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JPH0455502B2 - - Google Patents
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JPH0455502B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0455502B2
JPH0455502B2 JP61088233A JP8823386A JPH0455502B2 JP H0455502 B2 JPH0455502 B2 JP H0455502B2 JP 61088233 A JP61088233 A JP 61088233A JP 8823386 A JP8823386 A JP 8823386A JP H0455502 B2 JPH0455502 B2 JP H0455502B2
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JP
Japan
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copolymer
pms
resist
mol
formula
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JP61088233A
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Japanese (ja)
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JPS62245245A (en
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Nobufumi Atoda
Tadashi Niwa
Masayuki Kato
Yoshio Taguchi
Chihiro Imai
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Tonen General Sekiyu KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Tonen Corp
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Publication date
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • GPHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、シリコン原子を有するスチレン系共
重合体を成分とするレジストに関する。 従来の技術 近年、半導体等の製造において、パターンの微
細化に伴い、レジストパターンを精度よく基板に
転写するために、従来のウエツトエツチングに代
わり、ガスプラズマ等を用いたドライエツチング
が用いられるようになつた。一般にスチレン系重
合体はガスプラズマ等によるドライエツチングに
対する耐性が比較的優れており、レジスト材とし
て少なからず使用されている。近年、酸素プラズ
マを用いた多層レジストが注目を浴びており、そ
の上層として、耐酸素プラズマ性を有するレジス
ト材が望まれている。 シリコン原子を有するレジスト材は、耐酸素プ
ラズマ性に優れており、それらレジスト材はいく
つか知られている。その代表的なものとしてシロ
キサン系ポリマーがあるが、このポリマーは一般
に熱転移温度が低く、室温では粘稠な液体であつ
たり、ガム状であるために、塵がつき易く、膜厚
の調節が難しい等の欠点を有する。 最近、トリメチルシリルスチレンと架橋性モノ
マーとの共重合体をレジスト材とする試み(特開
昭59−15419号公報)等がなされているが、この
共重合体はラジカル重合で製造されるため、分子
量分布が広くなり、この共重合体を用いてレジス
トとしたときは、解像度が決して十分とは言えな
い。 発明が解決しようとする問題点 発明の目的 本発明は、分子量分布が狭く、かつシリコン原
子が導入されたスチレン系共重合体からなる耐酸
素プラズマ性、耐ドライエツチング性及び解像度
に優れたレジストを提供することを目的とする。 発明を解決するための手段 発明の要旨 本発明は、下記(A),(B)及び(C)の繰り返し単位の
結合からなり、重量平均分子量/数平均分子量=
1.0〜2.0の分子量分布を持つスチレン系共重合体
を成分とするレジスト
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a resist containing a styrenic copolymer having silicon atoms as a component. Conventional Technology In recent years, in the manufacture of semiconductors, etc., as patterns have become finer, dry etching using gas plasma, etc. has been used instead of conventional wet etching in order to accurately transfer resist patterns onto substrates. It became. In general, styrene polymers have relatively good resistance to dry etching by gas plasma and the like, and are often used as resist materials. In recent years, multilayer resists using oxygen plasma have attracted attention, and a resist material having oxygen plasma resistance is desired as an upper layer thereof. Resist materials containing silicon atoms have excellent oxygen plasma resistance, and several of these resist materials are known. A typical example is siloxane-based polymers, but these polymers generally have a low thermal transition temperature and are viscous liquids or gums at room temperature, so they tend to attract dust and are difficult to adjust the film thickness. It has drawbacks such as difficulty. Recently, attempts have been made to use a copolymer of trimethylsilylstyrene and a crosslinkable monomer as a resist material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 15419/1983), but since this copolymer is produced by radical polymerization, the molecular weight The distribution becomes wide, and when this copolymer is used as a resist, the resolution is never sufficient. Problems to be Solved by the InventionObject of the Invention The present invention provides a resist having a narrow molecular weight distribution and having excellent oxygen plasma resistance, dry etching resistance, and resolution, which is made of a styrene-based copolymer into which silicon atoms are introduced. The purpose is to provide. Means for Solving the Invention Summary of the Invention The present invention consists of a combination of the following repeating units (A), (B), and (C), and the weight average molecular weight/number average molecular weight =
Resist containing a styrene copolymer with a molecular weight distribution of 1.0 to 2.0

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 〔但し、R1,R2及びR3は同じか異なる炭素数
1〜6個のアルキル基又は炭素数2〜6個のアル
ケニル基であり、R1,R2及びR3の少なくとも一
個がアルケニル基である。又(A)は5〜50モル%、
(B)5〜40モル%、(C)20〜80モル%である。〕を要
旨とする。 スチレン系共重合体 本発明のレジストの成分であるスチレン系共重
合体は、前記の(A),(B)及び(C)の繰り返し単位がラ
ンダムに結合したものか、(A)繰り返し単位と(B)繰
り返し単位とのランダム結合部分と(C)繰り返し単
位部分とがブロツク結合したものである。望まし
くは(A),(B),(C)のランダム共重合体である。(A),
(B)及び(C)の割合は、(A)5〜50モル%、(B)5〜40モ
ル%、(C)20〜80モル%である。 このスチレン系共重合体は、数千〜数百万の重
量平均分子量を持ち、かつ重量平均分子量(
w)/数平均分子量(n)=1.0〜2.0の分子量
分布を持つが、特にw=1万〜50万、w/
n=1.0〜1.5のものがレジストとして用いた場合
に効果が大きいので望ましい。 スチレン系共重合体の製造法 スチレン系共重合体は、p−メチルスチレン
(以下PMSという。)とα−メチルスチレン(以
下αMSという。)とのランダム若しくはブロツク
共重合体(以下PMS共重合体という。)を、有機
リチウム化合物と接触せしめ、PMS共重合体中
のパラメチル基を部分的にリチオ化し、次いで式
(R1)(R2)(R3)SiX〔但し、R1,R2及びR3は同
じか異なる炭素数1〜6個のアルキル基又は炭素
数2〜6個のアルケニル基であり、R1,R2及び
R3の少なくとも一個がアルケニル基である。又、
Xはハロゲン原子を示す。〕で表わされるケイ素
化合物と反応させることによつて製造することが
できる。 スチレン系共重合体を製造する際に用いられる
各化合物について説明する。 PMS共重合体 PMS共重合体は、PMSとαMSを、通常のラジ
カル重合法或いはリビング重合法により、ランダ
ム若しくはブロツク共重合することにより製造す
ることができるが、特にリビング重合法を採用す
ると狭い分子量分布を持つ共重合体が得られるの
で望ましい。又、スチレン共重合体の繰り返し単
位(B)が均一に分散しているとレジストとした際に
効果が大きいので、ランダム共重合法が望まし
い。 リビング重合は、スチリルアニオンを形成させ
る開始剤、例えばn−ブチルリチウ、sec−ブチ
ルリチウム等の有機リチウム化合物の存在下行な
われる。又、リビング重合は、溶媒の存在下で行
うことができる。溶媒としては、該開始剤や発生
するアニオンに不活性なヘキサン、ヘプタン、オ
クタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、
キシレン等の炭化水素類、ジエチルエーテル、ジ
ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン等のエーテル類が挙げられる。 リビング重合は、PMSとαMSを−80℃〜+50
℃の温度で0.5〜50時間反応させることによつて
行なわれる。ランダム共重合は、PMSとαMSを
同時に用いて共重合することにより、又ブロツク
共重合は、PMS又はαMSの一方を先に単独重合
した後、他を共重合することにより行なわれる。 PMSとαMSの使用割合は、通常PMS/αMS
(モル比)が2〜98/98/2、望ましくは25〜
75/75〜25である。かくすることにより、数千〜
数百万、望ましくは1万〜50万の数平均分子量、
Mw/nが2.0未満、望ましくは1.0〜1.5で、
PMS部分/αMS部分が上記モル比のPMS共重合
体が得られる。 有機リチウム化合物 PMS共重合体をリチオ化する際に用いられる
有機リチウム化合物は、一般式RLiで表わされ
る。具体的には、Rが炭素数1〜12個のアルキル
基の化合物が挙げられ、代表的な化合物として
は、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチ
ルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチ
ルリチウム、n−ペンチルリチウム、tert−ペン
チルリチウム、ヘキシリリチウム、オクチルリチ
ウム、トデシルリチウム等であるが、特にブチル
リチウムが望ましい。 ケイ素化合物 ケイ素化合物は、前記の式で表わされるが、式
においてR1,R2,R3がアルキル基の場合、望ま
しくはメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチ
ル基であり、特にメチル、エチル基が望ましい。
又、R1,R2,R3がアルケニル基の場合、望まし
くは、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペ
ニル、ブテニル基であり、特にビニル、アリル基
が望ましい。Xは塩素原子が望ましい。 PMS共重合体と有機リチウム化合物との反応 PMS共重合体と有機リチウム化合物との反応は、
有機リチウム化合物に対して不活性な溶媒中で行
うことができる。用い得る溶媒としては、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベン
ゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、ジエ
チルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン等のエーテル類が挙げられ
る。反応は、これらの溶媒にPMS共重合体を溶
解若しくは溶媒で膨潤させ、有機リチウム化合物
を作用させる。この際、有機リチウム化合物の反
応性を高めるような成分、例えばアミン類を用い
ることができる。用い得るアミンとしては、N,
N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンが
望ましい。 反応温度は、−70℃から各溶媒の沸点温度迄自
由に設定することができるが、高いリチオ化率を
効率よく達成するためには、室温以上の温度が望
ましい。又、有機リチウム化合物の使用量は、存
在するパラメチルスチレン骨核単位に対し任意に
設定することができ、リチオ化率を任意に調節で
きる。アミン類は有機リチウム化合物と当量用い
ればよいが、過剰量用いてもよい。反応時間は、
反応温度によつても異なるが、通常0.1〜100時間
であり、反応時間を長くすることによつて、リチ
ウム化率を高めることができる。 このようにして調製されたリチオ化PMS共重
合体は、反応性が高く、空気中との水分も反応し
てしまうため、分離せずに、後続の反応に用いる
のが望ましい。 リチオ化PMS共重合体とケイ素化合物との反応 リチオ化PMS共重合体とケイ素化合物との反
応は、リチオ化PMS共重合体の存在する前段の
反応系に、直接ケイ素化合物を添加して接触させ
ることによつて達成される。ケイ素化合物は、前
段で用いた有機リチウム化合物に対して通常1〜
100倍モル、好ましくは1〜10倍モル用いられる。
反応は50℃〜+150℃、好ましくは0〜50℃で0.1
〜100時間、好ましくは0.5〜20時間行なわれる。
生成したポリマーは、水、希塩酸等で洗浄するの
が望ましく、又再沈殿等により精製するのが望ま
しい。 上記のようにして得られたスチレン系共重合体
の繰り返し単位(A)のR1,R2,R3はケイ素化合物
の場合と同一である。すなわち、R1〜R3の少な
くとも一個はアルケニル基である。R1,R2又は
R3がアルキル基の場合、C1〜C4のアルキル基が
望ましく、特にメチル、エチル基が望ましい。
又、アルケニル基の場合、C2〜C4のアルケニル
基が望ましく、特にビニル、アリル基が望まし
い。 このようにして得られたスチレン系共重合体を
半導体素子製造時のレジストとして使用する場合
には、一般に行なわれているスピンナーコーテイ
ング法を用いることができる。 該共重合体を溶解する際に用いられる溶媒や現
像液は特に制限されないが、ベンゼン、トルエ
ン、キシレ等の芳香族炭化水素、モノクロベンゼ
ン、ジクロルベンゼン、モノクロルトルエン等の
ハロゲン化芳香族炭化水素等が使用できる。 該共重合体を前記の溶媒に溶解し、所望の濃度
とした溶液を用いて、通常用いられる基板上に、
スピンナコーテイングを行えば、基板上に均一な
レジスト層が形成される。レジスト層は、通常
0.2〜1.0μmである。このレジスト層は、通常プリ
ベークされ、その条件は一般式に90〜130℃で0.1
〜1時間である。勿論減圧下でより低温で行つて
もよい。 次いで、電子線、X線、遠紫外線等の照射によ
り、パターンを焼付け、必要に応じてポストベー
クした後、前記の現像液により現像すれば、シヤ
ープなネガ型パターンを得ることができる。 発明の効果 本発明にかかるスチレン系共重合体は、分子量
分布が非常に狭いことから解像度に優れ、シリコ
ン原子を有することから耐酸素プラズマ性に優れ
たレジストとすることができ、スチレン系共重合
体の利点である取り扱いの容易さ及び耐ドライエ
ツチング性に優れる等の効果を併せ持つている。
更に、非常に少ない照射量によりパターンを焼付
けることができ、高感度である。又、該共重合体
は耐熱性に優れることから現像時の膨潤がなく、
従つて解像力に優れる。 実施例 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
なお、生成物の同定は下記の機器にて行つた。 1H NMR:試料をCDCl3の20重量%溶液とし、
Varian社製EM360A型(60MHz)で測定。 測定条件;20℃ 又、レジスト評価は、下記の機器、条件にて行
つた。 スピナー:ミカサ(株)製、スピンナー1H−D2型 電子線描画装置:エリオニクス社製 ELS−5000 照射条件:照射電流2.0〜6.0×10-11A,ビーム径
0.01μm,加速電圧20kV 膜厚測定:ラクテーラホプソン社製、タクステツ
プ 実施例 1 PMS共重合体の合成 窒素ガス置換したフラスコに、蒸留により精製
したテトラヒドロフラン100mlとn−ブチルリチ
ウム0.54ミリモルを入れ、ドライアイス−メタノ
ール浴で冷却し、撹拌により溶液とした。別の容
器に、窒素ガス雰囲気下PMS5.5mlとαMS5.5ml
を入れ両者を混合した。この混合液を、先のn−
ブチルリチウム溶液に加え、撹拌下重合反応を開
始した。2時間経過後、メタノール2mlを加えて
重合反応を停止させた。次いで、反応液をメタノ
ール中に入れて、10.3gのPMS共重合体を析出
させた。得られたPMS共重合体をテトラヒドロ
フランに溶解し、GPCにより測定したところ、
Mw=39400,w/n=1.38であつた。又、
H1NMR分析の結果、PMS部分が、50モル%,
αMS部分が50モル%であつた。さらに、この
PMS共重合体のガラス転移温度(Tg)は、132.2
℃であつた。 スチレン系共重合体の合成 窒素ガス置換したフラスコに、上記で得た
PMS共重合体2.0gとシクロヘキサン40mlを入
れ、撹拌して溶液とした。これにn−ブチルリチ
ウム17.4ミリモルのn−ヘキサン溶液とN,N,
N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン
(TMEDA)17.4ミリモルを加え、50℃で2時間
反応させてリチオ化PMS共重合体とした。次い
でこの反応系を20℃に冷却し、アリルジメチルク
ロロシラン40ミリモル(5.4g)を加え、2時間
反応した。反応液を水洗した後、メタノール中に
滴下してポリマーを析出せしめ、白色のポリマー
2.25gを得た。GPCにより測定したところ、w
=44700、w/n=1.42であつた。又、Tgは
98.3℃であつた。 このポリマーの1H NMRケミカルシフト値は、
下記の通りであつた。 1H NMR〔δ(ppm)〕:7.12〜6.14(ベンゼン環)、
5.74(−C=CH2)、4.87,4.82(−CH=C
2)、
[Formula] [However, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, and at least R 1 , R 2 and R 3 are One is an alkenyl group. In addition, (A) is 5 to 50 mol%,
(B) 5 to 40 mol%, and (C) 20 to 80 mol%. ] is the gist. Styrenic copolymer The styrenic copolymer, which is a component of the resist of the present invention, is either a combination of the repeating units (A), (B), and (C) mentioned above, or a combination of the repeating units (A) and (B) A random bonding portion with a repeating unit and (C) a repeating unit portion are block-bonded. Desirably, it is a random copolymer of (A), (B), and (C). (A),
The proportions of (B) and (C) are (A) 5 to 50 mol%, (B) 5 to 40 mol%, and (C) 20 to 80 mol%. This styrenic copolymer has a weight average molecular weight of several thousand to several million, and has a weight average molecular weight (
It has a molecular weight distribution of w)/number average molecular weight (n) = 1.0 to 2.0, but especially w = 10,000 to 500,000, w/
A material with n=1.0 to 1.5 is preferable because it has a large effect when used as a resist. Method for producing styrenic copolymer Styrenic copolymer is a random or block copolymer (hereinafter referred to as PMS copolymer) of p-methylstyrene (hereinafter referred to as PMS) and α-methylstyrene (hereinafter referred to as αMS). ) is brought into contact with an organolithium compound to partially lithiate the para-methyl groups in the PMS copolymer, and then the formula (R 1 )(R 2 )(R 3 )SiX [where R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, and R 1 , R 2 and
At least one of R 3 is an alkenyl group. or,
X represents a halogen atom. ] It can be produced by reacting with a silicon compound represented by: Each compound used in producing the styrenic copolymer will be explained. PMS copolymer PMS copolymer can be produced by random or block copolymerization of PMS and αMS using normal radical polymerization method or living polymerization method. Especially, when living polymerization method is adopted, narrow molecular weight This is desirable because a copolymer with a well-distributed distribution can be obtained. Further, if the repeating units (B) of the styrene copolymer are uniformly dispersed, the effect is great when used as a resist, so a random copolymerization method is preferable. Living polymerization is carried out in the presence of an initiator that forms a styryl anion, such as an organolithium compound such as n-butyllithium or sec-butyllithium. Moreover, living polymerization can be performed in the presence of a solvent. As a solvent, hexane, heptane, octane, cyclohexane, benzene, toluene,
Examples include hydrocarbons such as xylene, and ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane. In living polymerization, PMS and αMS are heated from -80℃ to +50℃.
It is carried out by reacting at a temperature of 0.5 to 50 hours. Random copolymerization is carried out by simultaneously copolymerizing PMS and αMS, and block copolymerization is carried out by first homopolymerizing one of PMS or αMS and then copolymerizing the other. The usage ratio of PMS and αMS is usually PMS/αMS
(mole ratio) is 2 to 98/98/2, preferably 25 to
75/75~25. By doing this, several thousand ~
Number average molecular weight of several million, preferably 10,000 to 500,000,
Mw/n is less than 2.0, preferably 1.0 to 1.5,
A PMS copolymer having the above molar ratio of PMS portion/αMS portion is obtained. Organolithium Compound The organolithium compound used in lithiation of the PMS copolymer is represented by the general formula RLi. Specifically, compounds in which R is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms are mentioned, and typical compounds include methyllithium, ethyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, Examples include n-pentyllithium, tert-pentyllithium, hexylylithium, octyllithium, and todecyllithium, but butyllithium is particularly preferred. Silicon compound The silicon compound is represented by the above formula, and when R 1 , R 2 , and R 3 in the formula are alkyl groups, it is preferably a methyl, ethyl, n-propyl, or n-butyl group, particularly methyl, Ethyl group is preferred.
When R 1 , R 2 , and R 3 are alkenyl groups, vinyl, allyl, propenyl, isopropenyl, and butenyl groups are preferable, and vinyl and allyl groups are particularly preferable. X is preferably a chlorine atom. Reaction between PMS copolymer and organolithium compound The reaction between PMS copolymer and organolithium compound is as follows.
This can be carried out in a solvent that is inert to the organolithium compound. Examples of solvents that can be used include hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, and xylene, and ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane. In the reaction, the PMS copolymer is dissolved or swollen in these solvents, and then an organic lithium compound is allowed to act on the PMS copolymer. At this time, components that increase the reactivity of the organolithium compound, such as amines, can be used. Amines that can be used include N,
N,N',N'-tetramethylethylenediamine is preferred. The reaction temperature can be freely set from -70°C to the boiling point temperature of each solvent, but in order to efficiently achieve a high lithiation rate, a temperature of room temperature or higher is desirable. Furthermore, the amount of the organolithium compound to be used can be arbitrarily set with respect to the existing paramethylstyrene bone core units, and the lithiation rate can be adjusted as desired. The amines may be used in an equivalent amount to the organolithium compound, but may be used in an excess amount. The reaction time is
Although it varies depending on the reaction temperature, it is usually 0.1 to 100 hours, and the lithiation rate can be increased by increasing the reaction time. The lithiated PMS copolymer thus prepared has high reactivity and reacts with moisture in the air, so it is desirable to use it in the subsequent reaction without separating it. Reaction between lithiated PMS copolymer and silicon compound The reaction between lithiated PMS copolymer and silicon compound is carried out by directly adding the silicon compound to the first reaction system in which the lithiated PMS copolymer is present. This is achieved by The silicon compound usually has a ratio of 1 to 1 to the organolithium compound used in the previous step.
It is used in an amount of 100 times the mole, preferably 1 to 10 times the mole.
The reaction is carried out at 50°C to +150°C, preferably 0 to 50°C with a temperature of 0.1
~100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.
The produced polymer is preferably washed with water, diluted hydrochloric acid, etc., and is preferably purified by reprecipitation or the like. R 1 , R 2 , and R 3 of the repeating unit (A) of the styrenic copolymer obtained as described above are the same as in the case of the silicon compound. That is, at least one of R 1 to R 3 is an alkenyl group. R 1 , R 2 or
When R 3 is an alkyl group, a C 1 -C 4 alkyl group is preferable, and a methyl and ethyl group are particularly preferable.
Further, in the case of an alkenyl group, a C 2 -C 4 alkenyl group is preferable, and vinyl and allyl groups are particularly preferable. When the styrene copolymer thus obtained is used as a resist in the production of semiconductor devices, a commonly used spinner coating method can be used. The solvent and developer used to dissolve the copolymer are not particularly limited, but include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, and halogenated aromatic hydrocarbons such as monochlorobenzene, dichlorobenzene, and monochlorotoluene. etc. can be used. The copolymer was dissolved in the above-mentioned solvent and the solution was prepared to a desired concentration, and then applied onto a commonly used substrate.
Spinner coating forms a uniform resist layer on the substrate. The resist layer is usually
It is 0.2-1.0 μm. This resist layer is usually prebaked, and its conditions are generally 90~130°C with a temperature of 0.1
~1 hour. Of course, the reaction may also be carried out under reduced pressure and at a lower temperature. Next, the pattern is baked by irradiation with electron beams, X-rays, deep ultraviolet rays, etc., post-baked if necessary, and then developed with the developer described above to obtain a sharp negative pattern. Effects of the Invention The styrene copolymer according to the present invention has a very narrow molecular weight distribution, so it has excellent resolution, and since it contains silicon atoms, it can be used as a resist with excellent oxygen plasma resistance. It combines the advantages of combination, such as ease of handling and excellent dry etching resistance.
Furthermore, the pattern can be printed with a very small amount of radiation and has high sensitivity. In addition, since the copolymer has excellent heat resistance, it does not swell during development.
Therefore, it has excellent resolution. Examples Hereinafter, the present invention will be explained in detail by examples.
The product was identified using the following equipment. 1H NMR: The sample is a 20 wt% solution of CDCl3 ,
Measured with Varian EM360A (60MHz). Measurement conditions: 20°C Resist evaluation was performed using the following equipment and conditions. Spinner: Mikasa Co., Ltd., Spinner 1H-D2 type Electron beam lithography equipment: Elionix ELS-5000 Irradiation conditions: Irradiation current 2.0 to 6.0×10 -11 A, beam diameter
0.01 μm, accelerating voltage 20 kV Film thickness measurement: manufactured by Lacterra Hopson, Takstep Example 1 Synthesis of PMS copolymer 100 ml of tetrahydrofuran purified by distillation and 0.54 mmol of n-butyl lithium were placed in a flask purged with nitrogen gas, and dried. It was cooled in an ice-methanol bath and stirred to form a solution. In a separate container, 5.5 ml of PMS and 5.5 ml of αMS under nitrogen gas atmosphere.
and mixed both. Add this mixture to the n-
The mixture was added to the butyllithium solution, and the polymerization reaction was started while stirring. After 2 hours, 2 ml of methanol was added to stop the polymerization reaction. Next, the reaction solution was poured into methanol to precipitate 10.3 g of PMS copolymer. The obtained PMS copolymer was dissolved in tetrahydrofuran and measured by GPC.
Mw=39400, w/n=1.38. or,
As a result of H 1 NMR analysis, the PMS portion was 50 mol%,
The αMS portion was 50 mol%. Furthermore, this
The glass transition temperature (Tg) of PMS copolymer is 132.2
It was warm at ℃. Synthesis of styrenic copolymer The above-obtained
2.0 g of PMS copolymer and 40 ml of cyclohexane were added and stirred to form a solution. To this, a solution of 17.4 mmol of n-butyllithium in n-hexane and N, N,
17.4 mmol of N',N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) was added and reacted at 50°C for 2 hours to obtain a lithiated PMS copolymer. The reaction system was then cooled to 20°C, 40 mmol (5.4 g) of allyldimethylchlorosilane was added, and the reaction was continued for 2 hours. After washing the reaction solution with water, it was dropped into methanol to precipitate the polymer, resulting in a white polymer.
2.25g was obtained. When measured by GPC, w
= 44700, w/n = 1.42. Also, Tg is
It was 98.3℃. The 1H NMR chemical shift value of this polymer is
It was as follows. 1H NMR [δ (ppm)]: 7.12-6.14 (benzene ring),
5.74 ( -CH =CH 2 ), 4.87, 4.82 (-CH= CH
2 ),

【式】2.08〜1.14 ([Formula] 2.08~1.14 (

【式】主鎖)、[Formula] main chain),

【式】【formula】

【式】 上記のNMR分析の積分比から、アリルジメ
チルシリル基の導入率は32.0ユニツトモル%、
PMS部分18.0ユニツトモル%、αMS部分50.0
ユニツトモル%であり、従つてこのスチレン系
共重合体は、次の(A),(B),(C)の繰り返し単位か
らなるランダム共重合体であることが判明し
た。
[Formula] From the integral ratio of the above NMR analysis, the introduction rate of allyldimethylsilyl group is 32.0 unit mol%,
PMS part 18.0 units mol%, αMS part 50.0
It was found that the styrenic copolymer was a random copolymer consisting of the following repeating units (A), (B), and (C).

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 レジスト評価 上記で得られたスチレン系共重合体のキシレン
10重量%溶液を調製した。この溶液をシリコンウ
エハー上に0.5μm厚にスピンコートし、70℃で30
分間プリベークした。次いで前記の条件で電子線
照射し、シクロヘキサノンとイソプロパノールの
混合液で現像し、120℃で20分間ポストベークし
たところ、図面に示すような照射量と規格化残膜
率との関係(感度曲線)が得られた。 ポストベーク後のパターンにつき0.3μmの微細
パターンを解像したところ得られたパターンは矩
形性が良好で現像時の膨潤が少ないことがわかつ
た。またこのレジストパターンをオーブン中で加
熱したところ120℃、20分間でも変形しなかつた。 実施例 2 実施例1と同様にして、PMS8.4mlとαMS2.8
mlを共重合して、PMS共重合体10.9gを得た。
このPMS共重合体のwは37600、w/nは
1.41であり、Tgは120.6℃であつた。又、PMS部
分が75.0モル%、αMS部分が25.0モル%であつ
た。この共重合体2.0gを、実施例1と同様にし
てリチオ化した後、アリルジメチルクロロシラン
と反応させて、白色のポリマー2.2gを得た。こ
のスチレン系共重合体のwは47500、w/
nは1.57、Tgは96.0℃であつた。又、実施例1と
同一の繰り返し単位(A),(B),(C)からなり、(A)37.9
(B)37.1(C)25.0のランダム共重合体であつた。 このスチレン系共重合体を実施例1と同様にし
て、レジスト評価したところ、図面の破線のよう
な感度曲線を得た。0.3μmの微細パターンを解像
したが、矩形性、耐熱性共実施例1と同様、良好
であつた。 実施例 3 実施例1と同様にして、PMS2.8mlとαMS8.3
mlを共重合して、PMS共重合体10.4gを得た。
このPMS共重合体のwは25800、w/nは
1.25であり、Tgは156.7℃であつた。又、PMS部
分が25.0モル%、αMS部分が75.0モル%であつ
た。この共重合体2.0gを実施例1と同様にして
リチオ化した後、アリルジメチルクロロシラと反
応させて、白色のポリマー2.4gを得た。このス
チレン系共重合体のwは30800、w/nは
1.34、Tgは134.4℃であつた。又、実施例1と同
一の繰り返し単位(A),(B),(C)からなり、(A)15.5(B)9
.

(C)75.0のランダム共重合体であつた。 実施例1と同様にしてレジスト評価し、図面の
1点破線のような感度曲線を得た。0.3μmの微細
パターンを解像したところ、矩形性、耐熱性共良
好で、140℃に加熱しても変形しなかつた。
[Formula] Resist evaluation Xylene of the styrenic copolymer obtained above
A 10% by weight solution was prepared. This solution was spin-coated onto a silicon wafer to a thickness of 0.5 μm and heated at 70°C for 30 min.
Prebaked for a minute. Next, it was irradiated with an electron beam under the above conditions, developed with a mixture of cyclohexanone and isopropanol, and post-baked at 120°C for 20 minutes. was gotten. When a fine pattern of 0.3 μm was resolved after post-baking, it was found that the resulting pattern had good rectangularity and little swelling during development. Furthermore, when this resist pattern was heated in an oven at 120°C for 20 minutes, it did not deform. Example 2 In the same manner as in Example 1, PMS8.4ml and αMS2.8
ml was copolymerized to obtain 10.9 g of PMS copolymer.
The w of this PMS copolymer is 37600, and the w/n is
1.41, and Tg was 120.6°C. Further, the PMS portion was 75.0 mol% and the αMS portion was 25.0 mol%. 2.0 g of this copolymer was lithiated in the same manner as in Example 1, and then reacted with allyldimethylchlorosilane to obtain 2.2 g of a white polymer. The w of this styrene copolymer is 47500, w/
n was 1.57 and Tg was 96.0°C. Also, it consists of the same repeating units (A), (B), and (C) as in Example 1, and (A) 37.9
It was a random copolymer of (B) 37.1 (C) 25.0 . When this styrene copolymer was subjected to resist evaluation in the same manner as in Example 1, a sensitivity curve as shown by the broken line in the drawing was obtained. A fine pattern of 0.3 μm was resolved, and the rectangularity and heat resistance were both as good as in Example 1. Example 3 In the same manner as in Example 1, PMS2.8ml and αMS8.3
ml was copolymerized to obtain 10.4 g of PMS copolymer.
The w of this PMS copolymer is 25800, and the w/n is
1.25, and Tg was 156.7°C. Further, the PMS portion was 25.0 mol% and the αMS portion was 75.0 mol%. 2.0 g of this copolymer was lithiated in the same manner as in Example 1, and then reacted with allyldimethylchlorosila to obtain 2.4 g of a white polymer. The w of this styrene copolymer is 30800, and the w/n is
1.34, Tg was 134.4°C. Also, it consists of the same repeating units (A), (B), and (C) as in Example 1, and (A) 15.5 (B) 9
.

It was a random copolymer of 5 (C) 75.0 . The resist was evaluated in the same manner as in Example 1, and a sensitivity curve as shown by the dotted line in the drawing was obtained. When a 0.3 μm fine pattern was resolved, it had good rectangularity and heat resistance, and did not deform even when heated to 140°C.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は、本発明のレジストの電子線照射感度曲
線を示すグラフである。
The drawing is a graph showing the electron beam irradiation sensitivity curve of the resist of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記(A),(B)及び(C)の繰り返し単位の結合から
なり、重量平均分子量/数平均分子量=1.0〜2.0
の分子量分布を持つスチレン系共重合体を成分と
するレジスト。 【式】【式】 【式】 〔但し、R1,R2及びR3は同じか異なる炭素数
1〜6個のアルキル基又は炭素数2〜6個のアル
ケニル基であり、R1,R2及びR3の少なくとも一
個がアルケニル基である。又(A)は5〜50モル%、
(B)5〜40モル%、(C)20〜80モル%である。〕
[Claims] 1 Consisting of the following repeating units (A), (B) and (C), weight average molecular weight/number average molecular weight = 1.0 to 2.0
A resist whose component is a styrene copolymer with a molecular weight distribution of . [Formula] [Formula] [Formula] [However, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms; At least one of 2 and R 3 is an alkenyl group. In addition, (A) is 5 to 50 mol%,
(B) 5 to 40 mol%, and (C) 20 to 80 mol%. ]
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JPS62209528A (en) * 1986-03-11 1987-09-14 Asahi Chem Ind Co Ltd Novel resist material

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