JP3476359B2 - Resist material, method for preparing the same, and method for forming resist pattern - Google Patents
Resist material, method for preparing the same, and method for forming resist patternInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト材料に関
し、さらに詳しく述べると、高解像性、高感度、そして
優れたドライエッチング耐性を有する化学増幅型レジス
ト材料に関する。本発明はまた、かかる新規なレジスト
材料の調製方法、特に、基材樹脂として使用する酸感応
性共重合体の調製方法に関する。さらに、本発明は、本
発明のレジスト材料を使用したレジストパターンの形成
方法に関する。本発明によるレジスト材料は、その優れ
た特性のため、半導体集積回路等の半導体装置の製造に
有利に使用することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist material, and more specifically to a chemically amplified resist material having high resolution, high sensitivity, and excellent dry etching resistance. The present invention also relates to a method for preparing such a novel resist material, particularly a method for preparing an acid-sensitive copolymer used as a base resin. Furthermore, the present invention relates to a method for forming a resist pattern using the resist material of the present invention. The resist material according to the present invention can be advantageously used for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit because of its excellent characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路は集積化が進んで
LSIやVLSIが実用化されており、また、これとと
もに、集積回路の最小パターンはサブミクロン領域に及
び、更に微細化する傾向にある。微細パターンの形成に
は、薄膜を形成した被処理基板上をレジストで被覆し、
選択露光を行って所望のパターンの潜像を形成した後に
現像してレジストパターンを作り、これをマスクとして
ドライエッチングを行い、その後にレジストを除去する
ことにより所望のパターンを得るリソグラフィ技術が必
須である。そして、このリソグラフィに使用する回路パ
ターン焼き付けのための露光光源として、g線(波長4
36nm) 、i線(波長365nm)の紫外線光が使用され
ているが、パターンの微細化に伴い、より波長の短い遠
紫外線光、真空紫外光、電子線(EB)、X線などが光
源として使用されるようになってきている。特に最近で
は、エキシマレーザ(波長248nmのKrFレーザ、波
長193nmのArFレーザ)が露光光源として注目され
かつ微細パターンの形成に有効であると期待されてお
り、特にKrFレーザはすでに微細パターンの形成に使
用されている。なお、本願明細書では、「放射線」なる
語を用いた場合、これらのさまざまの光源からの光、す
なわち、紫外線、遠紫外線、真空紫外光、電子線、X
線、各種レーザ光等を意味するものとする。2. Description of the Related Art In recent years, integration of semiconductor integrated circuits has advanced, and LSI and VLSI have been put to practical use. Further, along with this, the minimum pattern of the integrated circuit is in the submicron region, and there is a tendency for further miniaturization. . To form a fine pattern, cover the substrate on which the thin film is formed with a resist,
It is essential to have a lithographic technique in which a latent image of a desired pattern is formed by selective exposure and then developed to form a resist pattern, dry etching is performed using this as a mask, and then the resist is removed to obtain the desired pattern. is there. Then, as an exposure light source for printing a circuit pattern used for this lithography, g-line (wavelength 4
36 nm), i-line (wavelength 365 nm) ultraviolet light is used, but with the miniaturization of patterns, far-ultraviolet light of shorter wavelength, vacuum ultraviolet light, electron beam (EB), X-ray, etc. are used as light sources. It is becoming used. In particular, recently, an excimer laser (a KrF laser having a wavelength of 248 nm and an ArF laser having a wavelength of 193 nm) has been attracting attention as an exposure light source and is expected to be effective for forming a fine pattern. In particular, a KrF laser is already used for forming a fine pattern. It is used. In this specification, when the term "radiation" is used, light from these various light sources, that is, ultraviolet light, far ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, electron beam, X-ray,
A line, various laser beams, etc. are meant.
【0003】より短波長である遠紫外・真空紫外領域の
露光光を用いてサブミクロンパターンを形成するために
は、使用するレジスト材料が、優れた透明性と優れたド
ライエッチング耐性とを有していることが必要である。
本発明者らは、脂環式炭化水素構造を有するアクリル系
樹脂と酸発生剤とを含む化学増幅型レジストがこうした
特性を備えているということを先に明らかにし、特許出
願した(例えば特開平4−39665号公報を参照され
たい)。また、特開平9−73173号公報では、さら
に安定したパターニングを可能とするために、脱離型環
状炭化水素基の導入を提案した。すなわち、この公開特
許公報では、脂環式炭化水素基含有部分として酸脱離構
造のものを採用して脂環式炭化水素基を除くことによ
り、現像時のパターンの剥離の低減が可能な化学増幅型
レジストが提案されている。さらに、特開平9−906
37号公報ではラクトン構造の導入も提案した。すなわ
ち、この公開特許公報では、モノマー単位の側鎖に保護
基含有カルボキシル基を有する酸感応性重合体と酸発生
剤とを含む化学増幅型レジスト材料において、その酸感
応性重合体の保護基としてラクトン構造を導入すること
によって、実用可能な感度で、密着性にすぐれた微細な
ポジティブパターンを形成することが提案されている。In order to form a submicron pattern by using exposure light in the far ultraviolet or vacuum ultraviolet region having a shorter wavelength, the resist material used has excellent transparency and excellent dry etching resistance. It is necessary to have
The present inventors have previously clarified that a chemically amplified resist containing an acrylic resin having an alicyclic hydrocarbon structure and an acid generator has such characteristics, and filed a patent application (for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10 (1999) -135242). See Japanese Patent Publication No. 4-39665). In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 9-73173 proposes the introduction of a leaving cyclic hydrocarbon group in order to enable more stable patterning. That is, in this publication, by adopting an alicyclic hydrocarbon group-containing moiety having an acid elimination structure and removing the alicyclic hydrocarbon group, it is possible to reduce the peeling of the pattern during development. Amplified resists have been proposed. Furthermore, JP-A-9-906
In JP-A 37-37, introduction of a lactone structure was also proposed. That is, in this publication, in a chemically amplified resist material containing an acid-sensitive polymer having a protective group-containing carboxyl group on the side chain of a monomer unit and an acid generator, the protective group of the acid-sensitive polymer is used. It has been proposed to introduce a lactone structure to form a fine positive pattern having a practical sensitivity and excellent adhesion.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らがすでに明
らかにしている化学増幅型レジスト材料は、上記したよ
うに注目すべき多くの効果を奏するものであり、特に、
脱離型環状炭化水素基とラクトン構造を併せて有するレ
ジスト材料は、非常に高性能であるという点で注目に値
する。しかし、このような優れたレジスト材料にも、解
決されなければならない課題は依然として残されてい
る。すなわち、この種のレジスト材料の場合、その特性
がロットごとにばらつく傾向にあり、また、収率の向上
や、パターンブロファイル及びプロセスマージンの改善
を行うことも望ましい。The chemically amplified resist material, which has been clarified by the present inventors, has many remarkable effects as described above.
A resist material having both a eliminable cyclic hydrocarbon group and a lactone structure is remarkable in that it has extremely high performance. However, such excellent resist materials still have problems to be solved. That is, in the case of this type of resist material, the characteristics thereof tend to vary from lot to lot, and it is also desirable to improve the yield and the pattern profile and the process margin.
【0005】本発明の第1の目的は、したがって、上記
したような従来の技術の問題点を解決して、脱離型環状
炭化水素基とラクトン構造を併せて有するタイプのレジ
スト材料においてその基材樹脂の構造に由来する多くの
特性を損なうことなく、すなわち、高解像性、高感度、
そして優れたドライエッチング耐性を維持しつつ、特性
の樹脂ロットごとのばらつきを解消し、あわせて、収率
の向上や、パターンブロファイル及びプロセスマージン
の改善を行うことのできる化学増幅型レジスト材料を提
供することにある。The first object of the present invention, therefore, is to solve the problems of the prior art as described above, and to solve the problems in the resist material of the type having both a leaving cyclic hydrocarbon group and a lactone structure. Without deteriorating many characteristics derived from the structure of the material resin, that is, high resolution, high sensitivity,
Then, while maintaining excellent dry etching resistance, a chemically amplified resist material that can eliminate variations in characteristics between resin lots, and at the same time improve yield, pattern profile and process margin can be obtained. To provide.
【0006】本発明のもう1つの目的は、そのような化
学増幅型レジスト材料の調製方法を提供することにあ
る。本発明のさらにもう1つの目的は、そのような化学
増幅型レジスト材料を使用したレジストパターンの形成
方法を提供することにある。本発明の上記した目的及び
それ以外の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解す
ることができるであろう。Another object of the present invention is to provide a method for preparing such a chemically amplified resist material. Still another object of the present invention is to provide a method for forming a resist pattern using such a chemically amplified resist material. The above and other objects of the present invention will be easily understood from the following detailed description.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記したよ
うな課題を解決すべく鋭意研究の結果、従来の上記した
タイプの化学増幅型レジスト材料の場合、それを構成す
る基材樹脂である酸感応性共重合体の分散度は通常2〜
3程度と比較的に大きく、このため、樹脂ロットのばら
つきを生じやすく、さらには精製が困難なことに加え
て、精製段階での不所望な樹脂の除去に原因する損失も
大きく、収率を損なう原因となっているという知見を得
た。また、樹脂の分子量分布が広く広範囲の分子量を含
んでいるため、良好なプロファイル及び露光マージンを
得ることは困難であるということも見い出した。これら
の知見及び発見に基づいて、本発明者は、次のような発
明を完成した。As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that in the case of the conventional chemically amplified resist material of the above-mentioned type, the base resin constituting the same is used. The dispersity of an acid-sensitive copolymer is usually 2 to
This is a relatively large amount of about 3 and therefore tends to cause variations in resin lots and further makes it difficult to purify, and also causes a large loss due to removal of undesired resin in the refining stage, resulting in a high yield. We obtained the finding that it is a cause of loss. It was also found that it is difficult to obtain a good profile and exposure margin because the resin has a wide molecular weight distribution and includes a wide range of molecular weights. Based on these findings and discoveries, the present inventor has completed the following invention.
【0008】本発明は、1つの面において、少なくとも
下記の第1及び第2のモノマー単位:脂環式炭化水素構
造を有する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を
含有しかつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体
をアルカリ可溶性とならしめる構造単位を有する第1の
モノマー単位、及びラクトン構造を有する保護基により
保護されたアルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が
酸により脱離して当該共重合体をアルカリ可溶性となら
しめる構造単位を有する第2のモノマー単位、の共重合
により形成されたものである酸感応性共重合体と、放射
線露光により酸を発生する酸発生剤とを含んでなる化学
増幅型レジスト材料において、前記酸感応性共重合体
が、前記第1及び第2のモノマー単位のそれぞれに対応
する単量体をそれらの単量体の消費量に応じてラジカル
溶液重合反応系に添加することによって調製したもので
あることを特徴とする化学増幅型レジスト材料にある。In one aspect, the present invention contains at least the following first and second monomer units: an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure, and the protecting group is an acid group. Containing a first monomer unit having a structural unit capable of leaving the copolymer to be alkali-soluble by removing with an alkali-soluble group protected by a protective group having a lactone structure, and the protective group being eliminated by an acid. And a second monomer unit having a structural unit that makes the copolymer alkali-soluble, and an acid-sensitive copolymer formed by copolymerization, and an acid generator that generates an acid upon exposure to radiation. In the chemically amplified resist material, the acid-sensitive copolymer comprises a monomer corresponding to each of the first and second monomer units. Radicals in accordance with the consumption amount of the monomer
A chemically amplified resist material is characterized by being prepared by adding it to a solution polymerization reaction system.
【0009】また、本発明は、そのもう1つの面におい
て、少なくとも下記の第1及び第2のモノマー単位:脂
環式炭化水素構造を有する保護基により保護されたアル
カリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸により脱離し
て当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単位
を有する第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有す
る保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有しか
つ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体をアルカ
リ可溶性とならしめる構造単位を有する第2のモノマー
単位、の共重合により形成されたものである酸感応性共
重合体と、放射線露光により酸を発生する酸発生剤とを
含んでなる化学増幅型レジスト材料を調製する方法にお
いて、前記酸感応性共重合体を、前記第1及び第2のモ
ノマー単位のそれぞれに対応する単量体をそれらの単量
体の消費量に応じてラジカル溶液重合反応系に添加する
ことによって調製する工程を含むことを特徴とする化学
増幅型レジスト材料の調製方法にある。Further, in another aspect of the present invention, at least the following first and second monomer units: an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure, and The protective group contains a first monomer unit having a structural unit capable of leaving the copolymer alkali-soluble by elimination with an acid, and an alkali-soluble group protected by a protective group having a lactone structure, and the protective group is An acid-sensitive copolymer, which is formed by copolymerization of a second monomer unit having a structural unit that eliminates with an acid to make the copolymer alkali-soluble, and an acid is generated by radiation exposure. A method for preparing a chemically amplified resist material comprising an acid generator, wherein the acid-sensitive copolymer is prepared from the first and second monomer units. Is to a method for the preparation of the chemically amplified resist material characterized by comprising the step of preparing by adding the radical solution polymerization reaction system in accordance with a monomer corresponding to the record to the consumption of these monomers.
【0010】さらに、本発明は、そのもう1つの面にお
いて、少なくとも下記の第1及び第2のモノマー単位:
脂環式炭化水素構造を有する保護基により保護されたア
ルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸により脱離
して当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単
位を有する第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有
する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有し
かつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体をアル
カリ可溶性とならしめる構造単位を有する第2のモノマ
ー単位、の共重合により形成されたものでありかつ、そ
の共重合の際、前記第1及び第2のモノマー単位のそれ
ぞれに対応する単量体をそれらの単量体の消費量に応じ
てラジカル溶液重合反応系に添加することによって調製
した酸感応性共重合体と、放射線露光により酸を発生す
る酸発生剤とを含む化学増幅型レジスト材料を被処理基
板上に塗布してレジスト膜を形成し、前記被処理基板上
のレジスト膜を前記酸発生剤からの酸の発生を惹起し得
る放射線に選択的に露光し、そして前記露光工程におい
て形成された潜像を現像すること、を含んでなることを
特徴とするレジストパターンの形成方法にある。Furthermore, the invention in another of its aspects at least the following first and second monomer units:
A first monomer unit containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure and having a structural unit by which the protecting group is eliminated by an acid to make the copolymer alkali-soluble; And a second monomer unit containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having a lactone structure and having a structural unit which makes the copolymer alkali-soluble by elimination of the protecting group from an acid. And a monomer corresponding to each of the first and second monomer units in the radical solution polymerization reaction system according to the consumption amount of the monomers. applying an acid-sensitive copolymer prepared <br/> by adding a chemically amplified resist material containing an acid generator which generates an acid upon radiation exposure on the substrate to be processed Forming a resist film, selectively exposing the resist film on the substrate to be treated to radiation capable of causing the generation of an acid from the acid generator, and developing the latent image formed in the exposing step. And a resist pattern forming method.
【0011】以下において詳細に説明するけれども、本
発明では、特に化学増幅型レジスト材料の基材樹脂とし
て使用する酸感応性共重合体の重合プロセスに特徴があ
る。すなわち、酸感応性共重合体をその出発物質として
の単量体から調製する場合に、従来の重合方法のよう
に、単量体のすべてを反応容器に仕込んだ状態で重合反
応を開始させた場合、発生する反応熱のために反応初期
の温度制御ができなくなる。このため、得られる共重合
体は、先に説明したように分散度の大きな共重合体とな
り、精製時の損失が大きく、レジスト性能にばらつきが
発生する。また、本発明の化学増幅型レジスト材料にお
いて用いられる酸感応性共重合体は、以下においても説
明するように、好ましくは、1.7以下の分散度に相当
する約4000〜20000程度の分子量を有するもの
であるが、従来の重合方法の場合、このような範囲の分
子量を有するためには大量の重合開始剤を添加すること
が必須であった。しかし、重合開始剤は、重合の完了の
時点で、反応のために仕込んだものの全量が消費される
わけではないので、共重合体中に残留し、得られるレジ
スト材料の性能のばらつきあるいは性能の低下を引き起
こす要因となっている。As will be described in detail below, the present invention is characterized by a polymerization process of an acid-sensitive copolymer used as a base resin of a chemically amplified resist material. That is, when an acid-sensitive copolymer is prepared from a monomer as its starting material, the polymerization reaction is started in a state where all the monomers are charged in a reaction vessel as in the conventional polymerization method. In this case, the heat of reaction generated makes it impossible to control the temperature in the initial stage of the reaction. Therefore, the obtained copolymer becomes a copolymer having a high degree of dispersion as described above, and the loss during purification is large, and the resist performance varies. The acid-sensitive copolymer used in the chemically amplified resist material of the present invention preferably has a molecular weight of about 4,000 to 20,000 corresponding to a dispersity of 1.7 or less, as will be described below. However, in the case of the conventional polymerization method, in order to have a molecular weight in such a range, it was essential to add a large amount of a polymerization initiator. However, the polymerization initiator does not completely consume what was charged for the reaction at the time of completion of the polymerization, so that it remains in the copolymer, resulting in variation in performance of the resulting resist material or performance fluctuation. It is a factor that causes the decline.
【0012】これに対して、本発明に従い、単量体を、
その重合プロセスを監視しつつ、反応消費量に応じて添
加することにより、重合開始剤の使用量を最小限に押さ
えることができ、また、それによって、従来の裾広がり
の分子量分布とは対照的に、ピークが急峻な、換言する
と、分散度がより狭い共重合体を得ることが可能にな
る。さらに、このことにより、精製時の損失を押さえる
とともに、安定したレジスト性能を得ることが可能にな
る。On the other hand, according to the present invention, the monomer is
While monitoring the polymerization process, the amount of the polymerization initiator used can be minimized by adding it according to the reaction consumption amount, and thereby, in contrast to the conventional tail-spreading molecular weight distribution. Moreover, it is possible to obtain a copolymer having a steep peak, in other words, a dispersion degree of which is narrower. Furthermore, this makes it possible to suppress loss during purification and obtain stable resist performance.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
ついて詳細に説明する。本発明の実施において、化学増
幅型レジスト材料の基材樹脂として用いられる酸感応性
共重合体は、先にも説明したように、少なくとも下記の
第1及び第2のモノマー単位:脂環式炭化水素構造を有
する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有す
る第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有する保護
基により保護されたアルカリ可溶性基を含有する第2の
モノマー単位、ならびに、必要に応じて、第1及び第2
のモノマー単位の保護基とは異なる保護基により保護さ
れたアルカリ可溶性基を含有するかもしくは極性基又は
保護されていないアルカリ可溶性基を含有する第3のモ
ノマー単位、の共重合によって形成されたものである。
このような酸感応性2成分又は3成分共重合体は、単独
で使用してもよく、あるいは2種類もしくはそれ以上の
共重合体を混合して使用してもよい。これらの酸感応性
共重合体において、それと組み合わせて用いられる酸発
生剤から露光の結果として酸が発生せしめられると、第
1及び第2のモノマー単位及び、もしも含まれるなら
ば、第3のモノマー単位において保護基により保護され
ていたアルカリ可溶性基から保護基が、それぞれ酸によ
り脱離するので、アルカリ可溶性を呈示することができ
る。アルカリ可溶性となった共重合体は、したがって、
引き続くアルカリ現像によって溶解除去せしめられ、所
望とするレジストパターンが得られる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to its embodiments. In the practice of the present invention, the acid-sensitive copolymer used as the base resin of the chemically amplified resist material has at least the following first and second monomer units: alicyclic carbon as described above. A first monomer unit containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having a hydrogen structure, a second monomer unit containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having a lactone structure, and, if necessary, The first and second
Formed by copolymerization of a third monomer unit containing an alkali-soluble group protected by a protecting group different from the protecting group of the monomer unit of, or containing a polar group or an unprotected alkali-soluble group Is.
Such an acid-sensitive two-component or three-component copolymer may be used alone, or two or more copolymers may be mixed and used. In these acid sensitive copolymers, when an acid is generated as a result of exposure from an acid generator used in combination therewith, the first and second monomer units and, if included, the third monomer. The alkali-soluble group can be exhibited because the protecting group is eliminated from the alkali-soluble group protected by the protecting group in the unit by an acid. The alkali-soluble copolymer therefore has
It is dissolved and removed by the subsequent alkali development to obtain a desired resist pattern.
【0014】さらに具体的に説明すると、本発明の実施
に有利に使用することのできる酸感応性共重合体は、前
記したように、少なくとも第1及び第2のモノマー単位
においてアルカリ可溶性基を含有しており、また、3成
分共重合体の形成のために第3のモノマー単位が含まれ
る場合には、そのモノマー単位にも保護されたアルカリ
可溶性基が含まれていてもよく、むしろその方が好まし
いが、第3のモノマー単位については、それに極性基又
は保護されていないアルカリ可溶性基が含まれていても
よい。アルカリ可溶性基としては、化学増幅型レジスト
の分野において一般的に使用されているいろいろな基を
使用することができるけれども、好ましくはカルボン酸
基、スルホン酸基、アミド基、イミド基、フェノール基
などであり、とりわけカルボン酸基が好ましい。極性基
としては、シアノ基、ヒドロキシエチル基などがある。More specifically, the acid-sensitive copolymer which can be advantageously used in the practice of the present invention contains an alkali-soluble group in at least the first and second monomer units, as described above. In addition, when the third monomer unit is included for the formation of the three-component copolymer, the monomer unit may also contain a protected alkali-soluble group, and rather, However, for the third monomer unit, it may contain a polar group or an unprotected alkali-soluble group. As the alkali-soluble group, various groups generally used in the field of chemically amplified resist can be used, but preferably a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, an amide group, an imide group, a phenol group and the like. And a carboxylic acid group is particularly preferable. Examples of polar groups include a cyano group and a hydroxyethyl group.
【0015】本発明の酸感応性共重合体において、第1
のモノマー単位では、上記のようなアルカリ可溶性のカ
ルボン酸基などが特定の脂環式炭化水素構造を有する保
護基によって保護されている。この保護基の脂環式炭化
水素構造は、化学増幅型レジストの分野で一般的に用い
られている脂環式炭化水素基であることができる。適当
な脂環式炭化水素基は、その一例を示すと、次のような
化合物を骨格とするものである。In the acid-sensitive copolymer of the present invention, the first
In the monomer unit, the above-mentioned alkali-soluble carboxylic acid group and the like are protected by a protective group having a specific alicyclic hydrocarbon structure. The alicyclic hydrocarbon structure of this protecting group can be an alicyclic hydrocarbon group generally used in the field of chemically amplified resists. A suitable alicyclic hydrocarbon group has, for example, the following compounds as a skeleton.
【0016】(1)アダマンタン及びその誘導体
(2)ノルボルナン及びその誘導体
(3)パーヒドロアントラセン及びその誘導体
(4)パーヒドロナフタレン及びその誘導体
(5)トリシクロ〔5.2.1.02,6 〕デカン及びそ
の誘導体
(6)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチ
ルシクロヘキサン、ビシクロヘキサン及びその誘導体
(7)スピロ〔4,4〕ノナン及びその誘導体
(8)スピロ〔4,5〕デカン及びその誘導体
これらの化合物は、それぞれ、次のような構造式で表さ
れる:(1) Adamantane and its derivative (2) Norbornane and its derivative (3) Perhydroanthracene and its derivative (4) Perhydronaphthalene and its derivative (5) Tricyclo [5.2.1.0 2,6] ] Decane and its derivatives (6) Cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, bicyclohexane and its derivatives (7) Spiro [4,4] nonane and its derivatives (8) Spiro [4,5] decane and its derivatives These compounds Are each represented by the following structural formulas:
【0017】[0017]
【化15】 [Chemical 15]
【0018】なお、上式において、(6)は、ビシクロ
ヘキサンの例である。これらの脂環式炭化水素基のなか
でも、本発明の実施において有利に使用できるものは、
アダマンタン及びその誘導体を骨格とするもの、例え
ば、次式のようなアダマンチル基、2−メチルアダマン
チル基などである。
アダマンチル基:In the above formula, (6) is an example of bicyclohexane. Among these alicyclic hydrocarbon groups, those which can be advantageously used in the practice of the present invention are:
Those having a skeleton of adamantane and its derivatives, for example, an adamantyl group and a 2-methyladamantyl group represented by the following formula. Adamantyl group:
【0019】[0019]
【化16】 [Chemical 16]
【0020】2−メチルアダマンチル基:2-Methyladamantyl group:
【0021】[0021]
【化17】 [Chemical 17]
【0022】また、この第1のモノマー単位において、
モノマー単位そのものの構造は、この技術分野において
一般的ないろいろな構造を採用することができるけれど
も、通常、(メタ)アクリレート系モノマー単位、すな
わち、アクリレート系及びメタアクリレート系モノマー
単位、ビニルフェノール系モノマー単位、ビニル安息香
酸系モノマー単位、N−置換マレイミド系モノマー単
位、スチレン系モノマー単位などを包含し、特に(メ
タ)アクリレート系モノマー単位が好ましい。Further, in this first monomer unit,
As the structure of the monomer unit itself, various structures generally used in this technical field can be adopted, but usually, (meth) acrylate-based monomer units, that is, acrylate-based and methacrylate-based monomer units, vinylphenol-based monomers Units, vinyl benzoic acid type monomer units, N-substituted maleimide type monomer units, styrene type monomer units and the like, and (meth) acrylate type monomer units are particularly preferable.
【0023】本発明の酸感応性共重合体において、その
第2のモノマー単位にはラクトン構造が保護基として含
まれることが必須である。ここで、適当なラクトン構造
としては、次式(I)又は(II)を挙げることができ
る。In the acid-sensitive copolymer of the present invention, it is essential that the second monomer unit contains a lactone structure as a protective group. Here, as a suitable lactone structure, the following formula (I) or (II) can be mentioned.
【0024】[0024]
【化18】 [Chemical 18]
【0025】[0025]
【化19】 [Chemical 19]
【0026】上式において、R1は、水素原子を表すかも
しくは置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有
している直鎖又は分岐鎖の炭化水素基、好ましくは例え
ばメチル基、エチル基、ブチル基等の低級アルキル基を
表し、そしてnは1〜4の整数である
これらのラクトン構造のなかで、本発明の実施において
有利に使用できるものは、例えば、次式のような3−ヒ
ドロキシブチロラクトン、γ−ブチロラクトンなどであ
る。
3−ヒドロキシブチロラクトン:In the above formula, R 1 represents a hydrogen atom or is a substituted or unsubstituted linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a methyl group. , Ethyl groups, butyl groups, and other lower alkyl groups, and n is an integer of 1 to 4, among these lactone structures, those which can be advantageously used in the practice of the present invention are, for example, those represented by the following formula: And 3-hydroxybutyrolactone and γ-butyrolactone. 3-hydroxybutyrolactone:
【0027】[0027]
【化20】 [Chemical 20]
【0028】γ−ブチロラクトン:Γ-Butyrolactone:
【0029】[0029]
【化21】 [Chemical 21]
【0030】また、このようなラクトン構造を有する第
2のモノマー単位としては、この技術分野において一般
的ないろいろな構造を採用することができるけれども、
通常、他のモノマー単位と同様に、(メタ)アクリレー
ト系モノマー単位、すなわち、アクリレート系及びメタ
アクリレート系モノマー単位、ビニルフェノール系モノ
マー単位、ビニル安息香酸系モノマー単位、N−置換マ
レイミド系モノマー単位、スチレン系モノマー単位など
を包含し、特に(メタ)アクリレート系モノマー単位が
好ましい。As the second monomer unit having such a lactone structure, various structures generally used in this technical field can be adopted,
Usually, like other monomer units, (meth) acrylate-based monomer units, that is, acrylate-based and methacrylate-based monomer units, vinylphenol-based monomer units, vinylbenzoic acid-based monomer units, N-substituted maleimide-based monomer units, Styrene-based monomer units are included, and (meth) acrylate-based monomer units are particularly preferable.
【0031】本発明の酸感応性共重合体において、必要
に応じて組み込むことができる第3のモノマー単位に
は、上記した第1及び第2のモノマー単位の保護基とは
異なる保護基により保護されたアルカリ可溶性基が含ま
れることが望ましく、さもなければ、極性基又はアルカ
リ可溶性基が含まれていてもよい。ここで、第3のモノ
マー単位は、この第3のモノマー単位は、酸による脱離
能を有し、より低価格のものであるならば、レジスト性
能を損なわない限り特に限定されるものではないが、ド
ライエッチング耐性の面から、保護基中に酸素原子を含
まないものあるいは酸素原子の含有量が少ないものが好
ましい。したがって、第3のモノマー単位に含まれるべ
き保護基としては、例えばt−ブチル基、t−アミル基
などがあり、とりわけt−ブチル基が有利である。ま
た、この第3のモノマー単位において有利に導入するこ
とのできるその他の保護基としては、例えば、それぞれ
次式により表されるような、(1)3−オキソシクロヘ
キシル基、(2)テトラヒドロピラニル基などを挙げる
ことができ、また、必要に応じて用いることのできる極
性基又はアルカリ可溶性基としては、例えば、それぞれ
次式により表されるような、(3)シアノ基、(4)ヒ
ドロキシエチル基及び(5)カルボキシル基などを挙げ
るできる。In the acid-sensitive copolymer of the present invention, the third monomer unit, which can be optionally incorporated, is protected by a protecting group different from the protecting groups of the first and second monomer units described above. It is desirable to include an alkali-soluble group, which may be a polar group or an alkali-soluble group. Here, the third monomer unit is not particularly limited as long as the third monomer unit has an acid elimination ability and is of a lower price, as long as the resist performance is not impaired. However, from the viewpoint of dry etching resistance, it is preferable that the protective group does not contain oxygen atoms or has a small oxygen atom content. Therefore, examples of the protecting group to be contained in the third monomer unit include a t-butyl group and a t-amyl group, and a t-butyl group is particularly preferable. Further, as other protective groups that can be advantageously introduced in the third monomer unit, for example, (1) 3-oxocyclohexyl group and (2) tetrahydropyranyl represented by the following formulas, respectively, are exemplified. Examples of the polar group or alkali-soluble group that can be used as necessary include, for example, a (3) cyano group and a (4) hydroxyethyl group represented by the following formulas, respectively. Group and (5) carboxyl group.
【0032】[0032]
【化22】 [Chemical formula 22]
【0033】第3のモノマー単位に含まれるべきアルカ
リ可溶性基は、特に限定されるものではないけれども、
好ましくは、先に説明した第1及び第2のモノマー単位
の場合と同様、カルボン酸基、スルホン酸基、アミド
基、イミド基、フェノール基などが好ましく、とりわけ
カルボン酸基が好ましい。また、モノマー単位そのもの
の構造は、この技術分野において一般的ないろいろな構
造を採用することができるけれども、通常、他のモノマ
ー単位と同様に、(メタ)アクリレート系モノマー単
位、すなわち、アクリレート系及びメタアクリレート系
モノマー単位、ビニルフェノール系モノマー単位、ビニ
ル安息香酸系モノマー単位、N−置換マレイミド系モノ
マー単位、スチレン系モノマー単位などを包含し、特に
(メタ)アクリレート系モノマー単位が好ましい。Although the alkali-soluble group to be contained in the third monomer unit is not particularly limited,
Preferably, as in the case of the first and second monomer units described above, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, an amide group, an imide group, a phenol group and the like are preferable, and a carboxylic acid group is particularly preferable. As the structure of the monomer unit itself, various structures generally used in this technical field can be adopted, but normally, like other monomer units, a (meth) acrylate-based monomer unit, that is, an acrylate-based monomer unit, It includes a methacrylate-based monomer unit, a vinylphenol-based monomer unit, a vinylbenzoic acid-based monomer unit, an N-substituted maleimide-based monomer unit, a styrene-based monomer unit, and the like, and a (meth) acrylate-based monomer unit is particularly preferable.
【0034】本発明の酸感応性2成分共重合体は、好ま
しくは、次式(III )により表すことができる。The acid-sensitive two-component copolymer of the present invention can preferably be represented by the following formula (III).
【0035】[0035]
【化23】 [Chemical formula 23]
【0036】上式において、Rは、同一もしくは異なっ
ていてもよく、水素原子、ハロゲン原子又は置換もしく
は非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭化水素
基、好ましくは低級アルキル基を表し、RI は、置換も
しくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭化
水素基を表し、Zは、記載の炭素原子とともに先に列挙
したような脂環式炭化水素構造を完成するのに必要な複
数個の原子を表し、LACは、前式(I)又は(II)
により表されるラクトン構造を表し、そしてk及びm
は、それぞれ、当該酸感応性2成分共重合体を構成する
モノマー単位の数でありかつそれらの比k:mは、モル
比で表して、45〜90:10〜55である。In the above formula, R may be the same or different and is a hydrogen atom, a halogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, preferably lower alkyl. Represents a group, R I represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z represents an alicyclic carbon group such as those listed above together with the carbon atoms described. Represents a plurality of atoms required to complete a hydrogen structure, and LAC is represented by the above formula (I) or (II)
Represents a lactone structure represented by, and k and m
Is the number of monomer units constituting the acid-sensitive two-component copolymer, and their ratio k: m is 45 to 90:10 to 55 in terms of molar ratio.
【0037】以上に説明したような構造を有する酸感応
性2成分共重合体の分子量(重量平均分子量、Mw )
は、特に限定されることがなくかつ広い範囲で変更でき
るというものの、通常、約4000〜20000の範囲
にあるのが好ましい。本発明の実施において有利に用い
ることのできる酸感応性2成分共重合体は、さらに具体
的に示すと、以下に列挙するものに限定されるわけでは
ないけれども、次のような共重合体を包含する。なお、
式中のk及びmは、それぞれ、前記定義に同じである。
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/メバロ
ニックラクトンメタクリレート共重合体:Molecular weight (weight average molecular weight, Mw) of the acid-sensitive two-component copolymer having the structure as described above.
Is not particularly limited and can be changed in a wide range, but it is usually preferably in the range of about 4000 to 20000. The acid-sensitive two-component copolymer that can be advantageously used in the practice of the present invention is not specifically limited to those listed below, but the following copolymers can be used. Include. In addition,
K and m in the formula are the same as defined above. 2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer:
【0038】[0038]
【化24】 [Chemical formula 24]
【0039】2−メチル−2−アダマンチルメタクリレ
ート/γ−ブチロラクトン−3−イルメタクリレート共
重合体:2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / γ-butyrolactone-3-yl methacrylate copolymer:
【0040】[0040]
【化25】 [Chemical 25]
【0041】2−メチル−2−アダマンチルメタクリレ
ート/γ−ブチロラクトン−2−イルメタクリレート共
重合体:2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / γ-butyrolactone-2-yl methacrylate copolymer:
【0042】[0042]
【化26】 [Chemical formula 26]
【0043】また、本発明の酸感応性3成分共重合体
は、好ましくは、次式(IV)により表すことができる。The acid-sensitive three-component copolymer of the present invention can be preferably represented by the following formula (IV).
【0044】[0044]
【化27】 [Chemical 27]
【0045】上式において、R、RI 、Z及びLAC
は、それぞれ、前記定義に同じであり、Aは、酸により
脱離可能な任意の保護基、好ましくは、前記Z及びLA
C構造以外の保護基、さらに好ましくは、t−ブチル
基、3−オキソシクロヘキシル基又はテトラヒドロピラ
ニル基、を表し、そしてk、l及びmは、それぞれ、当
該酸感応性3成分共重合体を構成するモノマー単位の数
でありかつそれらの比k:l:mは、モル比で表して、
45〜75:15〜40:10〜35である。なお、−
C(O)−O−A基は、シアノ基、ヒドロキシエチル
基、カルボキシル基などの、極性基又はアルカリ可溶性
基であってもよい。Where R, R I , Z and LAC
Are each as defined above, and A is any protecting group which can be removed by an acid, preferably Z and LA.
It represents a protecting group other than the C structure, more preferably a t-butyl group, a 3-oxocyclohexyl group or a tetrahydropyranyl group, and k, l and m respectively represent the acid-sensitive three-component copolymer. The number of constituent monomer units and their ratio k: 1: m, expressed as a molar ratio,
45 to 75:15 to 40:10 to 35. Note that −
The C (O) -OA group may be a polar group or an alkali-soluble group such as a cyano group, a hydroxyethyl group and a carboxyl group.
【0046】以上に説明したような構造を有する酸感応
性3成分共重合体の分子量(重量平均分子量、Mw )
は、特に限定されることがなくかつ広い範囲で変更でき
るというものの、通常、先に説明した酸感応性2成分共
重合体と同様に、約4000〜20000の範囲にある
のが好ましい。本発明の実施において有利に用いること
のできる酸感応性3成分共重合体は、さらに具体的に示
すと、以下に列挙するものに限定されるわけではないけ
れども、次のような共重合体を包含する。なお、式中の
t−Buは、t−ブチル基の略であり、また、k、l及
びmは、それぞれ、前記定義に同じである。
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/t−ブ
チルメタクリレート/メバロニックラクトンメタクリレ
ート共重合体:Molecular weight (weight average molecular weight, Mw) of the acid-sensitive three-component copolymer having the structure as described above.
Is not particularly limited and can be changed in a wide range, but normally, it is preferably in the range of about 4,000 to 20,000, like the acid-sensitive two-component copolymer described above. The acid-sensitive three-component copolymer that can be advantageously used in the practice of the present invention is, more specifically, not limited to those listed below, but the following copolymers can be used. Include. In the formula, t-Bu is an abbreviation for t-butyl group, and k, l and m are the same as defined above. 2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / t-butyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer:
【0047】[0047]
【化28】 [Chemical 28]
【0048】2−メチル−2−アダマンチルメタクリレ
ート/t−ブチルメタクリレート/γ−ブチロラクトン
−3−イルメタクリレート共重合体:2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / t-butyl methacrylate / γ-butyrolactone-3-yl methacrylate copolymer:
【0049】[0049]
【化29】 [Chemical 29]
【0050】2−メチル−2−アダマンチルメタクリレ
ート/t−ブチルメタクリレート/3−メチル−γ−ブ
チロラクトン−3−イルメタクリレート共重合体:2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / t-butyl methacrylate / 3-methyl-γ-butyrolactone-3-yl methacrylate copolymer:
【0051】[0051]
【化30】 [Chemical 30]
【0052】2−メチル−2−アダマンチルメタクリレ
ート/t−ブチルメタクリレート/γ−ブチロラクトン
−2−イルメタクリレート共重合体:2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / t-butyl methacrylate / γ-butyrolactone-2-yl methacrylate copolymer:
【0053】[0053]
【化31】 [Chemical 31]
【0054】上記した酸感応性2成分及び3成分共重合
体は、必要に応じて、アルカリ可溶性の重合体又は共重
合体、例えば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、イミ
ド樹脂、カルボン酸含有樹脂、その他を追加的に含有し
ていてもよい。本発明においては、基材樹脂として使用
する上記した酸感応性2成分及び3成分共重合体を調製
するに当たって、従来の方法とは異なる方法を採用した
ことに特徴がある。すなわち、従来の方法では、酸感応
性共重合体を形成するための選ばれた単量体を一括して
適当な重合開始剤の存在において重合させていたけれど
も、本発明の場合、酸感応性共重合体を形成するための
前記第1及び第2のモノマー単位及び必要に応じて第3
のモノマー単位のそれぞれに対応する単量体をそれらの
単量体の消費量に応じて重合反応系に添加することによ
って徐々に重合を行わせることに特徴がある。このよう
な方法で重合を行うと、従来の方法では重合反応の際の
反応熱のコントロールができず、実際、反応の初期に、
急激な温度の上昇(反応開始より30分程度の間に80
℃から90℃に上昇)があり、その結果、従来の技術の
項で説明したような不都合が発生したのに反して、比較
的に低い温度、通常、約80℃の前後の温度を安定に、
1℃前後の変動のみで、維持することができる。また、
本発明者の知見によると、この方法は、特に重合反応系
がラジカル溶液重合系である場合に効果的である。The above-mentioned acid-sensitive two-component and three-component copolymers are, if necessary, alkali-soluble polymers or copolymers such as novolac resins, phenol resins, imide resins, carboxylic acid-containing resins, etc. May be additionally contained. The present invention is characterized in that a method different from the conventional method is adopted in preparing the above-mentioned acid-sensitive two-component and three-component copolymers used as the base resin. That is, in the conventional method, the selected monomers for forming the acid-sensitive copolymer were collectively polymerized in the presence of a suitable polymerization initiator. The first and second monomer units for forming a copolymer and optionally a third
It is characterized in that the monomer corresponding to each of the monomer units is added to the polymerization reaction system according to the consumption amount of those monomers to gradually perform the polymerization. When the polymerization is carried out by such a method, the heat of reaction during the polymerization reaction cannot be controlled by the conventional method, and in fact, at the initial stage of the reaction,
Sudden temperature rise (80 minutes within 30 minutes from the start of the reaction
Temperature rises from 90 ° C to 90 ° C), and as a result, the inconveniences described in the section of the prior art occur, but on the contrary, a relatively low temperature, usually around 80 ° C, is stabilized. ,
It can be maintained with only a fluctuation of around 1 ° C. Also,
According to the knowledge of the present inventor, this method is particularly effective when the polymerization reaction system is a radical solution polymerization system.
【0055】さらに、このような重合反応系において、
重合反応は、従来のように重合開始剤のみを存在させて
実施してもよいけれども、好ましくは、この重合開始剤
に組み合わせて連鎖移動剤の存在において実施し、か
つ、その際、酸感応性共重合体の分子量の制御を重合開
始剤及び連鎖移動剤の添加の調整により行うことが有利
である。ここで、使用する重合開始剤は、常用されてい
る広い範囲のもののなかから任意に選択して使用するこ
とができるけれども、好ましくは、例えば最も工業的な
ラジカル溶液重合で共重合体を得ようとする場合は、次
のような重合開始剤である。
AIBN(N,N’−アゾビスイソブチロニトリル):Further, in such a polymerization reaction system,
Although the polymerization reaction may be carried out in the presence of only a polymerization initiator as in the conventional case, it is preferably carried out in the presence of a chain transfer agent in combination with this polymerization initiator, and at that time, it is acid-sensitive. It is advantageous to control the molecular weight of the copolymer by adjusting the addition of polymerization initiators and chain transfer agents. Here, the polymerization initiator to be used can be arbitrarily selected from a wide range of commonly used ones, but preferably, for example, the most industrial radical solution polymerization can be used to obtain the copolymer. When, the following polymerization initiators are used. AIBN (N, N'-azobisisobutyronitrile):
【0056】[0056]
【化32】 [Chemical 32]
【0057】MAIB(ジメチル−2,2−アゾイソビ
スブチラート):MAIB (dimethyl-2,2-azoisobisbutyrate):
【0058】[0058]
【化33】 [Chemical 33]
【0059】また、連鎖移動剤も、常用されている広い
範囲のもののなかから任意に選択して使用することがで
きるけれども、好ましくは、例えば、メルカプトプロピ
オン酸2−エチルヘキシルなどである。重合開始剤及び
連鎖移動剤の添加量は、所望とする結果などに応じて広
く変更することができる。また、重合条件そのものも、
従来の方法に準じてその都度最適な条件を決定すること
ができる。The chain transfer agent can also be arbitrarily selected from a wide range of commonly used ones, but is preferably, for example, 2-ethylhexyl mercaptopropionate. The addition amount of the polymerization initiator and the chain transfer agent can be widely changed depending on the desired result. Also, the polymerization conditions themselves are
The optimum condition can be determined each time according to the conventional method.
【0060】このようにして酸感応性共重合体を調製す
ると、その共重合体の分散度を1.7もしくはそれ以下
の低いレベルに押さえることができる。精製工程などの
付随した処理を伴わないでこのような狭い分散度を得る
ことができるということは、工数の増加による収率の低
下を従来の技術が甘受していたことと比較して、注目に
値することである。When the acid-sensitive copolymer is prepared in this manner, the dispersity of the copolymer can be suppressed to a low level of 1.7 or less. The fact that such a narrow dispersity can be obtained without accompanying treatment such as a purification step is notable in comparison with the conventional technology that accepts the decrease in yield due to the increase in man-hours. Is worth.
【0061】本発明による酸感応性共重合体の調製は、
従来より使用されている重合装置を使用して実施するこ
とができる。また、これを実験室的規模で実施する場合
も、一般的に入手可能な器具を使用して、同様に実施す
ることができる。例えば、図1は、本発明により酸感応
性共重合体の調製を行うための重合装置の一例を示した
模式図である。図示の重合装置は、反応容器1を油浴6
に入れ、また、その油浴6を加熱装置7に載置するよう
に構成されている。反応容器1は、三口フラスコであ
り、1つの口には滴下漏斗2が、もう1つの口にはリー
ビッヒ冷却器3が、さらにもう1つの口には温度計4
が、それぞれ取り付けられている。さらに、反応容器1
の底には攪拌子5も入れられている。このような重合装
置を使用して、反応容器1に反応溶媒を入れ、滴下漏斗
2から単量体溶液を本発明の手順に従って滴下すると、
所望の共重合体を回収することができる。また、単量体
溶液の滴下のため、滴下漏斗2に代えて送液ポンプ(図
示せず)などの手段を採用してもよい。The preparation of the acid-sensitive copolymer according to the present invention is
It can be carried out using a polymerization apparatus which has been conventionally used. Also, when this is done on a laboratory scale, it can be done similarly using commonly available equipment. For example, FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a polymerization apparatus for preparing an acid-sensitive copolymer according to the present invention. In the illustrated polymerization apparatus, the reaction vessel 1 is placed in an oil bath 6
In addition, the oil bath 6 is placed on the heating device 7. The reaction vessel 1 is a three-necked flask, a dropping funnel 2 is provided at one port, a Liebig condenser 3 is provided at the other port, and a thermometer 4 is provided at the other port.
Are installed respectively. Furthermore, the reaction container 1
A stir bar 5 is also placed at the bottom of the. Using such a polymerization apparatus, the reaction solvent is put into the reaction vessel 1, and the monomer solution is dropped from the dropping funnel 2 according to the procedure of the present invention.
The desired copolymer can be recovered. Further, for dropping the monomer solution, a means such as a liquid feed pump (not shown) may be adopted instead of the dropping funnel 2.
【0062】本発明による化学増幅型レジスト材料にお
いて、前記したような酸感応性2成分及び3成分共重合
体は、それと組み合わせて酸発生剤を使用する。本発明
で使用する酸発生剤(「光酸発生剤」とも呼ばれる)
は、レジストの化学において一般的に用いられている酸
発生剤、すなわち、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電
子線、X線、レーザ光などの放射線の照射によりプロト
ン酸を生じる物質であることができる。本発明の実施に
おいて適当な酸発生剤は、以下に列挙するものに限定さ
れないけれども、次のようなものを包含する。
(1)次式により表されるジアゾニウム塩:
Ar−N2 + X-
(上式において、Arは、置換もしくは非置換の芳香族
基、例えばフェニル基など、又は脂環式基を表し、そし
てXは、ハロゲン、例えばCl、Br、IあるいはF、
BF4 、BF6 、PF6、AsF6 、SbF6 、CF3
SO3 、ClO4 又は有機スルホン酸アニオンなどを表
す)。
(2)次式により表されるヨードニウム塩:In the chemically amplified resist material according to the present invention, the acid sensitive two-component and three-component copolymers described above use an acid generator in combination therewith. The acid generator used in the present invention (also referred to as "photo acid generator")
Is an acid generator commonly used in resist chemistry, that is, a substance that produces a protonic acid upon irradiation with radiation such as ultraviolet rays, deep ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, X-rays, and laser beams. it can. Acid generators suitable in the practice of the present invention include, but are not limited to, those listed below. (1) diazonium salt represented by the formula: Ar-N 2 + X - in (the above formula, Ar is a substituted or unsubstituted aromatic group, such as a phenyl group, or an alicyclic group, and X is halogen such as Cl, Br, I or F,
BF 4 , BF 6 , PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , CF 3
SO 3, represents and ClO 4 or an organic sulfonic acid anion). (2) Iodonium salt represented by the following formula:
【0063】[0063]
【化34】 [Chemical 34]
【0064】(上式において、Ar及びXは、前記定義
に同じである)。
(3)次式により表されるスルホニウム塩:(In the above formula, Ar and X are the same as defined above). (3) Sulfonium salt represented by the following formula:
【0065】[0065]
【化35】 [Chemical 35]
【0066】[0066]
【化36】 [Chemical 36]
【0067】[0067]
【化37】 [Chemical 37]
【0068】[0068]
【化38】 [Chemical 38]
【0069】[0069]
【化39】 [Chemical Formula 39]
【0070】[0070]
【化40】 [Chemical 40]
【0071】(上式において、R、Ar及びXは、それ
ぞれ、前記定義に同じであり、そしてR1、R2及びR3は、
同一もしくは異なっていてもよく、それぞれ、水素原子
を表すかもしくは任意の置換基、例えばハロゲン原子、
アルキル基、アリール基などを表し、例えば、Rはメチ
ル基などであり、R1、R2及びR3はフェニル基などであ
る)。
(4)次式により表されるスルホン酸エステル:(In the above formula, R, Ar and X are respectively the same as defined above, and R 1 , R 2 and R 3 are
They may be the same or different and each represents a hydrogen atom or any substituent, for example, a halogen atom,
Represents an alkyl group, an aryl group or the like, for example, R is a methyl group or the like, and R 1 , R 2 and R 3 are phenyl groups or the like). (4) Sulfonic acid ester represented by the following formula:
【0072】[0072]
【化41】 [Chemical 41]
【0073】(上式において、Ar及びRは、前記定義
に同じである)。
(5)次式により表されるオキサアゾール誘導体:(In the above formula, Ar and R are the same as defined above). (5) Oxazole derivative represented by the following formula:
【0074】[0074]
【化42】 [Chemical 42]
【0075】(上式において、Xは前記定義に同じであ
り、但し、−CX3 基の1つは置換もしくは非置換のア
リール基又はアルケニル基であってもよい)。
(6)次式により表されるs−トリアジン誘導体:(In the above formula, X has the same meaning as defined above, provided that one of the --CX 3 groups may be a substituted or unsubstituted aryl group or alkenyl group). (6) s-triazine derivative represented by the following formula:
【0076】[0076]
【化43】 [Chemical 43]
【0077】(上式において、Xは前記定義に同じであ
り、但し、−CX3 基の1つは置換もしくは非置換のア
リール基又はアルケニル基であってもよい)。
(7)次式により表されるジスルホン誘導体:
Ar−SO2 −SO2 −Ar
(上式において、Arは前記定義に同じである)。
(8)次式により表されるイミド化合物:(In the above formula, X has the same meaning as defined above, provided that one of the --CX 3 groups may be a substituted or unsubstituted aryl group or alkenyl group). (7) a disulfone derivative represented by the formula: Ar-SO 2 -SO 2 -Ar ( In the above formula, Ar are as defined above). (8) An imide compound represented by the following formula:
【0078】[0078]
【化44】 [Chemical 44]
【0079】(上式において、Xは前記定義に同じであ
る)。
(9)その他、例えばオキシムスルホネート、ジアゾナ
フトキノン、ベンゾイントシレートなど。これらの酸発
生剤は、さらに具体的にいくつかの例を示すと、次のよ
うな化合物である。
トリフェニルスルホニウムトリフレート:(In the above formula, X has the same definition as above). (9) Others, such as oxime sulfonate, diazonaphthoquinone, and benzoin tosylate. More specifically, some examples of these acid generators are the following compounds. Triphenylsulfonium triflate:
【0080】[0080]
【化45】 [Chemical formula 45]
【0081】トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロ
アンチモネート:Triphenylsulfonium hexafluoroantimonate:
【0082】[0082]
【化46】 [Chemical formula 46]
【0083】トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロ
ホスフェート:Triphenylphosphonium hexafluorophosphate:
【0084】[0084]
【化47】 [Chemical 47]
【0085】ジフェニルアイオードヘキサフルオロホス
フェート:Diphenyl iodohexafluorophosphate:
【0086】[0086]
【化48】 [Chemical 48]
【0087】ベンゾイントシレート:Benzoin tosylate:
【0088】[0088]
【化49】 [Chemical 49]
【0089】ナフチルイミジルトリフレート:Naphthylimidyl triflate:
【0090】[0090]
【化50】 [Chemical 50]
【0091】シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロ
ヘキシル)−スルホニウムトリフルオロメタンスルホネ
ート:Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) -sulfonium trifluoromethanesulfonate:
【0092】[0092]
【化51】 [Chemical 51]
【0093】本発明による化学増幅型レジスト材料は、
上記したような酸感応性共重合体と酸発生剤とを出発物
質として使用して調製することができる。かかるレジス
ト材料の調製は、例えば、本発明方法に従い調製した共
重合体に酸発生剤を添加し、さらに塗膜用の分散媒であ
る有機溶剤、例えば乳酸エチルなどを添加して溶解し、
レジスト溶液とすることができる。化学増幅型レジスト
材料の調製において、酸感応性共重合体に添加する酸発
生剤の量は、広い範囲にわたって変更することができ、
一般には約1〜30重量%の範囲、好ましくは約1〜1
5重量%の範囲である。The chemically amplified resist material according to the present invention is
It can be prepared using the acid-sensitive copolymer as described above and an acid generator as starting materials. Preparation of such a resist material, for example, by adding an acid generator to the copolymer prepared according to the method of the present invention, further adding an organic solvent as a dispersion medium for the coating film, for example, ethyl lactate, and dissolved
It can be a resist solution. In the preparation of the chemically amplified resist material, the amount of the acid generator added to the acid-sensitive copolymer can be changed over a wide range,
Generally in the range of about 1 to 30% by weight, preferably about 1 to 1
It is in the range of 5% by weight.
【0094】また、このようなレジストの溶液の調製に
用いる溶媒は、レジストの種類、塗布条件、その他のフ
ァクタに応じていろいろに変更し得るというものの、好
ましくは、例えば乳酸エチル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルピ
ルベート、シクロヘキサノンなどの有機溶媒である。特
に、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート(PGMEA)、エチルピルベートなど
を使用すると、よりコントラストの高いレジストパター
ンを得ることができる。必要に応じて、補助溶媒を添加
してもよい。また、レジスト溶液塗布後のストリエーシ
ョンを防止するため、界面活性剤を添加することも有効
である。さらにまた、必要に応じて、酸のクエンチャー
である置換アミン系化合物やニトリル化合物、N−メチ
ルピロリドン等の弱塩基性化合物を添加してもよい。The solvent used for preparing such a resist solution can be variously changed depending on the type of resist, coating conditions and other factors, but is preferably ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether. Organic solvents such as acetate (PGMEA), ethylpyruvate, and cyclohexanone. In particular, when ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl pyruvate, or the like is used, a resist pattern with higher contrast can be obtained. If necessary, a cosolvent may be added. It is also effective to add a surfactant in order to prevent striation after coating the resist solution. Furthermore, if necessary, a weakly basic compound such as a substituted amine compound that is an acid quencher, a nitrile compound, or N-methylpyrrolidone may be added.
【0095】本発明はまた、上記したような本発明の化
学増幅型レジスト材料を被処理基板上に塗布してレジス
ト膜を形成し、被処理基板上に形成されたレジスト膜を
該レジスト膜中に含まれる酸発生剤からの酸の発生を惹
起し得る放射線に選択的に露光し、そして前記露光工程
において形成された潜像を現像すること、を含んでなる
ことを特徴とするレジストパターンの形成方法にある。In the present invention, the chemically amplified resist material of the present invention as described above is applied on a substrate to be processed to form a resist film, and the resist film formed on the substrate to be processed is used in the resist film. Selectively exposing to a radiation capable of causing the generation of an acid from an acid generator contained in, and developing the latent image formed in the exposing step, a resist pattern comprising: It is in the forming method.
【0096】本発明によるレジストパターンの形成方法
では、露光工程と現像工程の間、露光後のレジスト膜を
高められた温度で加熱すること、すなわち、以下に説明
するところの露光後ベーク(PEB、単に「ポストベー
ク」と呼ぶこともある)を行うこと、が必須である。本
発明によるレジストパターンの形成は、化学増幅型レジ
スト材料で一般的な手法を使用して実施することができ
るというものの、好ましくは、次のようにして実施する
ことができる。In the method of forming a resist pattern according to the present invention, the exposed resist film is heated at an elevated temperature between the exposure step and the development step, that is, the post-exposure bake (PEB, described below) is performed. (Sometimes referred to simply as "post bake") is essential. The formation of the resist pattern according to the present invention can be carried out using a general method for a chemically amplified resist material, but preferably it can be carried out as follows.
【0097】最初に、上記のようにして調製した化学増
幅型レジスト材料の溶液を被処理基板上に塗布する。こ
こで使用する被処理基板は、半導体装置及びその他の装
置において通常用いられているいかなる基板であっても
よく、具体的には、シリコン基板等の半導体基板やガラ
ス基板、基板上に形成された各種の層膜、例えば酸化
膜、ポリシリコン層、窒化膜、アルミニウム配線などを
あげることができる。これらの基板は、すでに回路が作
りこまれていても、あるいは作りこまれていなくてもよ
い。これらの基板は、場合によっては、レジストとの密
着性を向上させるために、例えばヘキサメチルジシラザ
ン(HMDS)などのような密着促進剤で前処理してお
くことが好ましい。First, the solution of the chemically amplified resist material prepared as described above is applied onto the substrate to be processed. The substrate to be used here may be any substrate usually used in semiconductor devices and other devices, and specifically, a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a glass substrate, or a substrate formed on the substrate. Various layer films such as an oxide film, a polysilicon layer, a nitride film, and an aluminum wiring can be used. These substrates may or may not already have circuitry built into them. In some cases, these substrates are preferably pretreated with an adhesion promoter such as hexamethyldisilazane (HMDS) in order to improve the adhesion to the resist.
【0098】レジスト溶液の塗布は、スピンコータ、デ
ィップコータ、ローラコータなどのような常用の塗布装
置を使用して行うことができる。好ましくは、スピンコ
ータを使用してレジスト溶液を被処理基板上に滴下する
ことができる。形成されるレジスト膜の膜厚は、得られ
るレジストパターンの使途などのファクターに応じて広
く変更し得るというものの、通常約0.3〜2.0μm
の範囲である。The coating of the resist solution can be carried out by using a commonly used coating device such as a spin coater, a dip coater and a roller coater. Preferably, the resist solution can be dropped onto the substrate to be processed using a spin coater. The thickness of the formed resist film can be widely changed depending on factors such as the purpose of the obtained resist pattern, but is usually about 0.3 to 2.0 μm.
Is the range.
【0099】次いで、好ましくは、放射線を選択的に露
光する前に、上記工程で形成されたレジスト膜を約40
〜170℃、好ましくは約60〜120℃の温度で約6
0〜180秒間にわたってプリベークする。このプリベ
ークには、例えばホットプレートのような加熱手段を用
いることができる。また、もしもレジスト膜の上にさら
にカバーコートを施すような場合には、例えば、オレフ
ィン樹脂の溶液をスピンコート法によりレジスト膜上に
塗布した後、その樹脂塗膜を所定の温度でベーキングを
行うことによってカバーコートとすることができる。Then, preferably, the resist film formed in the above-mentioned step is exposed to about 40 before selectively exposing to radiation.
~ 170 ° C, preferably about 6 at a temperature of about 60-120 ° C.
Prebake for 0 to 180 seconds. For this prebaking, a heating means such as a hot plate can be used. Further, if a cover coat is further applied on the resist film, for example, a solution of an olefin resin is applied on the resist film by a spin coating method, and then the resin coating film is baked at a predetermined temperature. It can be used as a cover coat.
【0100】レジスト膜の形成及びプリベーク後、その
レジスト膜を常用の露光装置で、レチクルを介して放射
線に選択露光する。適当な露光装置は、市販の紫外線
(遠紫外線・真空紫外線)露光装置、X線露光装置、電
子ビーム露光装置、エキシマステッパ、その他である。
露光条件は、その都度、適当な条件を選択することがで
きる。この選択露光の結果、レジスト膜に含まれる酸発
生剤から酸が発生せしめられ、最終的にはレチクル上の
回路パターンが焼き付けられる。After the resist film is formed and pre-baked, the resist film is selectively exposed to radiation through a reticle by a conventional exposure device. Suitable exposure apparatuses are commercially available ultraviolet (far ultraviolet / vacuum ultraviolet) exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, excimer steppers, and the like.
As the exposure condition, an appropriate condition can be selected each time. As a result of this selective exposure, an acid is generated from the acid generator contained in the resist film, and finally the circuit pattern on the reticle is printed.
【0101】次いで、露光後のレジスト膜を直ちに露光
後ベーク(PEB)することによって、酸を触媒とした
保護基の脱離反応を生じさせる。この露光後ベークは、
先のプリベークと同様にして行うことができる。例え
ば、ベーク温度は約60からレジストの基材樹脂の分解
温度までの温度、好ましくは約90〜150℃である。
なお、カバーコートを使用した場合には、この露光後ベ
ークの後であって現像の前、所定の剥離液でカバーコー
トを剥離除去する。Then, the resist film after exposure is immediately post-exposure baked (PEB) to cause an acid-catalyzed elimination reaction of the protective group. This post-exposure bake is
It can be performed in the same manner as the above prebaking. For example, the baking temperature is about 60 to the decomposition temperature of the base resin of the resist, preferably about 90 to 150 ° C.
When a cover coat is used, the cover coat is peeled off with a predetermined peeling solution after the post-exposure bake and before the development.
【0102】露光後ベークを完了した後、露光後のレジ
スト膜を常法に従って液体現像する。ここで使用する現
像液は、この技術分野で一般的に用いられている現像液
の中から、適当なものを任意に選択することができる。
とりわけ好ましい現像液は、現像剤としての、次式のア
ンモニウム化合物:After completion of the post-exposure bake, the post-exposure resist film is liquid-developed by a conventional method. As the developing solution used here, an appropriate developing solution can be arbitrarily selected from the developing solutions generally used in this technical field.
Particularly preferred developers are ammonium compounds of the formula:
【0103】[0103]
【化52】 [Chemical 52]
【0104】(式中、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ、
同一もしくは異なっていてもよく、1〜6個の炭素原子
を有する置換もしくは非置換のアルキル基を表す)、次
式のモルフォリン化合物:(In the formula, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are respectively
A morpholine compound of the following formula, which may be the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms):
【0105】[0105]
【化53】 [Chemical 53]
【0106】又はその混合物の水溶液又はアルコール溶
液を含む現像液である。現像剤としてのアンモニウム化
合物の好ましい例は、以下に列挙するものに限定される
わけではないけれども、テトラメチルアンモニウムハイ
ドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムハ
イドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウ
ムハイドロキジド(TPAH)、テトラブチルアンモニ
ウムハイドロキシド(TBAH)、などを包含する。A developing solution containing an aqueous solution or an alcohol solution of a mixture thereof. Preferred examples of the ammonium compound as the developer are not limited to those listed below, but tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH). ), Tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), and the like.
【0107】これらの現像剤を水に溶解するかもしく
は、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアル
コール等のアルコールに溶解して現像液となす。溶解す
る現像剤の濃度は、広く変更することができるけれど
も、一般的に約0.1〜15重量%の範囲、好ましくは
約0.1〜10重量%の範囲である。通常、TMAHの
2.38重量%水溶液を現像液として使用する。現像時
間は、これも特に限定されるわけではないけれども、一
般的に約10秒〜20分間の範囲、好ましくは30秒〜
5分間の範囲である。現像の結果、レジスト膜の露光域
が溶解除去せしめられて、所望とするレジストパターン
を得ることができる。最後に、得られたレジストパター
ンも常法に従って純水でリンスし、そして乾燥する。These developers are dissolved in water or dissolved in alcohol such as methanol, ethanol or isopropyl alcohol to prepare a developing solution. The concentration of the dissolved developer can be widely varied, but is generally in the range of about 0.1 to 15% by weight, preferably in the range of about 0.1 to 10% by weight. Usually, a 2.38 wt% aqueous solution of TMAH is used as a developer. The developing time is not particularly limited, but is generally in the range of about 10 seconds to 20 minutes, preferably 30 seconds to.
The range is 5 minutes. As a result of the development, the exposed area of the resist film is dissolved and removed, and a desired resist pattern can be obtained. Finally, the obtained resist pattern is also rinsed with pure water according to a conventional method and dried.
【0108】[0108]
【実施例】次いで、本発明をその実施例を参照して説明
する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではないことを理解されたい。実施例1
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/メバロ
ニックラクトンメタクリレート共重合体(2MAdMA
−MLMA)の調製:図1に示したような反応容器を用
意し、それに55gの1,4−ジオキサン(溶媒とし
て)を入れた。さらに、滴下液として使用するため、
0.08モルの2−メチル−2−アダマンチルメタクリ
レート(2MAdMA)、0.08モルのメバロニック
ラクトンメタクリレート(MLMA)、1モル%(単量
体の全量に対して)のAIBN(N,N’−アゾイソブ
チロニトリル、重合開始剤として)、2モル%(単量体
の全量に対して)のメルカプトプロピオン酸−2−エチ
ルヘキシル(連鎖移動剤として)、そして20gの1,
4−ジオキサンを混合した。1,4−ジオキサンを入れ
た反応容器を70℃に温度制御された油浴中に浸漬して
加温し、70℃の温度で約2時間をかけて滴下液を滴下
した。さらに、70℃の温度で約4時間にわたって反応
を続けた。反応の完了後、反応系を室温に戻してから、
反応液を約1リットルのメタノール中に投入して重合物
を沈殿させた。沈殿の乾燥後、重合物をテトラヒドロフ
ラン(THF)に溶解し、その溶液を再度約1リットル
のメタノール中に投入した。再び生成した沈殿を濾別
し、乾燥した。同様の操作を2回繰り返したところ、収
率62%で樹脂状物が得られた。この樹脂状物を1H−
NMRで分析したところ、2−メチル−2−アダマンチ
ルメタクリレート/メバロニックラクトンメタクリレー
ト共重合体(組成比50:50)であることが確認され
た。さらに、この共重合体の分子量をGPCで測定した
ところ、重量平均分子量(Mw)が6069、そして分
散度(Mw/Mn)が1.32であった。実施例2
レジストパターンの形成:前記実施例1において調製し
た共重合体(2MAdMA−MLMA)を乳酸エチル
(EL)に溶解して14重量%溶液とした後、得られた
溶液に酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムトリ
フレート(TPSSO3 CF3 )を共重合体の2重量%
の量で添加し、樹脂分が14重量%になるように乳酸エ
チルに溶解した。得られたレジスト溶液を、ヘキサメチ
ルジシラザン(HMDS)で前処理して密着性を強化し
たシリコン基板上にスピンコートし、90℃のホットプ
レート上で60秒間プリベークした。膜厚0.4μm の
レジスト膜が得られた。EXAMPLES Next, the present invention will be described with reference to the examples. It should be understood that the present invention is not limited to these examples. Example 1 2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer (2MAdMA
Preparation of MLMA): A reaction vessel as shown in FIG. 1 was prepared, and 55 g of 1,4-dioxane (as a solvent) was added thereto. Furthermore, since it is used as a dropping liquid,
0.08 mol of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate (2MAdMA), 0.08 mol of mevalonic lactone methacrylate (MLMA), 1 mol% (based on the total amount of monomers) of AIBN (N, N) '-Azoisobutyronitrile, as a polymerization initiator), 2 mol% (based on the total amount of monomers) of 2-ethylhexyl mercaptopropionate (as a chain transfer agent), and 20 g of 1,
4-dioxane was mixed. The reaction vessel containing 1,4-dioxane was immersed in an oil bath whose temperature was controlled at 70 ° C. and heated, and the dropping solution was added dropwise at a temperature of 70 ° C. over about 2 hours. Furthermore, the reaction was continued at a temperature of 70 ° C. for about 4 hours. After completion of the reaction, the reaction system was returned to room temperature,
The reaction solution was poured into about 1 liter of methanol to precipitate a polymer. After the precipitate was dried, the polymer was dissolved in tetrahydrofuran (THF), and the solution was poured again into about 1 liter of methanol. The precipitate formed again was filtered off and dried. When the same operation was repeated twice, a resinous product was obtained with a yield of 62%. 1H-
When analyzed by NMR, it was confirmed to be a 2-methyl-2-adamantyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer (composition ratio 50:50). Furthermore, when the molecular weight of this copolymer was measured by GPC, the weight average molecular weight (Mw) was 6069 and the dispersity (Mw / Mn) was 1.32. Example 2 Formation of resist pattern: The copolymer (2MAdMA-MLMA) prepared in Example 1 was dissolved in ethyl lactate (EL) to obtain a 14 wt% solution, and the resulting solution was used as an acid generator. 2% by weight of the copolymer of triphenylsulfonium triflate (TPSSO 3 CF 3 )
And was dissolved in ethyl lactate so that the resin content was 14% by weight. The obtained resist solution was spin-coated on a silicon substrate whose adhesion was enhanced by pretreatment with hexamethyldisilazane (HMDS), and prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. A resist film having a film thickness of 0.4 μm was obtained.
【0109】次いで、得られたレジスト膜の上にポリオ
レフィン樹脂をコーティングして保護膜を形成した後、
ArFエキシマレーザ露光装置(ニコン社製、NA=
0.55)で、IC回路のパターンを描画したレチクル
を通して波長193nmのArFレーザ光に選択露光し
た。露光の完了後直ちに、レジスト膜を90℃のホット
プレート上で60秒間露光後ベーク(PEB)した。保
護膜を剥離した後、レジスト膜を2.38重量%のテト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド(TMAH)水溶
液からなる現像液、東京応化製のNMD−3、で60秒
間現像し、さらに純水で30秒間リンスした。その結
果、露光に用いたレーザ光パターンに相当する所望のレ
ジストパターンが0.17μmのL&S(ライン・アン
ド・スペース)の解像度で得られた。なお、この時の露
光量は、13mJ/cm2 であった。比較例1
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/メバロ
ニックラクトンメタクリレート共重合体(2MAdMA
−MLMA)の調製:0.08モルの2−メチル−2−
アダマンチルメタクリレート(2MAdMA)、0.0
8モルのメバロニックラクトンメタクリレート(MLM
A)及び15モル%(単量体の全量に対して)のAIB
N(N,N’−アゾイソブチロニトリルを1,4−ジオ
キサン(溶媒として)に溶解して1,4−ジオキサンの
3モル/L溶液とした。次いで、この1,4−ジオキサ
ン溶液を80℃に温度制御された油浴中に浸漬して加温
し、80℃の温度で約6時間にわたって反応を行わせ
た。反応の完了後、反応系を室温に戻してから、反応液
を約1リットルのメタノール中に投入して重合物を沈殿
させた。沈殿の乾燥後、重合物をテトラヒドロフラン
(THF)に溶解し、その溶液を再度約1リットルのメ
タノール中に投入した。再び生成した沈殿を濾別し、乾
燥した。同様の操作を2回繰り返したところ、収率40
%で樹脂状物が得られた。この樹脂状物を1H−NMR
で分析したところ、2−メチル−2−アダマンチルメタ
クリレート/メバロニックラクトンメタクリレート共重
合体(組成比50:50)であることが確認された。さ
らに、この共重合体の分子量をGPCで測定したとこ
ろ、重量平均分子量(Mw)が17252、そして分散
度(Mw/Mn)が3.26であった。比較例2
レジストパターンの形成:前記比較例1において調製し
た共重合体(2MAdMA−MLMA)を乳酸エチル
(EL)に溶解して14重量%溶液とした後、得られた
溶液に酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムトリ
フレート(TPSSO3 CF3 )を共重合体の2重量%
の量で添加し、樹脂分が14重量%になるように乳酸エ
チルに溶解した。得られたレジスト溶液を、ヘキサメチ
ルジシラザン(HMDS)で前処理して密着性を強化し
たシリコン基板上にスピンコートし、90℃のホットプ
レート上で60秒間プリベークした。膜厚0.4μm の
レジスト膜が得られた。Next, after coating the obtained resist film with a polyolefin resin to form a protective film,
ArF excimer laser exposure device (Nikon, NA =
0.55), ArF laser light having a wavelength of 193 nm was selectively exposed through a reticle on which a pattern of an IC circuit was drawn. Immediately after completion of the exposure, the resist film was post-exposure baked (PEB) on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. After peeling off the protective film, the resist film was developed for 60 seconds with a developer composed of a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Kabushiki Kaisha, and further with pure water for 30 seconds. I rinsed. As a result, a desired resist pattern corresponding to the laser beam pattern used for exposure was obtained with a resolution of 0.17 μm L & S (line and space). The exposure dose at this time was 13 mJ / cm 2 . Comparative Example 1 2-Methyl-2-adamantyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer (2MAdMA
-MLMA) preparation: 0.08 mol of 2-methyl-2-
Adamantyl methacrylate (2MAdMA), 0.0
8 mol of mevalonic lactone methacrylate (MLM
A) and 15 mol% (relative to the total amount of monomers) of AIB
N (N, N'-azoisobutyronitrile was dissolved in 1,4-dioxane (as a solvent) to give a 3 mol / L solution of 1,4-dioxane. The mixture was immersed in an oil bath whose temperature was controlled at 80 ° C. and heated, and the reaction was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 6 hours. The polymer was precipitated by pouring it into about 1 liter of methanol, and after the precipitate was dried, the polymer was dissolved in tetrahydrofuran (THF), and the solution was poured into about 1 liter of methanol again. The precipitate was filtered off and dried, and the same operation was repeated twice, yielding 40
% Of resinous material was obtained. 1H-NMR of this resinous material
As a result, it was confirmed to be a 2-methyl-2-adamantyl methacrylate / mevalonic lactone methacrylate copolymer (composition ratio 50:50). Furthermore, when the molecular weight of this copolymer was measured by GPC, the weight average molecular weight (Mw) was 17252 and the dispersity (Mw / Mn) was 3.26. Comparative Example 2 Formation of resist pattern: The copolymer (2MAdMA-MLMA) prepared in Comparative Example 1 was dissolved in ethyl lactate (EL) to obtain a 14 wt% solution, and the obtained solution was used as an acid generator. 2% by weight of the copolymer of triphenylsulfonium triflate (TPSSO 3 CF 3 )
And was dissolved in ethyl lactate so that the resin content was 14% by weight. The obtained resist solution was spin-coated on a silicon substrate whose adhesion was enhanced by pretreatment with hexamethyldisilazane (HMDS), and prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. A resist film having a film thickness of 0.4 μm was obtained.
【0110】次いで、得られたレジスト膜の上にポリオ
レフィン樹脂をコーティングして保護膜を形成した後、
ArFエキシマレーザ露光装置(ニコン社製、NA=
0.55)で、IC回路のパターンを描画したレチクル
を通して波長193nmのArFレーザ光に選択露光し
た。露光の完了後直ちに、レジスト膜を90℃のホット
プレート上で60秒間露光後ベーク(PEB)した。保
護膜を剥離した後、レジスト膜を2.38重量%のテト
ラメチルアンモニウムハイドロキシド(TMAH)水溶
液からなる現像液、東京応化製のNMD−3、で60秒
間現像し、さらに純水で30秒間リンスした。その結
果、露光に用いたレーザ光パターンに相当するレジスト
パターンが0.17μmのL&S(ライン・アンド・ス
ペース)の解像度で得られた。しかし、このレジストパ
ターンでは、その上部が丸くなっており、また、パター
ン間の残渣も認められた。なお、この時の露光量は、1
8mJ/cm2 であった。Then, after coating the obtained resist film with a polyolefin resin to form a protective film,
ArF excimer laser exposure device (Nikon, NA =
0.55), ArF laser light having a wavelength of 193 nm was selectively exposed through a reticle on which a pattern of an IC circuit was drawn. Immediately after completion of the exposure, the resist film was post-exposure baked (PEB) on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. After peeling off the protective film, the resist film was developed for 60 seconds with a developer composed of a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Kabushiki Kaisha, and further with pure water for 30 seconds. I rinsed. As a result, a resist pattern corresponding to the laser beam pattern used for exposure was obtained with a resolution of 0.17 μm L & S (line and space). However, in this resist pattern, the upper part was rounded, and residues between the patterns were also recognized. The exposure amount at this time is 1
It was 8 mJ / cm 2 .
【0111】[0111]
【発明の効果】本発明によれば、基材樹脂として使用す
る酸感応性共重合体を特定の重合条件下で調製すること
により、高解像性、高感度、そして優れたドライエッチ
ング耐性を有していて、特性の樹脂ロットごとのばらつ
きのない化学増幅型レジスト材料を提供することができ
る。According to the present invention, by preparing an acid-sensitive copolymer used as a base resin under specific polymerization conditions, high resolution, high sensitivity, and excellent dry etching resistance can be obtained. Thus, it is possible to provide a chemically amplified resist material having no variation in characteristics among resin lots.
【図1】本発明のレジスト材料の基材樹脂を調製するた
めに用いられた重合装置の構成を示した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a polymerization apparatus used for preparing a base resin of a resist material of the present invention.
1…反応容器 2…滴下漏斗 3…リービッヒ冷却器 4…温度計 5…攪拌子 6…油浴 7…加熱装置 1 ... Reaction vessel 2 ... Dripping funnel 3 ... Liebig cooler 4 ... thermometer 5 ... Stirrer 6 ... oil bath 7 ... Heating device
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−90637(JP,A) 特開 平9−73173(JP,A) 特開 平10−17623(JP,A) 特開 昭57−52050(JP,A) 特開 昭62−295046(JP,A) 特開 平10−133377(JP,A) 特開 平10−161313(JP,A) 特開 平11−119434(JP,A) 特開 平10−207069(JP,A) 特開 平10−274852(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-90637 (JP, A) JP-A-9-73173 (JP, A) JP-A-10-17623 (JP, A) JP-A-57-52050 (JP , A) JP 62-295046 (JP, A) JP 10-133377 (JP, A) JP 10-161313 (JP, A) JP 11-119434 (JP, A) JP 10-207069 (JP, A) JP-A-10-274852 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7/ 00-7/42
Claims (18)
ー単位: 脂環式炭化水素構造を有する保護基により保護されたア
ルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸により脱離
して当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単
位を有する第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有
する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有し
かつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体をアル
カリ可溶性とならしめる構造単位を有する第2のモノマ
ー単位、 の共重合により形成されたものである酸感応性共重合体
と、 放射線露光により酸を発生する酸発生剤とを含んでなる
化学増幅型レジスト材料において、 前記酸感応性共重合体が、前記第1及び第2のモノマー
単位のそれぞれに対応する単量体をそれらの単量体の消
費量に応じてラジカル溶液重合反応系に添加することに
よって調製したものであることを特徴とする化学増幅型
レジスト材料。1. At least the following first and second monomer units: containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure, wherein the protecting group is eliminated by an acid, and the copolymerization The copolymer contains a first monomer unit having a structural unit that makes the polymer alkali-soluble, and an alkali-soluble group protected by a protective group having a lactone structure, and the protective group is eliminated by an acid to give an alkali-containing copolymer. A chemically amplified type compound comprising an acid-sensitive copolymer formed by copolymerization of a second monomer unit having a structural unit capable of being soluble, and an acid generator capable of generating an acid upon exposure to radiation. in the resist material, the acid-sensitive copolymer, a monomer corresponding to each of the first and second monomer units in accordance with the consumption of these monomers Chemically amplified resist composition which is characterized in that which was prepared by adding the radical solution polymerization reaction system.
第2のモノマー単位と、それらのモノマー単位の保護基
とは異なる保護基により保護されたアルカリ可溶性基を
含有しかつ前記アルカリ可溶性基が酸により脱離して当
該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単位ある
いは極性基又はアルカリ可溶性基を含有する構造単位を
有する第3のモノマー単位の共重合により形成されたも
のであることを特徴とする請求項1に記載の化学増幅型
レジスト材料。2. The acid-sensitive copolymer contains the first and second monomer units, and an alkali-soluble group protected by a protecting group different from the protecting groups of the monomer units, and the alkali-containing group. It is formed by copolymerization of a third monomer unit having a structural unit capable of eliminating the soluble group with an acid to make the copolymer alkali-soluble or a structural unit containing a polar group or an alkali-soluble group. The chemically amplified resist material according to claim 1.
基の脂環式炭化水素構造が、下記の群: (1)アダマンタン及びその誘導体 (2)ノルボルナン及びその誘導体 (3)パーヒドロアントラセン及びその誘導体 (4)パーヒドロナフタレン及びその誘導体 (5)トリシクロ〔5.2.1.02,6 〕デカン及びそ
の誘導体 (6)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチ
ルシクロヘキサン、ビシクロヘキサン及びその誘導体 (7)スピロ〔4,4〕ノナン及びその誘導体 (8)スピロ〔4,5〕デカン及びその誘導体 からなる群から選ばれた1員に由来するものであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の化学増幅型レジス
ト材料。3. The alicyclic hydrocarbon structure of the protective group contained in the first monomer unit has the following groups: (1) adamantane and its derivative (2) norbornane and its derivative (3) perhydroanthracene and Derivatives thereof (4) Perhydronaphthalene and derivatives thereof (5) Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane and derivatives thereof (6) Cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, bicyclohexane and derivatives thereof (7) 3. Spiro [4,5] nonane and its derivative (8) Spiro [4,5] decane and its derivative are derived from one member selected from the group consisting of: Chemically amplified resist material.
トン構造が、次式(I)又は(II): 【化1】 【化2】 (上式において、 R1は、水素原子を表すかもしくは置換もしくは非置換
の、1〜4個の炭素原子を有している炭化水素基を表
し、そしてnは1〜4の整数である)により表されるこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の化
学増幅型レジスト材料。4. The lactone structure contained in the second monomer unit has the following formula (I) or (II): [Chemical 2] (In the above formula, R 1 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4) The chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 3, which is represented by:
基が、t−ブチル基、3−オキソシクロヘキシル基又は
テトラヒドロピラニル基であることを特徴とするである
請求項2〜4のいずれか1項に記載の化学増幅型レジス
ト材料。5. The protective group contained in the third monomer unit is a t-butyl group, a 3-oxocyclohexyl group or a tetrahydropyranyl group, according to any one of claims 2 to 4. The chemically amplified resist material according to item 1.
溶性基が、カルボン酸基、スルホン酸基、アミド基、イ
ミド基又はフェノール基であることを特徴とする請求項
1〜5のいずれか1項に記載の化学増幅型レジスト材
料。6. The alkali-soluble group contained in the monomer unit is a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, an amide group, an imide group or a phenol group, according to any one of claims 1 to 5. The chemically amplified resist material described.
により表される2成分共重合体: 【化3】 (上式において、 Rは、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、ハ
ロゲン原子又は置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素
原子を有している炭化水素基を表し、 RI は、置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を
有している炭化水素基を表し、 Zは、記載の炭素原子とともに脂環式炭化水素基を完成
するのに必要な複数個の原子を表し、 LACは、次式(I)又は(II)により表されるラク
トン構造: 【化4】 【化5】 を表し、ここで、R1は、水素原子を表すかもしくは置換
もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭
化水素基を表し、そしてnは1〜4の整数であり、そし
てk及びmは、それぞれ、当該酸感応性2成分共重合体
を構成するモノマー単位の数でありかつそれらの比k:
mは、モル比で表して、45〜90:10〜55であ
る)であることを特徴とする請求項1に記載の化学増幅
型レジスト材料。7. The acid-sensitive copolymer has the following formula (III):
Two-component copolymer represented by: (In the above formulas, R may be the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R I is It represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z represents a plurality of atoms necessary for completing the alicyclic hydrocarbon group together with the indicated carbon atom. LAC is a lactone structure represented by the following formula (I) or (II): [Chemical 5] Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4 , And k and m are respectively the number of monomer units constituting the acid-sensitive two-component copolymer and their ratio k:
m is 45 to 90:10 to 55 in terms of a molar ratio), and the chemically amplified resist material according to claim 1.
より表される3成分共重合体: 【化6】 (上式において、 Rは、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、ハ
ロゲン原子又は置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素
原子を有している炭化水素基を表し、 RI は、置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を
有している炭化水素基を表し、 Zは、記載の炭素原子とともに脂環式炭化水素基を完成
するのに必要な複数個の原子を表し、 LACは、次式(I)又は(II)により表されるラク
トン構造: 【化7】 【化8】 を表し、ここで、R1は、水素原子を表すかもしくは置換
もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭
化水素基を表し、そしてnは1〜4の整数であり、 Aは、酸により脱離可能な、前記Z及びLAC構造以外
の保護基を表し、そしてk、l及びmは、それぞれ、当
該酸感応性3成分共重合体を構成するモノマー単位の数
でありかつそれらの比k:l:mは、モル比で表して、
45〜75:15〜40:10〜35であり、また、記
載のモノマー単位の繰り返しの順序は任意に変更可能で
ある)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
化学増幅型レジスト材料。8. The acid-sensitive copolymer is a three-component copolymer represented by the following formula (IV): embedded image (In the above formulas, R may be the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R I is It represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z represents a plurality of atoms necessary for completing the alicyclic hydrocarbon group together with the indicated carbon atom. LAC is a lactone structure represented by the following formula (I) or (II): [Chemical 8] Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4 , A represents a protecting group other than the Z and LAC structures which can be removed by an acid, and k, l and m respectively represent the number of monomer units constituting the acid-sensitive ternary copolymer. And their ratio k: l: m is expressed as a molar ratio,
45 to 75:15 to 40:10 to 35, and the repeating order of the described monomer units can be arbitrarily changed). Resist material.
ー単位: 脂環式炭化水素構造を有する保護基により保護されたア
ルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸により脱離
して当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単
位を有する第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有
する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有し
かつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体をアル
カリ可溶性とならしめる構造単位を有する第2のモノマ
ー単位、 の共重合により形成されたものである酸感応性共重合体
と、 放射線露光により酸を発生する酸発生剤とを含んでなる
化学増幅型レジスト材料を調製する方法において、 前記酸感応性共重合体を、前記第1及び第2のモノマー
単位のそれぞれに対応する単量体をそれらの単量体の消
費量に応じてラジカル溶液重合反応系に添加することに
よって調製する工程を含むことを特徴とする化学増幅型
レジスト材料の調製方法。9. At least the following first and second monomer units: containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure, and the protecting group being eliminated by an acid, The copolymer contains a first monomer unit having a structural unit that makes the polymer alkali-soluble, and an alkali-soluble group protected by a protective group having a lactone structure, and the protective group is eliminated by an acid to give an alkali-containing copolymer. A chemically amplified type compound comprising an acid-sensitive copolymer formed by copolymerization of a second monomer unit having a structural unit capable of being soluble, and an acid generator capable of generating an acid upon exposure to radiation. In the method for preparing a resist material, the acid-sensitive copolymer is prepared from the monomers corresponding to the first and second monomer units, respectively. Method for preparing a chemically amplified resist material characterized by comprising the step of preparing by adding the radical solution polymerization reaction system in accordance with the fee amount.
体であり、かつ当該3成分共重合体を、前記第1及び第
2のモノマー単位のそれぞれに対応する単量体と、それ
らのモノマー単位の保護基とは異なる保護基により保護
されたアルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸に
より脱離して当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめ
る構造単位あるいは極性基又はアルカリ可溶性基を含有
する構造単位を有する第3のモノマー単位に対応する単
量体とをそれらの単量体の消費量に応じてラジカル溶液
重合反応系に添加することによって調製することを特徴
とする請求項9に記載の化学増幅型レジスト材料の調製
方法。10. The acid-sensitive copolymer is a three-component copolymer, and the three-component copolymer is a monomer corresponding to each of the first and second monomer units, A structural unit or a polar group or an alkali-soluble group containing an alkali-soluble group protected by a protecting group different from the protecting group of the monomer unit, and the protecting group is eliminated by an acid to make the copolymer alkali-soluble. And a monomer corresponding to a third monomer unit having a structural unit containing ## STR3 ## and a monomer corresponding to the amount of consumption of those monomers are added to the radical solution polymerization reaction system. The method for preparing a chemically amplified resist material according to claim 9.
て、前記単量体の重合を重合開始剤及び連鎖移動剤の存
在において実施し、かつ前記酸感応性共重合体の分子量
の制御を前記重合開始剤及び連鎖移動剤の添加の調整に
より行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の化
学増幅型レジスト材料の調製方法。11. In the radical solution polymerization reaction system, the polymerization of the monomer is carried out in the presence of a polymerization initiator and a chain transfer agent, and the molecular weight of the acid-sensitive copolymer is controlled by the polymerization initiator. The method for preparing a chemically amplified resist material according to claim 9 or 10 , wherein the method is performed by adjusting the addition of a chain transfer agent.
7以下であることを特徴とする請求項9〜11のいずれ
か1項に記載の化学増幅型レジスト材料の調製方法。12. The acid-sensitive copolymer has a dispersity of 1.
Method for preparing a chemically amplified resist material according to any one of claims 9 to 11, characterized in that 7 or less.
マー単位: 脂環式炭化水素構造を有する保護基により保護されたア
ルカリ可溶性基を含有しかつ前記保護基が酸により脱離
して当該共重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造単
位を有する第1のモノマー単位、及びラクトン構造を有
する保護基により保護されたアルカリ可溶性基を含有し
かつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合体をアル
カリ可溶性とならしめる構造単位を有する第2のモノマ
ー単位、 の共重合により形成されたものでありかつ、その共重合
の際、前記第1及び第2のモノマー単位のそれぞれに対
応する単量体をそれらの単量体の消費量に応じてラジカ
ル溶液重合反応系に添加することによって調製した酸感
応性共重合体と、 放射線露光により酸を発生する酸発生剤とを含む化学増
幅型レジスト材料を被処理基板上に塗布してレジスト膜
を形成し、 前記被処理基板上のレジスト膜を前記酸発生剤からの酸
の発生を惹起し得る放射線に選択的に露光し、そして前
記露光工程において形成された潜像を現像すること、 を含んでなることを特徴とするレジストパターンの形成
方法。13. At least the following first and second monomer units: containing an alkali-soluble group protected by a protecting group having an alicyclic hydrocarbon structure, wherein the protecting group is eliminated by an acid, The copolymer contains a first monomer unit having a structural unit that makes the polymer alkali-soluble, and an alkali-soluble group protected by a protective group having a lactone structure, and the protective group is eliminated by an acid to give an alkali-containing copolymer. A second monomer unit having a structural unit that renders it soluble; and a monomer corresponding to each of the first and second monomer units at the time of the copolymerization. the radical according to the consumption of these monomers
A chemically amplified resist material containing an acid-sensitive copolymer prepared by adding it to a solution polymerization reaction system and an acid generator that generates an acid upon exposure to radiation is applied to a substrate to be processed to form a resist film. Forming, selectively exposing the resist film on the substrate to be processed to radiation capable of causing the acid generator to generate an acid, and developing the latent image formed in the exposing step. A method for forming a resist pattern, comprising:
び第2のモノマー単位と、それらのモノマー単位の保護
基とは異なる保護基により保護されたアルカリ可溶性基
を含有しかつ前記保護基が酸により脱離して当該共重合
体をアルカリ可溶性とならしめる構造単位あるいは極性
基又はアルカリ可溶性基を含有する構造単位を有する第
3のモノマー単位の共重合により形成されたものである
ことを特徴とする請求項13に記載のレジストパターン
の形成方法。14. The acid-sensitive copolymer, life and death contains the first and second monomer units, the alkali-soluble group protected by a protecting group different from protecting groups of the monomers units It is formed by the copolymerization of a third monomer unit having a structural unit capable of eliminating the protective group with an acid to make the copolymer alkali-soluble or a structural unit containing a polar group or an alkali-soluble group. 14. The method of forming a resist pattern according to claim 13 , wherein:
)により表される2成分共重合体: 【化9】 (上式において、 Rは、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、ハ
ロゲン原子又は置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素
原子を有している炭化水素基を表し、 RI は、置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を
有している炭化水素基を表し、 Zは、記載の炭素原子とともに脂環式炭化水素基を完成
するのに必要な複数個の原子を表し、 LACは、次式(I)又は(II)により表されるラク
トン構造: 【化10】 【化11】 を表し、ここで、R1は、水素原子を表すかもしくは置換
もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭
化水素基を表し、そしてnは1〜4の整数であり、そし
てk及びmは、それぞれ、当該酸感応性2成分共重合体
を構成するモノマー単位の数でありかつそれらの比k:
mは、モル比で表して、45〜75:25〜55であ
る)であることを特徴とする請求項13に記載のレジス
トパターンの形成方法。15. The acid-sensitive copolymer is represented by the following formula (III
Two-component copolymer represented by: (In the above formulas, R may be the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R I is It represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z represents a plurality of atoms necessary for completing the alicyclic hydrocarbon group together with the indicated carbon atom. LAC is a lactone structure represented by the following formula (I) or (II): [Chemical 11] Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4 , And k and m are respectively the number of monomer units constituting the acid-sensitive two-component copolymer and their ratio k:
m is 45-75: 25-55 expressed in a molar ratio), The method for forming a resist pattern according to claim 13 .
により表される3成分共重合体: 【化12】 (上式において、 Rは、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、ハ
ロゲン原子又は置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素
原子を有している炭化水素基を表し、 RI は、置換もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を
有している炭化水素基を表し、 Zは、記載の炭素原子とともに脂環式炭化水素基を完成
するのに必要な複数個の原子を表し、 LACは、次式(I)又は(II)により表されるラク
トン構造: 【化13】 【化14】 を表し、ここで、R1は、水素原子を表すかもしくは置換
もしくは非置換の、1〜4個の炭素原子を有している炭
化水素基を表し、そしてnは1〜4の整数であり、 Aは、酸により脱離可能な、前記Z及びLAC以外の保
護基を表し、そしてk、l及びmは、それぞれ、当該酸
感応性3成分共重合体を構成するモノマー単位の数であ
りかつそれらの比k:l:mは、モル比で表して、45
〜75:15〜40:10〜35であり、また、記載の
モノマー単位の繰り返しの順序は任意に変更可能であ
る)であることを特徴とする請求項13又は14に記載
のレジストパターンの形成方法。16. The acid-sensitive copolymer has the following formula (IV):
A three-component copolymer represented by: (In the above formulas, R may be the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R I is It represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z represents a plurality of atoms necessary for completing the alicyclic hydrocarbon group together with the indicated carbon atom. LAC is a lactone structure represented by the following formula (I) or (II): [Chemical 14] Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4 , A represents an acid-eliminating protecting group other than Z and LAC, and k, l and m are the number of monomer units constituting the acid-sensitive ternary copolymer, respectively. And the ratio k: l: m of them is 45 in terms of molar ratio.
To 75:15 to 40:10 to 35, and the repeating order of the described monomer units can be changed arbitrarily). 15. Formation of a resist pattern according to claim 13 or 14. Method.
7以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
1項に記載の化学増幅型レジスト材料。 17. The polydispersity of the acid-sensitive copolymer is 1.
It is 7 or less, Any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
The chemically amplified resist material according to item 1.
7以下であることを特徴とする請求項13〜16のいず
れか1項に記載のレジストパターンの形成方法。 18. The polydispersity of the acid-sensitive copolymer is 1.
It is 7 or less, In any one of Claims 13-16 characterized by the above-mentioned.
2. The method for forming a resist pattern according to item 1.
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|---|---|---|---|
| JP09620598A JP3476359B2 (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Resist material, method for preparing the same, and method for forming resist pattern |
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Publications (2)
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1998
- 1998-04-08 JP JP09620598A patent/JP3476359B2/en not_active Expired - Fee Related
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