JPH01298349A - スチレン系重合体を成分とするレジスト - Google Patents

スチレン系重合体を成分とするレジスト

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JPH01298349A
JPH01298349A JP12851188A JP12851188A JPH01298349A JP H01298349 A JPH01298349 A JP H01298349A JP 12851188 A JP12851188 A JP 12851188A JP 12851188 A JP12851188 A JP 12851188A JP H01298349 A JPH01298349 A JP H01298349A
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JP
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resist
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polymer
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reaction
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JP12851188A
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English (en)
Inventor
Nobufumi Atoda
阿刀田 伸史
Tadashi Niwa
丹羽 正
Sadakatsu Suzuki
貞勝 鈴木
Masayuki Kato
雅之 加藤
Yoichi Imai
陽一 今井
Kazuyuki Sakota
和之 迫田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • G03F7/0758Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds with silicon- containing groups in the side chains

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ケイ素原子を有するスチレン系重合体を成分
とするレジストに関する。
従来の技術 従来、ネガ型のフォトレジストとしてハ、環化ゴムにビ
スアンドを配合したものが用いられている。しかし、こ
のものは現像時に膨潤したり、解像度が充分でなく、又
耐ドライエツチング性も欠けるという問題がある。
ケイ素原子を含むレジストは、二層レジストの上層とし
て用いられ、これ迄も特開昭59−15419号や同6
0−203609号公報に記載されるように種々の試み
がなされて騒るが、性能的には充分とは言えない。
レジスト材等の感光性高分子においては、ケイ素含有量
が多い程、耐酸素プラズマ性に優れることが知られてい
る。
ケイ素含有量を高めた感光性スチレン系重合体としては
、例えば、α−メチルスチレンにジシリル基を導入した
化ツマ−を合成し、次いでこの化ツマ−を重合したスチ
レン系重合体が知られている(高分子学会予稿集、35
巻、ム8゜2366頁)が、この重合体を製造する方法
においては、該セノマーを合成する方法が複雑である。
発明が解決しようとする課題 本発明は、多くのケイ素を有し、高感度、高解像度であ
ると共に、耐酸素リアクティブイオンエツチング性に優
れたレジストを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明者らは鋭意研究を行った結果、ポリ(/<ラメチ
ルスチレン)をリチオ化し、次いでトリス(トリアルキ
ルシリル)シリル基及びアルケニルシリル基を導入して
得た重合体が、本発明の目的を達成し得ることを見出し
て、本発明を完成した。
発明の要旨 すなわち、本発明は、 下記((転)、(Bl及び(0)の繰り返し単位の結合
からなるスチレン系合体を成分とするレジスト、(Al
      (B)        (0)〔但し、R
1,R”及びR1は炭素数1〜6個のアルキル基、R4
、H%及びR@は同一か異なる炭素数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、R4、
R5及びR・の少なくとも1個がアルケニル基であり、
p、 / B / c (モルチ)=1〜70/1〜6
0/1〜40である。〕を要旨とする。
本発明に係るスチレン系重合体は、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
ものであり、その割合は前記の通りであるが、特に(薊
1〜30モルチ、(Bl 30〜60モルチ、(0)1
0〜40七ルーのものが望ましい。
このスチレン系重合体は、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(Mw)/数平均分子#
(Mn) = 2.0以下の分子量分布を持つが、特に
Mw=1万〜50万、MW/MKL=1.0〜1.5の
ものが望ましい。
スチレン系重合体の製造法 スチレン系重合体は、パラメチルスチレン(以下、FM
Sという。)重合体(ポリP M 8)を、有機リチウ
ム化合物と反応せしめ、ポリpMB中のバラメチル基を
部分的にリチオ化し、次いで式(R〜51)(8%5t
)Dt’kst)日iX  (但し、R1#R”は炭素
数1〜6個のアルキル基であり、Xはハロゲン原子を示
す。〕のケイ素化合物Iと反応させ、更に有機リチウム
化合物と反応させた後、式R’R5R’ 81X (但
し、R4〜R@は同一か異なる炭素数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、R4−
R6の少なくとも1個がアルケニル基である。又、Xは
ハロゲン原子である。〕のケイ素化合物■と反応させる
ことによって製造することができるが、ポリFMSを有
機リチウム化合物と反応させた後、ケイ素化合物Iとケ
イ素化合物■を同時に反応させて製造して屯よい。又、
この有機リチウム化合物→ケイ素化合物I→有機すチウ
ム化合物→ケイ素化合物■、又は有機リチウム化合物→
ケイ素化合物I/ケイ素化合物■の反応サイクルを、更
に一回以上行うこともできる。場合によっては、ケイ素
化合物Iとケイ素化合物■の反応順序を逆にしてもよい
スチレン系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。
■ ポリFMS ポリFMSは、FMSを、通常のラジカル重合或いはリ
ビング重合することにより製造することができるが、特
にリビング重合により得られたポリFMSが、狭い分子
量分布を持つので望ましい。
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−ブチルリチウム、θec−ブチルリチウム
等の有機リチウム化合物の存在下で行なわれる。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ナヘキサ
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
、ジグチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン
等のエーテル類が挙けられる。
リビング重合は、FMSを一80℃〜+50℃の温度で
α5〜50時間反応させることによって行なわれる。か
くすることにより、数千〜数百万、望ましくは1万〜5
0万の重量平均分子量、Mw/Mnが2.0未満、望ま
しくは1.0〜1.5のポリP M Sが得られる。
■ 有機リチウム化合物 有機リチウム化合物は、−儀式RLiで表わされる。具
体的には、Rが次素数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−グチルリチウム、f18cm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Vリリ
チウム、オクチルリチウム、ドデシルリチウム等である
が、特にブチルリチウムが宅ましい。
■ ケイ素化合物I ケイ素化合物■は、前記の式で表わされるカ、RIA−
R3ハ望ましくはメチル、エチル、n−ブロビル、n−
ブチル基であり、特にR1−R3の総てがメチル基が望
ましい。Xは塩素原子が望ましい。
■ 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R4−R6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、R4−R6がアルケニル
基の場合、望マシくハ、ビニル、アリル、プロペニル、
イソプロペニル、ブテニル基であす、特にビニル、アリ
ル基が望ましい。x#i塩素原子が望ましい。
ポリP M Sと有機リチウム化合物との反応は、有1
31i ’J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(D 炭化水素M、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、これらの溶媒にポ
IJ P M S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i 1J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℃から各浴謀の沸点温度迄自由に設
定することができるが、而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1ましい。又、有機リ
チウム化合物の使用量は、任意に設宇することができ、
リチオ化率は50ユニットモiv%以下の範囲で任意に
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
度によっても異なるが、通常α1〜100時間であり、
反応時間を長くすることによって、リチオ化率を高める
ことができる。
このようにして調製されたリチオ化ポリPM日は、反応
性が高く、空気中との水分と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騒。
リチオ化ポリPM8とケイ素化合物■との反応は、リチ
オ化ポIJ P M日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って達成
される。ケイ素化合物l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。反応は一50℃〜+150℃、
好ましくは0〜50℃で[1,1〜100時間、好まし
くはα5〜20時間行なわれる。
かくすることにより、トリス(トリアルキルシリル)シ
リル化ポリPM8は得られるが、次の反応に供される前
に反応系から分離してもよ−。
との反応 トリス(トリアルキルシリル)シリル化ポリPM8と有
機リチウム化合物及びそれに続くケイ素化合物■との反
応は、前記のポリPM8と有機リチウム化合物及びそれ
に続くケイ素化合物Iとの反応の場合と同様にして行え
ばよい。
又、ポリPM8と有機リチウム化合物を反応した後、ケ
イ素化合物lとケイ素化合物■を同時に反応させる場合
も、前記の方法に準じて行えばよい。
上記のようにして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重合体の繰り返し
単位(即のR1−R3は、ケイ素化合物Iの場合と同一
である。すなわち、R1−R3はC!〜C4のアルキル
基が望ましく、特忙メチル基が望ましい。
又、繰り返し単位(C)のR4、Hm 、 R11はケ
イ素化合物■の場合と同一である。すなわち、R4−R
6の少なくとも一個はアルケニル基である。R4゜Ha
又はR6がアルキル基の場合、C8〜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、アリル基が望ましり。
本発明に係るスチレン系重合体において繰り返し単位(
A) (B) (0)の組成は前記割合の範囲で、用い
る有機リチウム化合物の量や反応条件により任意に設定
できるが、原料ポリマーに対し、過剰量の有機リチウム
化合物を用いても、−回のリチオ化反応ではリチオ化率
は原料ポリマーの50二ニットモル−を越えることはな
い。リチオ化ポリPM日とケイ素化合物との反応におい
ては、前段のリチオ化反応の際に用いた有機リチウム化
合物に対して当量以上のケイ素化合物を反応させればよ
い、したがって一種類のケイ素化合物を反応させる場合
には導入されるシリル基は前段のりチオ化効率に依存す
る。また二種類のケイ素化合物を同時に反応させる場合
には必要に応じて二種類のケイ素化合物の組成を変化さ
せれば、前段のリチオ化効率の範囲内で生成ポリマーの
組成を変化させることができる。
このようにして得られたスチレン系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
われているスピンコード法を用いることができる。
本発明に係る重合体を、例えばベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族次化水素、モノクロルベンゼン、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、スピンコードを行え
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(L2〜1.0μmである。このレ
ジスト層は、通常プリベークされ、その条件は一般的に
90〜130℃でα1〜1時間でり、パターンを焼付け
た後、通常用いられる現像液により現像し、必要に応じ
て更にポストベークすれば、シャープなネガ型パターン
を得ることができる。
発明の効果 本発明のレジストは、多くのケイ素原子を有し、光及び
電子線に対して高感度であり、高解像度が得られると共
に、耐酸素リアクティブイオンエツチング性に優れてい
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、重合体の同定は下記の機器にて行った。
’HNMR:試料をcoat、の20重景チ浴液とし、
■日立製作所製モデルR−24B1’HOW−NMR(
60MHz)  で測定。測定条件;20℃ 実施例1 ポリFMSの合成 窒素置換したフラスコに、蒸留したテトラヒドロフラン
1,000mを入れ、ドライアイス−メタノール浴で冷
却した。このフラスコに、n−ブチルリチウム五1ミリ
モル及びPM8100dを加え、攪拌により重合を開始
した。−78℃で2時間重合を行った後、インプロパツ
ール5ゴを加えて、重合を停止した。反応溶液をテトラ
ヒドロフランにより2倍に希釈し、大量のメタノール中
に注ぎ入れ、ボIJ P M S 89.7 Pを析出
させた。GPO分析したところ、Mw =2.75X1
0’、 My/Mn−1,15であった。
窒素置換したフラスコに、上記で合成したポリPME3
4.15fとンクロヘキサン83−を入れ、ポ17 P
 M Sを溶解すると共に、オイルパスにより50℃に
加熱した。n−ブチルリチウム24、4 ミリモ/l/
をN、 N、 N: N’ −5’ ) ラ)’PIV
エチレンジアミン(TMKDA)24.4ミリモルヲ加
え、50℃で2時間反応させた後、トリス(トリメチル
シリ/L/)クロロンラン51ミリモルを加え、50℃
で2時間に応させた。反応液を10チ塩酸水溶液、5%
水酸化す) IJウム水溶液、10チ塩化ナトリウム水
溶液、イオン交換水で順次洗浄した後、メタノール中に
滴下して、ポリマーを沈殿させ白色ポリマー7.7fを
得た。
GPOにより分子量を測定した結果、Mw=五55X 
10’ 、 My/ 1in= 1.17であった。
’HNMR分析したところ、トリス(トリメチルシリ/
I/)シリル基の存在が確認され、積分比からトリス(
トリメチルシリル)シリlv基の導入率は47ユニツト
七ルチであった。ケミカルシフト値は次の通りである。
δ(ppm) : 7. Os〜&15(芳香環)。
2−2 s (−@−CHs ) CH。
0H。
窒素置換したフラスコに、上記のトリス(トリメチルシ
リル)シリル基を゛導入したポリマーzOりとンクロヘ
キサン140−を入れ、50℃に加熱攪拌しておき、こ
れにn−ブチルリチウム41.2ミリモル及びTMKD
A 41.2ミリモルを加え、50℃で2時間反応させ
た。水浴で冷却しながら反応混合物にアリルジメチルク
ロルンラン9五6ミリモルを加え、室温で2時間反応さ
せた。反応液を上記と同様に処理して、白色ポリマー7
、6 tを得た。GPOにより分子量を測定したところ
Mw=4.11 X 10’ 、 Mw/Mn−1,2
0であった。
’HNMR分析したところ、アリルジメチルシリル基の
存在が確認され、積分比からアリルジメチルシリル基の
導入率は52ユニツト七ルチであった。ケミカルシフト
値は次の通りである。
δ(ppm): 7.05〜&15(芳香環)、5.7
41’−0旦=OH,)。
4.87.4.82(−0H=O旦、)、 2.25(
舎C旦1)OH鵞−2主鎖) [lL4〜−(11(−6i−OH3)以上の結果から
、得らAたポリマーは、下記の(〜、(B)及び(C1
の繰り返し単位がランダムに結合した重合体であること
が判明した。
(に         (B)           
  ((’!ICH,I+ Hl レジスト評イ曲 上記で得られた本発明に係る重合体1.Ofをキンレン
9tに溶解した。
この溶液を7リコンウエハー上に塗布しく膜厚0.4p
ms)、照射電流2.2 X 10−” Aで電子線を
照射した後、シクロヘキサノンとイソプロパツールの混
合溶液で現像したところ13μmライン&α6μmスペ
ースを解像していた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記(A),(B)及び(C)の繰り返し単位の結合か
    らなるスチレン系合体を成分とするレジスト。 (A)▲数式、化学式、表等があります▼ (B)▲数式、化学式、表等があります▼ (C)▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、R^1,R^2及びR^3は炭素数1〜6個の
    アルキル基、R^4,R^5及びR^6は同一か異なる
    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、R^4,R^5及びR^6の少なくと
    も1個がアルケニル基であり、A/B/C(モル%)=
    1〜70/1〜60/1〜40である。〕
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61275746A (ja) * 1985-05-31 1986-12-05 Toa Nenryo Kogyo Kk スチレン系重合体を成分とするレジスト

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61275746A (ja) * 1985-05-31 1986-12-05 Toa Nenryo Kogyo Kk スチレン系重合体を成分とするレジスト

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