば、2−プロパノール、ジオキ
サン、アセトン、アセトニトリル、トルエンなどが、そ
れぞれ単独で又は2種以上組み合わせて用いられる。水
と混和する溶剤であれば、水との混合溶剤の形で用いる
こともできる。また酸としては、例えば、塩酸、臭化水
素酸、p−トルエンスルホン酸などが用いられる。
Next, part or all of the group corresponding to -R in the above formula (I) is eliminated from the styrene polymer thus obtained. This operation can be performed according to a known method, for example, the method described in JP-A-6-32839. Specifically, after dissolving the styrene-based polymer in a suitable solvent, the mixture is treated with an acid to remove a group corresponding to -R in the formula (I) from the polymer, The corresponding -OR moiety can be a hydroxyl group. As the solvent, for example, 2-propanol, dioxane, acetone, acetonitrile, toluene and the like are used alone or in combination of two or more. Any solvent that is miscible with water can be used in the form of a mixed solvent with water. As the acid, for example, hydrochloric acid, hydrobromic acid, p-toluenesulfonic acid and the like are used.

【0020】ここで、式(I)中の−O−Rに相当する
基を一部残す場合でも、この基を含む単位が、重合体全
体のうちの30モル%以下とするのが好ましい。レジス
ト性能の面からいうと、特にRがtert−ブチルである場
合は、p−tert−ブトキシスチレン単位が重合体全体の
うちの5〜20モル%の範囲で残るようにするのが好ま
しい。−O−Rに相当する基の残存率は、上記脱離反応
の時間を制御することにより、調整できる。すなわち、
上記の脱離反応において、所定の反応時間毎に−O−R
に相当する基の存在割合を核磁気共鳴(NMR)測定に
より求め、反応時間に対する−O−Rに相当する基の残
存率をプロットして、−O−Rに相当する基の割合が目
的の値に達するまでの反応時間を予測し、その時間に達
したときをもって脱離反応を終了させることにより、目
的とする割合で−O−Rに相当する基が残存した重合体
を得ることができる。
Here, even when a group corresponding to -OR in the formula (I) is partially left, the unit containing this group is preferably not more than 30 mol% of the whole polymer. From the viewpoint of resist performance, particularly when R is tert-butyl, it is preferable that p-tert-butoxystyrene units remain in the range of 5 to 20 mol% of the entire polymer. The residual ratio of the group corresponding to -OR can be adjusted by controlling the time of the elimination reaction. That is,
In the above elimination reaction, -OR
Is determined by nuclear magnetic resonance (NMR) measurement, and the residual ratio of the group corresponding to -OR is plotted with respect to the reaction time, and the ratio of the group corresponding to -OR is determined as the target. By estimating the reaction time until the value is reached, and terminating the elimination reaction when the time is reached, it is possible to obtain a polymer in which the group corresponding to -OR remains at a desired ratio. .

【0021】このようにして、分子量分布の狭いポリ
(ヒドロキシスチレン)又はその水酸基の一部がアルキ
ルエーテル化若しくはアルカン酸エステル化された重合
体が得られるが、本発明では、この重合体の水酸基をさ
らに、酸に不安定な基で部分的に保護する。化学増幅型
のポジ型レジスト組成物の主体となる樹脂は、それ自体
ではアルカリに対して不溶性又は難溶性であるが、酸の
作用により化学変化を起こしてアルカリ可溶性となるも
のである。上記のリビングラジカル重合及びその後の脱
離反応により得られた重合体のフェノール性水酸基の一
部を、アルカリ現像液に対しては溶解抑止能を持ち、酸
に対しては不安定な基で保護することにより、このよう
な働きをする樹脂となる。
In this way, a poly (hydroxystyrene) having a narrow molecular weight distribution or a polymer in which a part of the hydroxyl groups of the poly (hydroxystyrene) is alkyletherified or alkanoic acid ester is obtained. Is further partially protected with acid labile groups. The resin which is the main component of the chemically amplified positive resist composition is insoluble or hardly soluble in alkali by itself, but undergoes a chemical change by the action of an acid to become alkali-soluble. A part of the phenolic hydroxyl group of the polymer obtained by the above living radical polymerization and subsequent elimination reaction is protected from dissolution in an alkali developing solution and protected by an acid-labile group. By doing so, a resin having such a function is obtained.

【0022】ここで導入される、アルカリ現像液に対し
て溶解抑止能を持つが、酸に対して不安定な基は、公知
の各種保護基であることができる。例えば、tert−ブト
キシカルボニルやtert−ブトキシカルボニルメチル、ま
た1−エトキシエチル、1−メトキシエチル、1−プロ
ポキシエチル、1−イソプロポキシエチル、1−tert−
ブトキシエチル、1−イソブトキシエチル、1−ブトキ
シエチル、1−ペンチロキシエチル基、1−シクロペン
チロキシエチル、1−ヘキシロキシエチル、1−シクロ
ヘキシロキシエチル、1−ヘプチロキシエチル、1−シ
クロヘプチロキシエチル、1−メトキシプロピル、1−
メトキシ−1−メチルエチルのような1−アルコキシア
ルキル基、テトラヒドロ−2−ピラニル、6−メトキシ
テトラヒドロ−2−ピラニル、6−エトキシテトラヒド
ロ−2−ピラニル、テトラヒドロ−2−フリル、5−メ
トキシテトラヒドロ−2−フリル、5−エトキシテトラ
ヒドロ−2−フリルのような環状飽和エーテルの2−残
基などが挙げられ、これらの基がフェノール性水酸基の
水素に置換することになる。これらの保護基のなかで
も、フェノール性水酸基の酸素原子との間でいわゆるア
セタール型の結合を形成する基、すなわち1−アルコキ
シアルキル基又は環状飽和エーテルの2−残基が、とり
わけ1−アルコキシアルキル基が好ましい。
The group introduced here, which has the ability to inhibit dissolution in an alkali developing solution but is unstable to an acid, can be any of various known protecting groups. For example, tert-butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonylmethyl, 1-ethoxyethyl, 1-methoxyethyl, 1-propoxyethyl, 1-isopropoxyethyl, 1-tert-
Butoxyethyl, 1-isobutoxyethyl, 1-butoxyethyl, 1-pentyloxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl, 1-hexyloxyethyl, 1-cyclohexyloxyethyl, 1-heptyloxyethyl, 1-cyclo Heptyloxyethyl, 1-methoxypropyl, 1-
1-alkoxyalkyl groups such as methoxy-1-methylethyl, tetrahydro-2-pyranyl, 6-methoxytetrahydro-2-pyranyl, 6-ethoxytetrahydro-2-pyranyl, tetrahydro-2-furyl, 5-methoxytetrahydro- Examples thereof include 2-residues of cyclic saturated ethers such as 2-furyl and 5-ethoxytetrahydro-2-furyl, and these groups are substituted with hydrogen of a phenolic hydroxyl group. Among these protecting groups, a group forming a so-called acetal-type bond with an oxygen atom of a phenolic hydroxyl group, that is, a 2-residue of a 1-alkoxyalkyl group or a cyclic saturated ether is preferably a 1-alkoxyalkyl group. Groups are preferred.

【0023】このような酸に不安定な基は、公知の保護
基導入反応により導入される。例えば、二炭酸ジ−tert
−ブチルを反応させることにより、水酸基部分の水素を
tert−ブトキシカルボニルで置換することができるし、
クロロ酢酸tert−ブチルを反応させることにより、水酸
基部分の水素をtert−ブトキシカルボニルメチルで置換
することができる。また、下式(II)
Such an acid labile group is introduced by a known protecting group introduction reaction. For example, di-tert dicarbonate
-Hydrogen in the hydroxyl group by reacting
tert-butoxycarbonyl,
By reacting tert-butyl chloroacetate, hydrogen in the hydroxyl group can be replaced with tert-butoxycarbonylmethyl. Also, the following formula (II)

【0024】 [0024]

【0025】(式中、R1 は水素又は炭素原子数1〜4
のアルキルを表し、R2 は炭素原子数1〜6のアルキル
若しくは炭素原子数5〜7のシクロアルキルを表し、R
3 及びR4 は互いに独立に水素若しくは炭素原子数1〜
3のアルキルを表すか、 又はR2 とR3 が一緒になっ
てアルキレン鎖を形成し、このアルキレン鎖は炭素原子
数1〜4のアルコキシで置換されていてもよい)で示さ
れる不飽和エーテル化合物を反応させることにより、水
酸基部分の水素を1−アルコキシアルキル基又は環状飽
和エーテルの2−残基で置換することができる。
(Wherein R 1 is hydrogen or a group having 1 to 4 carbon atoms)
R 2 represents alkyl having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkyl having 5 to 7 carbon atoms;
3 and R 4 are independently hydrogen or 1 to carbon atoms
R 2 represents an alkyl group, or R 2 and R 3 together form an alkylene chain, which alkylene chain may be substituted by alkoxy having 1 to 4 carbon atoms). By reacting the compound, hydrogen in the hydroxyl group can be replaced by a 1-alkoxyalkyl group or a 2-residue of a cyclic saturated ether.

【0026】前記樹脂のフェノール性水酸基にこれらの
保護基を導入するにあたり、水酸基の水素が保護基で置
換されたものの割合(保護基導入率)は、保護基導入前
の水酸基と基−O−Rの合計を基準に、一般には10〜
50%の範囲となるようにするのが好ましい。すなわ
ち、酸に不安定な基で保護されたp−ヒドロキシスチレ
ン単位が、樹脂全体のうちの10〜50モル%の範囲で
存在するようにするのが好ましい。
In introducing these protective groups into the phenolic hydroxyl groups of the resin, the ratio of the hydroxyl groups substituted with the protective groups (protective group introduction rate) is determined by comparing the ratio of the hydroxyl groups before the protective group introduction to the hydroxyl groups. In general, 10 to 10
It is preferable to set it in the range of 50%. That is, it is preferable that the p-hydroxystyrene unit protected by the acid-labile group is present in the range of 10 to 50 mol% of the whole resin.

【0027】このように式(I)のスチレン誘導体から
出発して、リビングラジカル重合反応、脱離反応及び別
の保護基導入反応を施すことにより、化学増幅型ポジ型
レジストの樹脂成分として好適で、かつ狭分散性のポリ
(p−ヒドロキシスチレン)系の樹脂が得られる。脱離
反応及び引き続く保護基導入反応で重合体の重合度自体
が変化することはほとんどないので、この樹脂の多分散
度(Mw/Mn)は、概ね1.0〜1.5の範囲にあり、ま
た重量平均分子量(Mw)は、概ね2,000〜100,
000の範囲にある。本発明のポジ型レジスト組成物で
は、樹脂成分として、以上のようにして得られる狭分散
性のポリ(p−ヒドロキシスチレン)系の樹脂を用いる
が、この樹脂成分は、本発明の効果を損なわない範囲
で、これ以外の樹脂を含んでいても差し支えない。
By starting from the styrene derivative of the formula (I) and subjecting it to a living radical polymerization reaction, an elimination reaction and another protecting group introduction reaction, it is suitable as a resin component of a chemically amplified positive resist. A narrowly dispersible poly (p-hydroxystyrene) -based resin is obtained. Since the degree of polymerization of the polymer is hardly changed by the elimination reaction and the subsequent protective group introduction reaction, the polydispersity (Mw / Mn) of this resin is generally in the range of 1.0 to 1.5. And a weight average molecular weight (Mw) of about 2,000 to 100,
000 range. In the positive resist composition of the present invention, the narrow-dispersion poly (p-hydroxystyrene) -based resin obtained as described above is used as the resin component, but this resin component impairs the effects of the present invention. Other resins may be included as long as they do not exist.

【0028】また、このレジスト組成物は酸発生剤を含
有し、ここでいう酸発生剤とは、その物質自体に、又は
その物質を含むレジスト組成物に、放射線を照射するこ
とによって、酸を発生する化合物である。もちろん、2
種以上の化合物の混合物として用いることもできる。例
えば、オニウム塩、有機ハロゲン化合物、ジアゾメタン
ジスルホニル骨格を有する化合物、ジスルホン系化合
物、オルトキノンジアジド化合物、スルホン酸系化合物
などが挙げられる。本発明においては、酸発生剤とし
て、ジアゾメタンジスルホニル骨格を有する化合物、ジ
スルホン系化合物、スルホン酸系化合物などが好ましく
用いられる。酸発生剤となるスルホン酸系化合物として
は、アルキルスルホン酸のエステル、ハロアルキルスル
ホン酸のエステル、アリールスルホン酸のエステル、カ
ンファースルホン酸のエステルなどを挙げることができ
る。また、これらのエステルを構成するアルコール成分
としては、ピロガロール、2−又は4−ニトロベンジル
アルコール、2,6−ジニトロベンジルアルコール、N
−ヒドロキシイミド化合物、オキシム系化合物などが挙
げられる。
The resist composition contains an acid generator. The acid generator as used herein means that an acid is generated by irradiating a substance itself or a resist composition containing the substance with radiation. It is a compound that is generated. Of course 2
It can also be used as a mixture of more than one compound. Examples include onium salts, organic halogen compounds, compounds having a diazomethane disulfonyl skeleton, disulfone compounds, orthoquinonediazide compounds, sulfonic acid compounds, and the like. In the present invention, a compound having a diazomethane disulfonyl skeleton, a disulfone compound, a sulfonic acid compound and the like are preferably used as the acid generator. Examples of the sulfonic acid compound serving as an acid generator include alkyl sulfonic acid esters, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, camphor sulfonic acid esters, and the like. The alcohol components constituting these esters include pyrogallol, 2- or 4-nitrobenzyl alcohol, 2,6-dinitrobenzyl alcohol,
-Hydroxyimide compounds, oxime compounds and the like.

【0029】ジアゾメタンジスルホニル骨格を有する化
合物には、例えば、ビス(シクロヘキシルスルホニル)
ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタンなどが包
含される。ジスルホン系化合物には、例えば、ジフェニ
ル ジスルホン、ジ−p−トリル ジスルホン、フェニ
ル p−トリル ジスルホン、フェニル p−メトキシ
フェニル ジスルホンなどが包含される。またスルホン
酸系化合物には、例えば、N−(フェニルスルホニルオ
キシ)スクシンイミド、N−(メチルスルホニルオキ
シ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホ
ニルオキシ)スクシンイミド、N−(ブチルスルホニル
オキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースル
ホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメ
チルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフル
オロメチルスルホニルオキシ)ナフタルイミド、2−ニ
トロベンジル p−トルエンスルホネート、4−ニトロ
ベンジル p−トルエンスルホネート、2,6−ジニト
ロベンジル p−トルエンスルホネート、1,2,3−
ベンゼントリイル トリスメタンスルホネート、1−ベ
ンゾイル−1−フェニルメチル p−トルエンスルホネ
ート(通称ベンゾイントシレート)、2−ベンゾイル−
2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル p−トルエンス
ルホネート(通称α−メチロールベンゾイントシレー
ト)、α−(p−トリルスルホニルオキシイミノ)−4
−メトキシフェニルアセトニトリルなどが包含される。
Compounds having a diazomethane disulfonyl skeleton include, for example, bis (cyclohexylsulfonyl)
Examples include diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (p-tolylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-xylylsulfonyl) diazomethane and the like. Disulfone compounds include, for example, diphenyl disulfone, di-p-tolyl disulfone, phenyl p-tolyl disulfone, phenyl p-methoxyphenyl disulfone, and the like. Examples of the sulfonic acid compound include N- (phenylsulfonyloxy) succinimide, N- (methylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (butylsulfonyloxy) succinimide, and N- (butylsulfonyloxy) succinimide. (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) naphthalimide, 2-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, 4-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, 1,2,3-
Benzenetriyl trismethanesulfonate, 1-benzoyl-1-phenylmethyl p-toluenesulfonate (commonly called benzoin tosylate), 2-benzoyl-
2-hydroxy-2-phenylethyl p-toluenesulfonate (commonly called α-methylol benzoin tosylate), α- (p-tolylsulfonyloxyimino) -4
-Methoxyphenylacetonitrile and the like.

【0030】また、一般に化学増幅型のポジ型レジスト
においては、有機塩基化合物をクェンチャーとして添加
することにより、露光後の引き置きに伴う酸の失活によ
る性能劣化を改良できることが知られており、本発明に
おいても、このような有機塩基化合物を配合するのが好
ましい。
In general, it is known that, in a chemically amplified positive resist, the performance degradation due to acid deactivation due to withdrawal after exposure can be improved by adding an organic base compound as a quencher. In the present invention, it is preferable to blend such an organic base compound.

【0031】ここで用いる有機塩基化合物の具体例とし
ては、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミ
ン、ノニルアミン、デシルアミン、アニリン、2−、3
−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1−
ナフチルアミン及び2−ナフチルアミンのような1級ア
ミン類;ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシ
ルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノ
ニルアミン、ジデシルアミン、N−メチルアニリン、ピ
ペリジン及びジフェニルアミンのような2級アミン類;
トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルア
ミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘ
キシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミ
ン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブ
チルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシ
ルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘ
プチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニ
ルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミ
ン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミ
ン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミ
ン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ト
リス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、
トリイソプロパノールアミン及びN,N−ジメチルアニ
リンのような3級アミン類;テトラブチルアンモニウム
ヒドロキシドのような4級アンモニウム塩;エチレンジ
アミン、テトラメチレンジアミン及びヘキサメチレンジ
アミンのようなジアミン類;イミダゾール、ピリジン、
4−メチルピリジン、4−メチルイミダゾール及びビピ
リジンのような不飽和環状アミン類などが挙げられる。
Specific examples of the organic base compound used herein include hexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, aniline, 2-, 3-
-Or 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 1-
Primary amines such as naphthylamine and 2-naphthylamine; secondary amines such as dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, N-methylaniline, piperidine and diphenylamine;
Triethylamine, trimethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, methyldibutylamine, methyldipentylamine, methyldihexylamine, methyldicyclohexylamine , Methyldiheptylamine, methyldioctylamine, methyldinonylamine, methyldidecylamine, ethyldibutylamine, ethyldipentylamine, ethyldihexylamine, ethyldiheptylamine, ethyldioctylamine, ethyldinonylamine, ethyldidecylamine , Tris [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] amine,
Tertiary amines such as triisopropanolamine and N, N-dimethylaniline; quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium hydroxide; diamines such as ethylenediamine, tetramethylenediamine and hexamethylenediamine; imidazole, pyridine;
Examples include unsaturated cyclic amines such as 4-methylpyridine, 4-methylimidazole and bipyridine.

【0032】これらの有機塩基化合物は、それぞれ単独
で、又は2種類以上混合して使用することができる。本
発明においては特に、3級アミン及び/又は4級アンモ
ニウム塩の使用が好ましい。また有機塩基化合物のなか
では、基板上に形成されたレジスト膜のプリベーク後
も、このレジスト膜中に残存して効果を発揮するよう、
プリベークの温度で蒸発しないもの、具体的には150
℃以上の沸点を有するものが好ましい。
These organic base compounds can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is particularly preferable to use a tertiary amine and / or a quaternary ammonium salt. In addition, among the organic base compounds, even after the pre-baking of the resist film formed on the substrate, it remains in the resist film to exhibit the effect.
One that does not evaporate at the temperature of pre-bake, specifically 150
Those having a boiling point of not lower than ° C are preferred.

【0033】ポジ型レジスト組成物の好ましい組成比
は、この組成物中の全固形分重量を基準に、樹脂成分が
50〜98重量%、より好ましくは75〜98重量%の
範囲、酸発生剤が0.05〜20重量%の範囲である。ま
た有機塩基化合物を配合する場合は、0.001〜10重
量%の範囲で用いるのが好ましい。本発明のレジスト組
成物は、必要に応じてさらに、溶解抑止剤、増感剤、染
料、接着性改良剤、保水剤など、この分野で慣用されて
いる各種の添加物を含有することもできる。化学増幅型
レジストで酸を発生させるには、水分の存在が必要にな
るが、ポリプロピレングリコールなどの保水剤を少量存
在させるにより、酸を効率的に発生させることができ
る。これらの添加物を用いる場合、それらの量は合計
で、組成物中の全固型分重量に対して20重量%程度ま
でである。
The preferred composition ratio of the positive resist composition is such that the resin component is in the range of 50 to 98% by weight, more preferably 75 to 98% by weight, based on the total solid content in the composition. Is in the range of 0.05 to 20% by weight. When an organic base compound is blended, it is preferably used in the range of 0.001 to 10% by weight. The resist composition of the present invention may further contain, if necessary, various additives commonly used in this field, such as a dissolution inhibitor, a sensitizer, a dye, an adhesion improver, and a water retention agent. . In order to generate an acid in a chemically amplified resist, the presence of water is required. However, the presence of a small amount of a water retention agent such as polypropylene glycol allows the acid to be generated efficiently. When these additives are used, their amounts total up to about 20% by weight, based on the total solids weight in the composition.

【0034】本発明のポジ型レジスト組成物は、上記各
成分を有機溶剤に混合、溶解したものである。この際、
通常は全固形分濃度が10〜50重量%となるように有
機溶剤が用いられる。この有機溶剤は、上記各成分を溶
解するものであればよく、この分野で通常用いられてい
るものであることができる。例えば、エチルセロソルブ
アセテート、メチルセロソルブアセテート、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート及びプロピレ
ングリコールモノエチルエーテルアセテートのようなグ
リコールエーテルエステル類、エチルセロソルブ、メチ
ルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル及びジエ
チレングリコールジメチルエーテルのようなグリコール
モノ又はジエーテル類、乳酸エチル、酢酸ブチル及びピ
ルビン酸エチルのようなエステル類、2−ヘプタノン、
シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンのようなケ
トン類、キシレンのような芳香族炭化水素類などが挙げ
られる。これらの溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以
上組み合わせて用いることができる。
The positive resist composition of the present invention is obtained by mixing and dissolving each of the above components in an organic solvent. On this occasion,
Usually, an organic solvent is used so that the total solid concentration is 10 to 50% by weight. The organic solvent may be any one that dissolves the above-mentioned components, and may be any of those commonly used in this field. For example, glycol ether esters such as ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl cellosolve, methyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether. Glycol mono- or diethers, such as ethyl lactate, butyl acetate and ethyl pyruvate, 2-heptanone,
Examples thereof include ketones such as cyclohexanone and methyl isobutyl ketone, and aromatic hydrocarbons such as xylene. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

【0035】このポジ型レジスト組成物をシリコンウェ
ハなどの基体上に塗布してレジスト膜を形成し、その後
通常、プリベーク、パターニング露光、露光部で発生し
た酸を拡散させ、樹脂の保護基を脱離させるとともに酸
を再生成させるためのポストエキスポジャーベーク、ア
ルカリ現像液による現像の各工程を経て、パターンが形
成される。
This positive resist composition is applied on a substrate such as a silicon wafer to form a resist film. Thereafter, usually, pre-baking, patterning exposure, and diffusion of an acid generated in an exposed portion are performed to remove a protective group of the resin. The pattern is formed through the steps of post-exposure baking for separating and regenerating the acid and development with an alkali developer.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。 例中、含有量ないし使用量を表す%及び
部は、特記ないかぎり重量基準である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, percentages and parts representing the content or the used amount are based on weight unless otherwise specified.

【0037】合成例1 (1a) p−tert−ブトキシスチレンの重合 p−tert−ブトキシスチレン880g、ベンゾイルパー
オキサイド4.03g及び2,2,6,6−テトラメチル
−1−ピペリジニルオキシ3.38gを反応器に仕込み、
窒素置換した後、130℃で8時間重合反応を継続し
た。その後、この溶液をメタノール中に注いで生成物を
沈殿させ、分離、乾燥して、283.2gの重合体を単離
した。得られた重合体の分子量及びその分布を、ゲルパ
ーミェーションクロマトグラフィー(GPC)によりポ
リスチレンを標準品として求めたところ、重量平均分子
量は約25,000、多分散度は1.20であった。
Synthesis Example 1 (1a) Polymerization of p-tert-butoxystyrene 880 g of p-tert-butoxystyrene, 4.03 g of benzoyl peroxide and 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy 3 .38g was charged to the reactor,
After purging with nitrogen, the polymerization reaction was continued at 130 ° C. for 8 hours. Thereafter, the solution was poured into methanol to precipitate the product, which was separated and dried to isolate 283.2 g of a polymer. The molecular weight and distribution of the obtained polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard. The weight average molecular weight was about 25,000 and the polydispersity was 1.20. Was.

【0038】(1b) tert−ブチル基の脱離 上記(1a)で得られた重合体282gを2−プロパノール
1410gに溶解させた後、65℃で少量の濃塩酸を添
加して5時間攪拌し、次に溶液を水中に注いで生成物を
沈殿させ、分離した。得られた粗結晶を酢酸エチルに溶
解し、イオン交換水を加えて分液し、洗浄した。溶媒を
留去して濃縮した後アセトンを加え、この溶液をイオン
交換水に注いで生成物を沈殿させ、分離、乾燥すること
により、部分的にtert−ブトキシ基が残存したポリ(p
−ヒドロキシスチレン)207gを得た。この樹脂のte
rt−ブトキシ化率をNMR測定により求めたところ、p
−tert−ブトキシスチレン単位が10モル%、残りがp
−ヒドロキシスチレン単位であった。
(1b) Elimination of tert-butyl group After dissolving 282 g of the polymer obtained in the above (1a) in 1410 g of 2-propanol, a small amount of concentrated hydrochloric acid was added at 65 ° C., and the mixture was stirred for 5 hours. The solution was then poured into water to precipitate the product and separate. The obtained crude crystals were dissolved in ethyl acetate, ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was separated and washed. After distilling off the solvent and concentrating, acetone was added, the solution was poured into ion-exchanged water to precipitate the product, separated and dried to obtain a poly (p) partially containing tert-butoxy group.
-Hydroxystyrene) 207 g were obtained. This resin te
When the rt-butoxylation ratio was determined by NMR measurement, p
-Tert-butoxystyrene unit is 10 mol%, and the remainder is p
-Hydroxystyrene units.

【0039】(1c) 1−エトキシエチル化 上記(1b)で得らた樹脂97gとp−トルエンスルホン酸
1水和物0.22gをプロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート650gに溶解し、そこへエチルビニ
ルエーテル20gを滴下した。25℃で3時間撹拌後、
メチルイソブチルケトン及びイオン交換水を加えて分液
した。得られた有機層をイオン交換水と混合し、分液す
る操作を3回行って洗浄した。この有機層から溶媒を留
去して濃縮した後、プロピレングリコールモノメチルア
セテートを加えてさらに溶媒を留去することにより溶媒
置換し、樹脂溶液330gを得た。
(1c) 1-ethoxyethylation 97 g of the resin obtained in the above (1b) and 0.22 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate were dissolved in 650 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 20 g of ethyl vinyl ether was added thereto. Was added dropwise. After stirring at 25 ° C. for 3 hours,
Methyl isobutyl ketone and ion-exchanged water were added for liquid separation. The obtained organic layer was mixed with ion-exchanged water and subjected to liquid separation three times, and washed. After the solvent was distilled off from the organic layer and concentrated, propylene glycol monomethyl acetate was added and the solvent was further distilled off to replace the solvent, thereby obtaining 330 g of a resin solution.

【0040】この樹脂溶液の固形分濃度を加熱質量減量
法により求めたところ、27%であった。また、樹脂中
の1−エトキシエチル化率(水酸基、p−tert−ブトキ
シ基及び1−エトキシエトキシ基の合計に対する1−エ
トキシエトキシ基の割合)をNMR測定により求めたと
ころ、33%であった。したがってこの樹脂は、p−te
rt−ブトキシスチレン単位が10モル%、p−1−エト
キシエトキシスチレン単位が33モル%、残りがp−ヒ
ドロキシスチレン単位からなるものである。また、この
樹脂の重量平均分子量は約21,000、多分散度は1.
20である。
The solid content concentration of this resin solution was determined by a heating weight loss method and found to be 27%. The 1-ethoxyethylation ratio (the ratio of 1-ethoxyethoxy groups to the total of hydroxyl groups, p-tert-butoxy groups and 1-ethoxyethoxy groups) in the resin was 33% as determined by NMR measurement. . Therefore, this resin is p-te
It is composed of 10 mol% of rt-butoxystyrene units, 33 mol% of p-1-ethoxyethoxystyrene units, and the remainder composed of p-hydroxystyrene units. The resin has a weight average molecular weight of about 21,000 and a polydispersity of 1.
20.

【0041】合成例2(比較用) (2a) p−tert−ブトキシスチレンの重合 p−tert−ブトキシスチレン221gを2−プロパノー
ル219gに溶解させた後、窒素置換して75℃まで昇
温した。そこへ、2−プロパノール34.6gに溶解した
2,2′−アゾビスイソ酪酸ジメチル8.3gを滴下し、
さらに同温度で5時間重合反応を継続した。その後、こ
の溶液をメタノール中に注いで生成物を沈殿させ、分
離、乾燥して、210gの重合体を単離した。得られた
重合体の分子量及びその分布を合成例1の(1a)と同じ方
法で求めたところ、重量平均分子量は約20,000、
多分散度は1.8であった。
Synthesis Example 2 (for comparison) (2a) Polymerization of p-tert-butoxystyrene 221 g of p-tert-butoxystyrene was dissolved in 219 g of 2-propanol, and the temperature was raised to 75 ° C. by purging with nitrogen. To this, 8.3 g of dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate dissolved in 34.6 g of 2-propanol was added dropwise.
Further, the polymerization reaction was continued at the same temperature for 5 hours. Thereafter, the solution was poured into methanol to precipitate a product, separated and dried to isolate 210 g of a polymer. When the molecular weight and the distribution of the obtained polymer were determined by the same method as in (1a) of Synthesis Example 1, the weight average molecular weight was about 20,000,
The polydispersity was 1.8.

【0042】(2b) tert−ブチル基の脱離 上記(2a)で得られた重合体105gを2−プロパノール
534gに溶解させた後、70℃で少量の濃塩酸を添加
して3時間攪拌した。次に55℃まで冷却し、さらに3
時間攪拌した後、酢酸メチル及びイオン交換水を加えて
分液した。下層を水中に注ぎ、得られた粗結晶を酢酸エ
チルに溶解し、イオン交換水を加えて分液し、洗浄し
た。溶媒を留去して濃縮した後、アセトンを加え、この
溶液をイオン交換水に注いで生成物を沈殿させ、分離、
乾燥することにより、部分的にtert−ブトキシ基が残存
したポリ(p−ヒドロキシスチレン)60gを得た。こ
の樹脂のtert−ブトキシ化率をNMR測定により求めた
ところ、p−tert−ブトキシスチレン単位が10モル
%、残りがp−ヒドロキシスチレン単位であった。
(2b) Elimination of tert-butyl group After dissolving 105 g of the polymer obtained in the above (2a) in 534 g of 2-propanol, a small amount of concentrated hydrochloric acid was added at 70 ° C., followed by stirring for 3 hours. . Then cool to 55 ° C and add 3 more
After stirring for an hour, methyl acetate and ion-exchanged water were added to carry out liquid separation. The lower layer was poured into water, and the obtained crude crystals were dissolved in ethyl acetate, and ion-exchanged water was added for liquid separation and washing. After evaporating the solvent and concentrating, acetone is added, and the solution is poured into ion-exchanged water to precipitate the product, separated,
By drying, 60 g of poly (p-hydroxystyrene) partially having tert-butoxy groups remaining was obtained. When the tert-butoxylation ratio of this resin was determined by NMR measurement, it was found that p-tert-butoxystyrene units were 10 mol% and the rest were p-hydroxystyrene units.

【0043】(2c) 1−エトキシエチル化 上記(2b)で得られた樹脂60gとp−トルエンスルホン
酸1水和物0.0063gをメチルイソブチルケトン36
0gに溶解し、そこへ、エチルビニルエーテル12.5g
を滴下した。25℃で3時間撹拌後、イオン交換水を加
えて分液した。得られた有機層をイオン交換水と混合
し、分液する操作を3回行って洗浄した。この有機層か
ら溶媒を留去して濃縮した後、プロピレングリコールモ
ノメチルアセテートを加えてさらに溶媒を留去すること
により溶媒置換し、樹脂溶液193gを得た。
(2c) 1-ethoxyethylation 60 g of the resin obtained in the above (2b) and 0.063 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate were mixed with methyl isobutyl ketone 36.
0 g, and 12.5 g of ethyl vinyl ether
Was added dropwise. After stirring at 25 ° C. for 3 hours, ion-exchanged water was added to carry out liquid separation. The obtained organic layer was mixed with ion-exchanged water and subjected to liquid separation three times, and washed. After the solvent was distilled off from the organic layer and concentrated, propylene glycol monomethyl acetate was added, and the solvent was further distilled off to replace the solvent, thereby obtaining 193 g of a resin solution.

【0044】この樹脂溶液の固形分濃度を加熱質量減量
法により求めたところ、35%であった。また、樹脂中
の1−エトキシエチル化率を合成例1の(1c)と同じ方法
で求めたところ、33%であった。したがってこの樹脂
は、p−tert−ブトキシスチレン単位が10モル%、p
−1−エトキシエトキシスチレン単位が33モル%、残
りがp−ヒドロキシスチレン単位からなるものである。
また、この樹脂の重量平均分子量は約17,000、多
分散度は1.8である。
The solid content concentration of this resin solution was 35% as determined by a heating weight loss method. Further, the 1-ethoxyethylation ratio in the resin was determined by the same method as in (1c) of Synthesis Example 1, and it was 33%. Therefore, this resin contains 10 mol% of p-tert-butoxystyrene unit,
-1-ethoxyethoxystyrene unit is composed of 33 mol%, and the rest is composed of p-hydroxystyrene unit.
The resin has a weight average molecular weight of about 17,000 and a polydispersity of 1.8.

【0045】実施例及び比較例 以下の各成分を混合して溶解し、フッ素樹脂製フィルタ
ーで濾過して、レジスト液とした。
Examples and Comparative Examples The following components were mixed and dissolved, and filtered with a fluororesin filter to obtain a resist solution.

【0046】 樹脂成分:合成例1の(1c)で得た樹脂(実施例)又は 合成例2の(2c)で得た樹脂(比較例)(固形分量) 13.5 部 酸発生剤:ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン 0.5 部クェンチャー :トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン 0.01 部 テトラブチルアンモニウムヒドロキシド 0.01 部 保水剤 :ポリプロピレングリコール 0.135部 (和光純薬工業(株)製、Mw 1,000) 溶剤 :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 80 部 (樹脂溶液からの持ち込み分を含む)Resin component: Resin obtained in (1c) of Synthesis Example 1 (Example) or resin obtained in (2c) of Synthesis Example 2 (Comparative Example) (solid content) 13.5 parts Acid generator: bis (cyclohexyl) Sulfonyl) diazomethane 0.5 parts Quencher: Tris [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] amine 0.01 parts Tetrabutylammonium hydroxide 0.01 parts Water retention agent: Polypropylene glycol 0.135 parts (Mw 1,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Solvent : 80 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate (including the amount brought in from the resin solution)

【0047】常法により洗浄したシリコンウェハーに、
スピンコーターを用いて上記レジスト液を回転塗布し、
次にこのシリコンウェハーをホットプレート上にて90
℃で90秒間プリベークして、膜厚が0.50μmのレジ
スト膜を形成させた。プリベーク後の塗膜に、パターン
を有するクロムマスクを介して、露光波長248nmのK
rFエキシマレーザーステッパー〔(株)ニコン製の
“NSR-2205 EX12B”、NA=0.55、σ=0.8 〕を用い、露光
量を段階的に変化させて露光した。露光後のウェハー
を、ホットプレート上にて100℃で90秒間加熱し
た。これを、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イドの2.38%水溶液で現像して、ポジ型パターンを得
た。
On a silicon wafer cleaned by a conventional method,
Spin-coat the above resist solution using a spin coater,
Next, the silicon wafer is placed on a hot plate for 90 minutes.
Pre-baking was performed at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 0.50 μm. The coated film after the pre-baking is exposed through a chrome mask having a pattern to a K film having an exposure wavelength of
Exposure was performed using an rF excimer laser stepper (“NSR-2205 EX12B” manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.55, σ = 0.8) while changing the exposure stepwise. The exposed wafer was heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds. This was developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to obtain a positive pattern.

【0048】それぞれのポジ型パターンについて、以下
のようにして評価し、それぞれの結果を表1に示した。
Each positive pattern was evaluated as follows, and the results are shown in Table 1.

【0049】感度: 0.25μmラインアンドスペース
パターンの断面を走査型電子顕微鏡で観察し、ベストフ
ォーカスにおけるラインアンドスペースパターンが1:
1になる露光量(実効感度)で表示した。
Sensitivity: The cross section of the 0.25 μm line and space pattern was observed with a scanning electron microscope.
It is indicated by the exposure amount (effective sensitivity) that becomes 1.

【0050】解像度: 実効感度の露光量において膜減
りなく分離する最小のラインアンドスペースの幅を走査
型電子顕微鏡で測定した。
Resolution: The minimum line-and-space width at which the film was separated without reducing the film thickness at the effective exposure dose was measured with a scanning electron microscope.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】表1に示すとおり、本発明に従って狭分散
性重合体を用いることにより、解像度が著しく向上す
る。また、実施例のものでは、比較例に比べ、孤立パタ
ーンが著しく形状良く形成されていた。
As shown in Table 1, the use of a narrowly dispersible polymer according to the present invention significantly improves the resolution. Further, in the case of the example, the isolated pattern was formed in a significantly better shape than in the comparative example.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明に従って特定の方法により得られ
た狭分散性重合体を含有するレジスト組成物は、遠紫外
線(エキシマレーザーを含む)光源、電子線、X線及び
放射光のような高エネルギー放射線の露光領域におい
て、優れた解像性を示し、また優れた孤立パターンを与
えるので、高精度の微細なレジストパターンを形成する
ことができる。
According to the present invention, a resist composition containing a narrowly dispersible polymer obtained by a specific method according to the present invention can be used as a light source for deep ultraviolet (including excimer laser), electron beams, X-rays and radiation. In the exposure region of the energy radiation, excellent resolution is provided and an excellent isolated pattern is provided, so that a fine resist pattern with high precision can be formed.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(A)下式(I) (式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル又は全炭素
原子数1〜12のアルカノイルを表す)で示されるスチ
レン誘導体をフリーラジカル開始剤及び安定フリーラジ
カル作用剤の存在下、リビング的にラジカル重合して得
られた狭分散性ポリスチレン類の−Rに相当する基の少
なくとも一部を脱離させて、それに相当する−O−Rの
部分を水酸基とした後、酸に不安定な基で該水酸基を部
分的に保護してなり、それ自身ではアルカリに不溶又は
難溶であるが、酸の作用によりアルカリ可溶となる樹
脂、(B)酸発生剤、及び(C)これらを溶解する有機
溶剤を含有することを特徴とする化学増幅型ポジ型レジ
スト組成物。
(A) The following formula (I) (Wherein R represents alkyl having 1 to 12 carbons or alkanoyl having 1 to 12 carbons) in the presence of a free radical initiator and a stable free radical activator. After at least part of the group corresponding to -R of the narrow-dispersion polystyrene obtained by radical polymerization is eliminated, and the corresponding -OR part is converted to a hydroxyl group, an acid-labile group is obtained. A resin which is partially insoluble or hardly soluble in alkali by itself but becomes alkali-soluble by the action of an acid, (B) an acid generator, and (C) A chemically amplified positive resist composition comprising an organic solvent.
【請求項2】式(I)のスチレン誘導体がp−tert−ブ
トキシスチレンである請求項1記載の組成物。
2. The composition according to claim 1, wherein the styrene derivative of the formula (I) is p-tert-butoxystyrene.
【請求項3】樹脂中の水酸基を部分的に保護する酸に不
安定な基が、tert−ブトキシカルボニル、tert−ブトキ
シカルボニルメチル、1−アルコキシアルキル及び環状
飽和エーテルの2−残基から選ばれる請求項1又は2記
載の組成物。
3. An acid-labile group which partially protects a hydroxyl group in the resin is selected from tert-butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonylmethyl, 1-alkoxyalkyl and 2-residues of cyclic saturated ethers. The composition according to claim 1.
【請求項4】該樹脂が、p−位に基−O−Rを有するス
チレン単位0〜30モル%、水酸基が酸に不安定な基で
保護されたp−ヒドロキシスチレン単位10〜50モル
%、保護されていないp−ヒドロキシスチレン単位残部
で構成される請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
4. The resin has 0 to 30 mol% of a styrene unit having a group —OR at the p-position, and 10 to 50 mol% of a p-hydroxystyrene unit in which a hydroxyl group is protected by an acid-labile group. The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition comprises the remaining unprotected p-hydroxystyrene unit.
【請求項5】該樹脂が1.0〜1.5の間の多分散度を有
する請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
5. The composition according to claim 1, wherein said resin has a polydispersity of between 1.0 and 1.5.
【請求項6】該樹脂が2,000〜100,000の間の
重量平均分子量を有する請求項5記載の組成物。
6. A composition according to claim 5, wherein said resin has a weight average molecular weight of between 2,000 and 100,000.
【請求項7】さらに有機塩基化合物を含有する請求項1
〜6のいずれかに記載の組成物。
7. The method according to claim 1, further comprising an organic base compound.
7. The composition according to any one of claims 6 to 6.
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