JPH0583563B2 - - Google Patents

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JPH0583563B2
JPH0583563B2 JP245886A JP245886A JPH0583563B2 JP H0583563 B2 JPH0583563 B2 JP H0583563B2 JP 245886 A JP245886 A JP 245886A JP 245886 A JP245886 A JP 245886A JP H0583563 B2 JPH0583563 B2 JP H0583563B2
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JP
Japan
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polymer
monomer
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resist
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JP245886A
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Kazuhide Saigo
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS63258909A publication Critical patent/JPS63258909A/ja
Publication of JPH0583563B2 publication Critical patent/JPH0583563B2/ja
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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)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明はスチレン系重合体に関し、特に半導体
集積回路、磁気バブルメモリ等の微細パターン形
成法に適したケイ素原子とアリル基とを含むスチ
レン系重合体に関するものである。 (従来の技術) 集積回路、バブルメモリ素子などの製造におい
て光学的リソグラフイまたは電子ビームリソグラ
フイーを用いて微細なパターンを形成する際、光
学的リソグラフイにおいては基板からの反射波の
影響、電子ビームリソグラフイにおいては電子散
乱の影響によりレジストが厚い場合は解像度が低
下することが知られている。現像により得られた
レジストパターンを精度よく基板に転写するため
に、ドライエツチングが用いられるが、高解像度
のレジストパターンを得るために、薄いレジスト
層を使用すると、ドライエツチングによりレジス
トもエツチングされ基板を加工するための十分な
耐性を示さないという不都合さがある。又、段差
部においては、この段差を平坦化するために、レ
ジスト層を厚く塗る必要が生じ、かかるレジスト
層に微細なパターンを形成することは著しく困難
であるといえる。 かかる不都合さを解決するために三層構造レジ
ストがジエイ・エム・モラン(J・M・Moran)
らによつてジヤーナル・オブ・バキユーム・サイ
エンス・アンド・テクノロジー(J・Vacuum
Science and Technology)第16巻1620ページ
(1979年)に提案されている。三層構造において
は、第一層(最下層)に厚い有機層を塗布したの
ち中間層としてシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン膜などのようにO2を使用するドラ
イエツチング(以下O2RIEという)において蝕刻
され難い無機物質材料を形成する。しかる後、中
間層の上にレジストをスピン塗布し、電子ビーム
や光によりレジストを露光、現像する。得られた
レジストパターンをマスクに中間層をドライエツ
チングし、しかる後この中間層をマスクに第一層
の厚い有機層をO2を用いた反応性スパツタエツ
チング法によりエツチングする。この方法により
薄い高解像度のレジストパターンを厚い有機層の
パターンに変換することが出来る。しかしなが
ら、このような方法においては第一層を形成した
後、中間層を蒸着法、スパツタ法あるいはプラズ
マCVD法により形成し、さらにパターンニング
用レジストを塗布するため工程が複雑で、かつ長
くなるという欠点がある。 パターニング用レジストがドライエツチングに
対して強ければ、パターニング用レジストをマス
クに厚い有機層をエツチングすることができるの
で、二層構造とすることができ工程を簡略化する
ことができる。 かかる三重構造レジストに使用される上記
O2BIEに対する耐性に優れた物質としてはポリジ
メチルシロキサンが知られており、このポリジメ
チルシロキサンはO2BIEに対して耐性が著しく優
れ、エツチングレートはほぼ零であることは公知
である(ジーエヌテーラー・テイーエムウオルフ
アンドジエーエムモラン、ジヤーナルオブハキユ
ームサイエンスアンドテクノロジー、19(4)、872、
1981)(G.N.Toylor、T.M.Moran、J.Vacuum
Sci.and Ted.,19(4)、872、1981)が、このポリ
マーは常温で液状であるので、ほこりが付着しや
すい。加えて流動性があるため高解像度が得にく
いなどの欠点がありレジスト材料としては適さな
い。 われわれはすでに上記パターンニング用レジス
トとしてトリアルキルシリルスチレンの単独重合
体および共重合体を提案した(特開昭57−123866
号(特開昭59−15419号)、特開昭57−123865号
(特開昭59−15243号)。 (発明の解決しようとする問題点) 上記本出願人の提案に係わるパターンニング用
レジストは、ポリジメチルシロキサンを含むレジ
ストの欠点を解決するものの、深紫外線またはイ
オンビーム(DeepUVもしくはEB)露光に対し
て感度は優れており、DeepUVもしくはEB露光
用レジストとしては適しているが、近紫外および
可視光の露光に対しては架橋せず、フオト用レジ
ストとして使用出来なかつた。 本発明の目的は、電子線、X線、深紫外線イオ
ンビームあるいはこれらに加えて近紫外線に対し
ても非常に高感度で微細パターンが形成でき、し
かもドライエツチングに対して強い耐性をもつ重
合体およびそれを含む組成物およびその使用方法
を提供することにある。 (問題点を解決するための手段) 本発明者らは、このような状況に鑑みて研究を
続けた結果、重合体の単量体ユニツト中のシリコ
ン原子およびアリル基を有すると、O2による反
応性スパツタエツチングに対して極めて強く、厚
い有機膜をエツチングする際のマスクになるこ
と、また電子線、X線、深紫外線イオンビームに
対して、非常に高感度であること、さらにビスア
ジド化合物を添加すると、近紫外線に対しても非
常に高感度であることを見出し、本発明をなすに
至つた。 本願発明は、構成単位にケイ素およびアリル基
を含むスチレン重合体であり、その構成単位の一
般式として、
【式】 (式中、Zは10〜3000の正の整数、Xはメチレ
ン基、エチレン基、或いは酸素、lは0もしくは
1、Rは水素またはメチル基を示す)で示される
重合体である。 (i) 上記一般式において、炭素cと結合するRが
水素であり、lが0であるとき、スチレン系重
合体の一般式は、
【式】 (式中xは正の整数を表わす)で示される。 上記において使用した単量体は次の様な方法で
製造される。
【化】 上式でわかる様に、クロル化スチレン(O,m
又はp位)に乾燥THF中、マグネシウムと反応
させグリニヤール試薬を製造し、ジアルキルアリ
ルクロロシラン、もしくはアルキルジアリルクロ
ロシラン、もしくはトリアリルクロロシランと反
応させて本発明で使用した単量体を製造した。 上記(i)で使用した重合体は下記の式に従い製造
される。
【化】 上式で示した様に、本発明で使用した単量体は
BuLiで、すなわちアニオン開始剤により、多分
散度の小さい、そしてかつ低分子量から高分子量
の任意の分子量の重合体を製造することが出来
る。 この重合体は一般の有機溶剤、例えばベンゼ
ン、トルエン、クロロベンゼン、アセトン、クロ
ロホルム等に可溶で、ガラス転移点の高いフイル
ムが容易に得られる。メタノール、エタノールな
どには不溶である。 (ii) また、上記一般式において、炭素と結合する
Rをメチル基とし、lを0にすると、スチレン
系重合体の一般式は、
【式】 (式中xは正の整数を表わす)で示される。 上記において使用した単量体は次の様な方法で
製造される。
【化】 上式でわかる様に、クロル化スチレン(o,
m,又はp位)に乾燥THF中、マグネシウムと
反応させグリニヤール試薬を製造し、ジアルキル
アリルクロロシラン、もしくはアルキルジアリル
クロロシラン、もしくはトリアリルクロロシラン
と反応させて本発明で使用した単量体を製造し
た。 上記(ii)で使用した重合体は下記の式に従い製造
される。
【式】 上式で示した様に、本発明で使用した単量体は
BuLiで、すなわちアニオン重合法により、多分
散度の小さい、そしてかつ低分子量から高分子量
の任意の分子量の重合体を製造することが出来
る。 この重合体は一般の有機溶剤、例えばベンゼ
ン、トルエン、クロロベンゼン、アセトン、クロ
ロホルム等に可溶で、ガラス転移点の高いフイル
ムが容易に得られる。メタノール、エタノールな
どには不溶である。 (iii) 一方、上記一般式において、炭素と結合する
Rをメチル基とし、Xを−CH2−にし、lを1
としたとき、スチレン系重合体の構成単位は一
般式は、
【化】 (式中xは正の整数を表わす)で示される。 上記(iii)において使用した単量体は次のような方
法で製造される。
【化】
【式】 上式でわかる様に、4−クロル−α−メチルス
チレンに乾燥THF中、マグネシウムと反応させ
グリニヤール試薬を製造し未反応のマグネシウム
をろ過でのぞき、クロルメチルジメチルクロルシ
ランと反応させてクロルメチルジメチルシリル−
α−メチルスチレンを合成した。さらに、乾燥
THF中、マグネシウムと反応させグリニヤール
試薬を製造し、アリルジメチルクロルシランと反
応させて本発明で使用した単量体を製造した。 上記(iii)で使用した重合体は下記の式に基づいて
製造した。
【化】 (式中、xは正の整数を表わす) 上式で示した様に、上記(iii)で製造した単量体は
BuLiで、すなわちアニオン重合法により、多分
散度の小さい、そしてかつ低分子量から高分子量
の任意の分子量の重合体を製造することが出来
る。 この重合体は一般の有機溶剤、例えばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、アセ
トン、クロロホルム等に可溶で、メタノール、エ
タノールなどには不溶である。 (iv) 上記一般式において、炭素と結合するRをメ
チル基とし、Xを−CH2−とし、lを2にする
と、重合体の構成単位の一般式は、
【式】 (式中xは正の整数を表わす)で示される。 本発明において使用した中間体、単量体、重合
体は次の様な方法で製造した。
【化】
【式】 (式中xは正の整数を表わす) 上記のように1,1,4,4−テトラメチル−
1,4ジンクロロジシルエチレンから同モル層の
臭化アリルのグリニヤール試薬を反応させて中間
体を製造させ、4−クロロ−α−メチルスチレン
のグリニヤール試薬とTHF中反応させることに
より単量体を製造する。上式で示した様に、本発
明でした使用した単量体はBuLiで、すなわちア
ンオン重合法により、多分散度の小さい、そして
かつ低分子量から高分子量の任意の分子量の集合
体を製造することが出来る。 また、重合体はシリコン原子を2個有している
ため、シリコン濃度は重合体に対して18.5%
(W/W)となり高いので、レジスト組成物は転
写の際下層のサイドエツチングされにくい条件で
もドライエツチングに対して極めて強い耐性を有
する。 (v) 上記一般式において、炭素に結合しているR
をメチル基とし、Xを酸素原子とし、lを2に
すると、重合体の構成単位の一般式は、
【式】 (式中xは正の整数を表わす)で示される。 上記(v)において使用した中間体、単量体、重合
体は次の様な方法で製造される。
【化】
【化】 (式中xは正の整数を表わす) 上記のように1,3−ジンクロロデトラメチル
ジシロキサンから同モル量の臭化アリルのグリニ
ヤール試薬を反応させて中間体を製造させ、4−
クロロ−α−メチルスチレンのグリニヤール試薬
とTHF中反応させることにより単量体を製造す
る。上式で示した様に、本発明でした使用した単
量体はBuLiで、すなわちアンオン重合法により、
多分散度の小さい、そしてかつ低分子量から高分
子量の任意の分子量の集合体を製造することが出
来る。 この重合体は一般の有機溶剤、例えばベンゼ
ン、トルエンキシレン、クロロベンゼン、アセト
ン、クロロホルム等に可溶で、メタノール、エタ
ノールなどには不溶である。 また、重合体はシリコン原子を2個有している
ため、シリコン濃度は重合体に対して19.3%
(W/W)となり高いので、レジスト組成物は転
写の際下層のサイドエツチングされにくい条件で
もドライエツチングに対して極めて強い耐性を有
する。 上記発明におけるレジスト材料は、そのままで
電子線、X線、深紫外線イオンビームに対して極
めて高感度であるが、光架橋剤として知られてい
るビスアジドを添加すると紫外線に対しても高感
度なレジストになる。このとき使用できるビスア
ジドとしては、4,4′−ジアジドカルコン、2,
6−ジ−(4′−アジドベンザル)シクロヘキサノ
ン、2,6−ジ−(4′−アジドベンザル)−4−メ
チルシクロヘキサノン、2,6−ジ−(4′−アジ
ドベンザル)−4−ハイドロオキシンクロヘキサ
ノンなどが挙げられる。光架橋剤の添加量は、過
少または過大であると紫外線に対する感度が低下
し、又過大に添加した組成物はO2のドライエツ
チングに対する耐性を悪くするので、重合体に対
して0.1〜30重量%加えることが望ましい。 また重合体は一般にネガ型レジストとして用い
るとき高分子量であれば高感度となるが現像時の
膨潤により解像度を損う。通例、分子量百万を越
えるものは、高い解像性を期待できない。一方、
分子量を小さくすることは解像性を向上させる
が、感度は分子量に比例して低下して実用性を失
うだけでなく、分子量三千以下では均一で堅固な
模形成がむずかしくなるという問題がある。 分子量分布の均一性も解像性に影響を与えるこ
とが知られており、多分散度の小なる程良好な解
像を示す。この点、アニオン重合法から製造され
る場合は、分子量分別せずに、直接多分散度の小
さい、たとえば1.2もしくはそれ以下の重合体が
得られるので、そのレジスト材料は優れた解像性
を有する。 本願発明の重合体を2層レジスト材料として使
用するには、まず加工を施すべき基板上に第一層
として厚い有機層をスピン塗布し、蒸発、乾固さ
せた後、本発明の重合体、組成物を厚い有機層の
上にスピン塗布する。加熱、乾燥したのち所望の
パターンを電子線、X線イオンビームなどの放射
線、または深紫外線、紫外線などの光を用いて描
画し、適当な現像液を用いて現像を行なう。素子
の加工の目的には、たとえば得られたパターンを
マスクに第一層の厚い有機層をO2を用いた反応
性スパツタエツチングによりエツチングすること
が出来る。また、しかる後、微細パターンが形成
された厚い有機層をマスクに被加工材をエツチン
グすることが出来る。又、この厚い有機層をイオ
ン打込みのマスクに用いることも出来る。或は、
厚い有機層が得られることを利用してリフトオフ
プロセスにも適用出来る。 実施例 1
【化】 の単量体は次の様な方法で製造した。 グリンヤール用マグネシウム7.0g(0.29グラム
原子)および乾燥THF10mlを300mlフラスコに仕
込み、乾燥窒素ガスでフラスコ内を置換した。
0.2mlのエチルブロマイドを加え、加温してマグ
ネシウムを活性化させた。 THF60mlを加え、氷水で冷却し、p−クロロ
スチレン27.0g(0.195モル)を4時間を要して滴
下した。滴下終了後さらに2時間室温で反応を続
けた。加温して還流状態にし、ジメチルアリルク
ロルシラン26.9g(0.2モル)を3時間と要して滴
下した。さらに2時間還流状態で反応させ、室温
に冷却後、約300mlの水に投入した。約500mlのエ
ーテルを加え、抽出を行ない、エーテル液を硫酸
マグネシウムで乾燥させた。エーテルを留出後、
減圧蒸留で生成物を得た収量24.4g(収率62%)沸
点114℃/9mmHg 実施例 2
【化】 の重合体は次の様な方法で製造した。 実施例1で合成した単量体およびTHFを水素
化カルシウムで予備乾燥した。はじめに、装置を
減圧下であたためガラス装置を乾燥させた。その
後単量体11gを仕込み、窒素浴で凍結してから、
減圧し、温めて液状状態にもどした。この操作を
4回くり返して単量体を脱気した後、n−ブチル
リチウム(1.6M:ヘキサン中)0.1mlを加えて単
量体を完全脱水した。この時単量体は黄色を示し
た。その後、重合フラスコへ蒸留した。この時単
量体は少量重合した。THF50mlも同様に脱気、
脱水を行ない重合フラスコへ蒸留した。室温にて
重合フラスコへラバーストツパーからマイクロシ
リンジを用いてn−ブチルリチウム(1.6M:ヘ
キサン中)40μを加え、すぐにアセトン−ドラ
イアイス浴で冷却させて重合を開始させた。4時
間後メタノール1mlをシリジで加えて重合を停止
し、常圧にして、重合体溶液を500mlのメタノー
ル中に投入した。重合体は白色粉末となつて析出
し、ろ過して分離した。さらにMEKに溶解させ
メタノールに投入し、この操作を4回行なつた。
収量8.3g(収率74%)。 重量平均分子量(Mw)=78000 数平均分子量(Mn)=72900 多分散度(Mw/Mn)=1.07 重合体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C)、
990(アリル基)、1630(ベンゼン核) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.2〜0.5(6H、
メチル基)、0.8〜3,6(15H、メチレン
基)、4.2〜5.3(3H、オレフイン基)、6.0〜7.5
(4H、ベンゼン核)、 実施例 3
【化】 の単量体は次の様な方法で製造した。 グリニヤール用マグネシウム7.0g(0.29グラム
原子)および乾燥THF10mlを30mlフラスコに仕
込み、乾燥チツソガスでフラスコ内を置換した。
0.2mlのエチルブロマイドを改え、加温してマグ
ネシウムを活性化させた。THF60mlを加え、氷
水で冷却し、p−クロロ−α−メチルスチレン
29.7g(0.195モル)を4時間を要して滴下した。
滴下終了後さらに2時間室温で反応を続けた。加
温して還流状態にし、ジメチルアリルクロルシラ
ン26.9g(0.2モル)を3時間を要して滴下した。
さらに2時間、還流状態で反応させ、室温に冷却
後、約30.0mlの水に投入した。約500mlのエーテ
ルを加え、抽出を行ない、エーテル液を硫酸マグ
ネシウムで乾燥させた。エーテルを留出後、減圧
蒸留で生成物を得た。収量35.2g(収率84%)沸点
76℃/0.4mmHg。 実施例 4
【化】 の重合体は次の様な方法で製造した。 実施例3で合成した単量体およびTHFを水素
化カルシウムで予備乾燥した。はじめに、装置を
減圧下であたためガラス装置を乾燥させた。その
後単量体11gを仕込み、液体窒素浴で凍結してか
ら、減圧にし、温めて液状状態にもどした。この
操作を4回くり返して単量体中に含まれる空気を
脱気した後、n−ブチルリチウム(1.6M:ヘキ
サン中)0.1mlを加えて単量体を完全脱水した。
この時単量体は黄色を示した。その後、重合フラ
スコへ蒸留した。THF50mlも同様に脱気、脱水
を行ない重合フラスコへ蒸留した。室温にて重合
フラスコへラバーストツパーからマイクロシリン
ジを用いてn−ブチルリチウム(1.6M:ヘキサ
ン中)80μを加え、すぐにアセトン−ドライア
イス浴で冷却させて重合を開始させた。4時間
後、メタノール1mlをシリンジで加えて重合を停
止し、常圧にもどし、重合体溶液を500mlのメタ
ノール中に投入した。重合体は白色粉末となつて
析出し、ろ過して分離した。さらにMEKに溶解
させメタノールに投入し、この操作を4回行なつ
た。収量11g(収率はほぼ100%である)。 軟化点 164〜165℃ 重量平均分子量(Mw)=41400、 数平均分子量(Mn)=39400 多分散度(Mw/Mn)=1.05 重合体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C)、
990(アリル基)、1620(ベンゼン核) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.0〜0.8(9H、
メチル基)、1.0〜2.0(4H、メチレン基)、4.5〜
6.0(3H、オレフイン基)、6.2〜7.3(4H、ベン
ゼン核) 実施例 5
【化】 なる中間体は次の様な方法で製造した。 グリニヤール用マグネシウム5.3g(0.26グラム
原子)および乾燥テトラヒドロフラン(THF)
20mlを500mlフラスコに仕込み、乾燥チツソガス
でフラスコ内を置換した。0.2mlのエチルブロマ
イドを加え、加温してマグネシウムを活性化させ
た。p−クロロ−α−メチルスチレン30.4g(0.20
モル)/THF(40ml)を2時間を要して滴下し
た。滴下終了後さらに2時間室温で反応を続け
た。ガラスフイルターを用いて反応溶液をろ過し
未反応のマグネシウムを除いた。溶液を500mlの
フラスコに仕込み、加温して還流状態にし、ジメ
チルクロロメチルクロロシラン28.6g(0.20モル)
を1時間を要して滴下した。さらに3時間、還流
状態で反応させ、室温に冷許後、約300mlの冷水
に投入した。約500mlのエーテルを加え、抽出を
行ない、エーテル層を硫酸マグネシウムで乾燥さ
せた。エーテルを留出後、減圧蒸留で生成物を得
た。収量35.0g(78%)沸点102℃/1.0mmHg。 中間体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C)、
1620、1390、900(ビニリデン)、740(CH2Cl) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.16(6H、メ
チル基)、1.95(2H、メチレン基)、2.60(3H、
メチル基)、4.8〜5.2(2H、オレフイン)、7.2〜
7.4(4H、ベンゼン核)。 実施例 6
【化】 なる中間体は次の様な方法で製造した。 グリニヤール用マグネシウム2.9g(0.12グラム
原子)とTHF10mlを300mlフラスコに仕込み、乾
燥チツソガスで置換した。実施例5で製造した中
間体22.4g(0.1モル)をTHF40mlに溶解させた溶
液を室温にて滴下した。ドライヤーを用いて少し
加温して反応を開始し始めたらドライヤーでの加
温を止め室温にてさらに滴下し続けた。滴下時間
は3時間を要した。さらに2時間室温にて反応さ
せた。還流するまで加温した後、アリルジメチル
クロロシラン13.5g(0.1モル)、THF(40ml)溶液
を30分を要して滴下した。滴下終了後さらに15時
間還流温度で反応を続けた。反応終了後、THF
を留去し、室温に冷去後エチルエーテル(200ml)
を加えた。冷水(400ml)に投入し、抽出した。
エーテル層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、エ
ーテルを留出し、減圧蒸留で単量体を得た。収量
16.0g(56%)単量体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C)、
1625、1390、900990(ビニリデン) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.2〜1.2
(12H、メチル基、CH3−Si)0.4〜0.6(2H、メ
チレン基Si−CH2−Si)2.1〜2.2(4H、メチレ
ン基、CH2−vinyl、主鎖)5.3〜6.5(3H、ビニ
ル基)、6.6〜8.0(4H、ベンゼン核)。 実施例 7
【化】 なる重合体は次の様な方法で製造した。 実施例6で合成した重合体およびTHFを水素
化カルシウムで予備乾燥した。以下に述べる重合
反応はすべて高真空下で行なつた。実施例6で製
造した単量体11gを100ml枝付きフラスコに仕込
み、枝をラバーセブタムで封をし、フラスコを高
真空ラインに接続した。液体窒素浴で凍結してか
ら、減圧にし、液体状態にもどした。この操作を
4回くり返して単量体中に含まれる空気を脱気し
た後、n−ブチルリチウム(1.6M:ヘキサン中)
0.5mlを加えて単量体を完全脱水した。その後、
同様の枝付きフラスコへ蒸留した。THF50mlも
同様に脱気、脱水を行ない重合フラスコへ蒸留し
た。室温にてラバーセプタムからミクロシリンジ
を用いてn−ブチルリチウム(1.6M:ヘキサン
中)80μを加え、すぐにアセトン−ドライアイ
ス浴で冷却させて重合を行なつた。2時間後、メ
タノール1mlをシリジンを用いて加えて重合を停
止し、常圧にもどし、重合体溶液を500mlのメタ
ノール中に投入した。重合体は白色固体となつて
析出し、ろ過して分離した。さらにベンゼン100
mlに溶解させ、メタノール500mlに投入した。こ
の操作を3回くり返した後、減圧下50℃で乾燥し
た。 重量平均分子量(Mw)=43000 数平均分子量(Mn)=41300 多分散度(Mw/Mn)=1.03 重合体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C)、
950(アリル基)、1630(ベンゼン核) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.3〜0.6(6H、
メチル基)、0.5〜0.6(2H、メチレン基)、0.5〜
0.8(6H、メチル基及びメチレン基)、5.2〜0.8
(アリル基)、6.7〜7.8(4H、ベンゼン核) 実施例 8 この重合体は一つの単位の中にシリコン原子を
2個有しているためシリコン含有量は重合体全体
に対して19.4%(W/W)となる。 実施例 8
【化】 なる中間体は次の様な方法で合成した。 1フラスコにグリニヤール試薬用金属マグネ
シウム14.6g(0.6グラム原子)及び乾燥エチルエ
ーテル200mlを仕込んだ。さらにエチルブロマイ
ド0.5mlを加え、少し温めてマグネシウムを活性
化させた。アリルブロマイド60.5g(0.5モル)、エ
チルエーテル400ml溶液を4時間を要して滴下し
た。さらに、室温で2時間反応させた。反応溶液
中に、1,1,4,4−テトラメチル−1,4−
ジクロロジシリハエチレン108.5g(0.5モル)、エ
チルユーテル100ml溶液を1時間を要して滴下し
た滴下後、反応溶液を還流するまで加熱し、還流
状態で15時間反応をさせた。室温に冷却後、反応
溶液をガラスフイルターを用いてろ過をした。ろ
過からエチルエーテルを留去した後、残留物を減
圧蒸留して中間体を得た。収量32g(25)%、
bp94〜100℃/17mmHd 中間の分析結果は次の様になる。 赤外吸収スペクトル(cm-1):1630(アリル基)、
810(Si−C、Si−Clに帰属する大きなピーク) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.1(6H、
【式】)、 0.5(6H、
【式】)、 0.5〜1.0(4H、Si−CH2−CH2) 1.8(2H、CH2−C=C)、4.7〜6.0(3H、CH2
CH−) 実施例 9
【化】 なる単量体は次の様な方法で製造した。 500mlフラスコ中にグリニヤール用金属マグネ
シウム7.0g(0.29グラム原子)及び乾燥THF10ml
を仕込み、さらに0.1mlのエチルブロマイドを加
え、加熱してマグネシウムを活性化させた。室温
にて4−クロロ−α−メチルスチレン29.7gを4
時間を要して滴下した。さらに1時間室温にて反
応させた後に、加熱して還流させた。製造した中
間体44.1g(0.2モル)を1時間を要して滴下した。
さらに3時間、還流温度で反応させた室温に冷却
させて、反応溶液を水中(500ml)に投入した。
エチルエーテル300mlで抽出した後、エーテル層
を硫酸マグネシウムで乾燥後、エーテルを留去し
た。残留物を減圧蒸留して単量体を得た。収量
24.7g(45%)。bp110〜112℃10.2mmHg。 単量体の分析結果は次の様になる 赤外吸収スペクトル(cm-1):1630(アリル基)、
1600(ベンゼン核)1250(Si−C)、815(Si−C) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.1(6H、
【式】)、 0.3(6H、
【式】)、0.5〜0.9(4H、 SiCH2、CH2Si)、 1.6〜1.8(2H、CH2−CH2)、 2.3(3H,(
【式】、 4.7〜6.0(5H、
【式】及びCH2=CH −)、 7.6(4H、ベンゼン核) 実施例 10
【化】 なる重合体は次の様な方法で製造した。 実施例9で製造した単量体およびTHFを水素
化カルシウムで予備乾燥した。以下に述べる重合
反応はすべて高真空下が行なつた。実施例9で製
造した単量体11gを100ml枝付きフラスコに仕込
み、枝もラバーセプタムで封をし、フラスコを高
真空ラインに接続した。液体窒素浴で凍結してか
ら、減圧にし、液体状態にもどした。この操作を
4回くり返して単量体中に含まれる空気を脱気し
た後、n−ブチルリチウム(1.6M:ヘキサン中)
0.5mlを加えて単量体を完全脱水した。その後、
同様の枝付きフラスコへ蒸留した。THF50mlも
同様に脱気、脱水を行ない重合フラスコへ蒸留し
た。室温にてラバーセプタムからミクロシリンジ
を用いてn−ブチルリチウム(1.6M:ヘキサン
中)80μを加え、すぐにアセトン−ドライアイ
ス浴で冷却させて重合を行なつた。2時間後、メ
タノール1mlをシリンジを用いて加えて重合を停
止し、常圧にもどし、重合体溶液を500mlのメタ
ノール中に投入した。重合体は白色固体となつて
析出し、ろ過して分離した。さらにベンゼン100
mlに溶解させ、メタノール500mlに投入した。こ
の操作を3回くり返した後、減圧下50℃で乾燥し
た。 重合体平均分子量(Mw)=41300 数平均分子量(Mo)=37500 多分散度(Mw/Mo)=1.10 重合体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1250(Si−C),
950(アリル基)、1630(ベンゼン核) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.3−0.6(6H、
メチル基)、0.5−0.6(4H、メチレン基)、0.5−
0.8(6H、メチル基)、1.7−2.5(5H、メチル基
及びメチレン基)、5.2−6.5(アリル基)、6.7−
7.8(4H、ベンゼン核)。 実施例 11
【化】 なる中間体は次の様な方法で合成した。 1フラスコにグリニヤール試薬用金属マグネ
シウム14.6g(0.6グラム原子)及び乾燥エチルエ
ーテル200mlを仕込んだ。さらにエチルブロマイ
ド0.5mlを加え、少し温めてマグネシウムを活性
化させたアリルブロマイド60.5g(0.5モル)、エチ
ルエーテル400ml溶液を4時間を要して滴下した。
さらに、室温で2時間反応させた。反応溶液中
に、1,3−ジクロロテトラメチルジシロキサン
101.6g(0.5モル)、エチルエーテル100ml溶液を1
時間を要して滴下した。滴下後、反応溶液を還流
するまで加熱し、還流状態で15時間反応をさせ
た。室温に冷却後、反応溶液をガラスフイルター
を用いてろ過をした。ろ過からエチルエーテルを
留出した後、残留物を減圧蒸留して中間体を得
た。収量19.5g(16%)bp158−162℃。 中間の分析結果は次の様になる 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1650(アリル基)、
1030(Si−o−Si)、810(Si−C、Si−Clに帰属
する大きなピーク)。 実施例 12
【化】 なお単量体は次の様な方法で製造した。 500mlフラスコ中にグリニヤール用金属マグネ
シウム7.0g(0.29グラム原子)及び乾燥THF10ml
を仕込み、さらに0.1mlのエチルブロマイドを加
え、加熱してマグネシウムを活性化させた。室温
にて4−クロロ−α−メチルスチレン29.7gを4
時間を要して滴下した。さらに1時間室温にて反
応させた後に、加熱して還流させた。製造した中
間体56.3g(0.2モル)を1時間を要して滴下した。
さらに3時間、還流温度で反応させた。室温に冷
却させて、反応溶液を水中(500ml)に投入した。
エチルエーテル300mlで抽出した後、エーテル層
を硫酸マグネシウムで乾燥後、エーテルを留去し
た。残留物を減圧蒸留して単量体を得た。収量
19.7g(34%)。bp104−106℃ 10.7mmHg。 単量体の分析結果は次の様になる 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1630(アリル基)、
1600(ベンゼン核)1250(Si−C)、1040(Si−O
−Si)、815(Si−C) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.1(6H、
【式】)、 実施例 13
【化】 なる重合体は次の様な方法で製造した。 重合反応はすべて高真空下で行なつた水素化カ
ルシウムで予備乾燥したTHF40mlおよびα−メ
チルスチレン1.8g(0.01モル)、さらに金属ナトリ
ウム1g(0.035グラム原子)をラバーセプタムで封
がしてある枝付き100mlフラスコに仕込んだ、室
温で12時間かくはんした。紫色の溶液になり金属
ナトリウムがほぼなくなつた。真空ラインを乾燥
チツソガスと接続し、開始剤溶液を真空からチツ
ソ下にした。 実施例12で製造した単量体11gを100ml枝付き
フラスコに仕込み、枝をラバーセプタムで封を
し、フラスコを高真空ラインに接続した液体窒素
浴で凍結してから、減圧にし、液体状態にもどし
た。この操作を4回くり返して単量体中に含まれ
る空気を脱気した後n−ブチルリチウム
(1.6M:ヘキサン中)0.5mlを加えて単量体を完
全脱水した。その後、同様の枝付きフラスコへ蒸
留した。THF50mlも同様に脱気、脱水を行ない
重合フラスコへ蒸留した。室温にてラバーセプタ
ムからミクロシリンジを用いて、先に製造した開
始剤溶液1.5mlを加え、すぐにアセトン−ドライ
アイス浴で冷却させて重合を行なつた。6時間
後、メタノール1mlをシリンジを用いて加えて重
合を停止し、常圧にもどし、重合体溶液を500ml
のメタノール中に投中した。重合体は白色固体と
なつて析出し、ろ過して分離した。さらにベンゼ
ン100mlに溶解させ、メタノール500mlに投入し
た。この操作を3回くり返した後、減圧下50℃で
乾燥した。 重合体平均分子量(Mw)=37600 数平均分子量(Mo)=33300 多分散度(Mw/Mo)=1.13 重合体の分析値は次の様になる。 赤外線吸収スペクトル(cm-1):1620(ベンゼン
核)、1250(Si−C)、1040(Si−o−Si)、950
(アリル基)。 実施例 14 実施例2で製造した重合体0.42gと2.6−ジ−
(4′−アジトベンザルシクロヘキサノン)0.042g
をキシレン8.2mlに溶解し、十分撹拌した後、
0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液とした。こ
の溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(1000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行なつた。
紫外線露光装置(ガスパー社200lp)にて、クロ
ムマスクを介して露光を行なつた。メチルイソブ
チルケトン(MIBK)に1分間浸漬して現像を行
なつた後、イソプロパノールにて1分間リンスを
行なつた。乾燥したのち、被照射部の膜厚を触針
法により測定した初期膜厚は0.25μmであつた。
微細なパターンを解像しているか否かは種々の寸
法のラインアンドスペースのパターンを描画し、
現像処理によつて得られたレジスト像を光学顕微
鏡、走査型電子顕微鏡で観察することによつて調
べた。 その結果得られた感度曲線を第1図に示す。本
実施例の感度はゲル化点(Di g)が約1秒である
ことがわかる。同露光装置でひろく用いられてい
るフオトレジストあるシプレー社AZ−1350Jの適
正露光量は7秒である。また得られたパターンは
5.0秒の露光において、解像度も初期膜厚が薄い
ことが反映し、サブミクロンを例えば0.75μmの
ラインアンドスペースを十分に解像した。 さらに、本の実施例で使用した重合体はアニオ
ン重合法により合成しているため分子量分別しな
くとも分子量分布の多分散度が小さく、そのため
前記重合体とビスアジドとの組成物をレジストと
して用いた時得られるパターンの解像度は優れて
いる。 実施例 15 実施例で製造した重合体0.42gと2,6−ジ−
(4′−アジトベンザルシクロヘキサノン)0.042g
をキシレン8.2mlに溶解し、十分撹拌した後、
0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液とした。こ
の溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(1000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行なつた。
紫外線露光装置(カスバー社200lp)を用いて、
クロムマスクを介して露光を行なつた。メチルイ
ソブチルケトン(MIBK)に1分間浸漬して現像
を行なつた後、イソプロパノールにて1分間リン
スを行なつた。乾燥したのち被照射部の膜厚を触
針法により測定した。初期膜厚は0.25μmであつ
た。微細なパターンを解像しているか否かは種々
の寸法のラインアンドスペースのパターンを描画
し、現像処理によつて得られたレジスト像を光学
顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察することによつ
て調べた。 その結果得られた感度曲線を第2図に示す。本
実施例の感度はゲル化点(Di g)が約1秒である
ことがわかる。同露光装置でひろく用いられてい
るフオトレジストであるシプレー社AZ−1350J
(Jμm厚)の適正露光量は7秒であつた。また得
られたパターンは5.0秒の露光において、解像度
も初期膜厚が薄いことが反映し、サブミクロンを
例えば0.75μmのラインアンドスペースを十分に
解像した。 実施例 16 実施例7で製造した重合体0.42gと2,6−ジ
−(4′−アジトベンザルシクロヘキサノン)
0.021gをキシレン4.2mlに溶解し、十分撹拌した
後、0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液とし
た。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(3000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行なつた。
紫外線露光装置(MANN4800DSW(GCA社製))
を用いて、クロムマスクを介して行なつた。 メチルイソブチルケトン(MIBK)に1分間浸
漬して現像を行なつた後、イソプロパノールにて
1分間リンスを行なつた。乾燥したのち被照射部
の膜厚を触針法により測定した。初期膜厚は
0.25μmであつた。微細なパターンを解像してい
るか否かは種々の寸法のラインアンドスペースの
パターンを描出し、現像処理によつて得られたレ
ジスト像を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察
することによつて調べた。 感度曲線からゲル化点(Di g)が約3秒である
ことがわかつた。紫外線露光でひろく用いられて
いるフオトレジストであるシプレー社MP−1300
(1μm厚)の適正露光量は0.35秒であつた。 実施例 17 実施例10で製造した重合体0.42gと2,6−ジ
−(4′−アジトベンザルシクロヘキサノン)
0.021gをキシレン8.2mlに溶解し、十分撹拌した
後、0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液とし
た。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(3000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行なつた。
紫外線露光装置(MANN4800DSW(GCA社製))
を用いて、クロムマスクを介して露光を行なつ
た。メチルイソブチルケトン(MIBK)に1分間
浸漬して現像を行なつた後、イソプロパノールに
て1分間リンスを行なつた。乾燥したのち被照射
部の膜厚を触針法により測定した。初期膜厚は
0.25μmであつた。微細なパターンを解像してい
るか否かは種々の寸法のラインアンドスペースの
パターンを描画し、現像処理によつて得られたレ
ジスト像を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察
することによつて調べた。 感度曲線からゲル化点(Di g)が約0.40秒である
ことがわかつた。同露光装置でひろく用いられて
いるフオトレジストであるシプレー社MP−1300
(1μm厚)の適正露光量は0.35秒であつた。 実施例 18 実施例13で製造した重合体0.42gと2,6−ジ
−(4′−アジトベンザルシクロヘキサノン)
0.021gをキシレン8.2mlに溶解し、十分撹拌した
後、0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液とし
た。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(3000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行なつた。
紫外線露光装置(MANN4800DSW(GCA社製))
を用いて、クロムマスクを介して露光を行なつ
た。メチルイソブチルケトン(MIBK)に1分間
浸漬して現像を行なつた後、イソプロパノールに
て1分間リンスを行なつた。乾燥したのち被照射
部の膜厚を触針法により測定した。初期膜厚は
0.20μmであつた。微細なパターンを解像してい
るか否かは種々の寸法のラインアンドスペースの
パターンを描画し、現像処理によつて得られたレ
ジスト像を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察
することによつて調べた。 感度曲線からゲル化点(Di g)が約0.42秒である
ことがわかつた。同露光装置でひろく用いられて
いるフオトレジストであるシプレー社MP−1300
(1μm厚)の適正露光量は0.35秒であつた。 実施例 19 次にシリコン基板上にノボラツク樹脂を主成分
とするレジスト材料(AZ−1350J)を厚さ1.5μm
塗布し、250℃において1時間焼きしめを行なつ
た。しかる後、上記実施例14,15で調整した溶液
をスピン塗布し、80℃にて30分乾燥を行なつて
0.25μm厚の均一な塗膜をえた。この基板を紫外
線露光装置にてクロムマスクを介して5.0秒露光
した。MIBKに浸漬して1分間現像を行なつたの
ち、イソプロパノールにて1分間リンスを行なつ
た。この基板を平行板の反応性スパツタエツチン
グ装置(アネルバ社製DEM−451)にて、
O25sccm、20pa、0.16W/cm2の条件で7分間エツ
チングを行なつた。走査型電子顕微鏡で観察した
結果、0.75μmのラインアンドスペースの上層の
パターンが下層に正確に転写されていることがわ
かつた。 実施例 20 シリコン基板上にノボラツク樹脂を主成分とす
るレジスト材料(MP−1300(シツプレー社製))
を厚さ1.5μm塗布し、250℃において1時間焼き
しめを行なつた。しかる後、実施例16で調整した
溶液をスピン塗布し、80℃にて30分間乾燥を行な
つて0.25μm厚の均一な塗膜をえた。この基板を
紫外線露光装置(MANN4800DSW(GCA社製)
を用いクロムマスクを介して4.0秒露光した。
MIBK/n−BuOH(50/100V/V)に1分間浸
漬して現像を行なつたのち、イソプロパノールに
て1分間リンスを行なつた。この基板を平行平板
の反応性スパツタエツチング装置(アネルバ社製
DEM−451)を用い、発明が解決しようとする問
題点の項でのべた条件つまりO22sccm、
3.0Pa0.16W/cm2の条件で7分間エツチングを行
なつた。走査型電子顕微鏡で観察した結果、サブ
ミクロンの上層のパターンが下層レジスト材料に
より正確に転写されより垂直なパターンが形成さ
れていることがわかつた。 実施例 21 シリコン基板上にノボラツク樹脂を主成分とす
るレジスト材料(MP−1300(シツプレー社製))
を厚さ1.5μm塗布し、250℃において1時間焼き
しめを行なつた。しかる後、上記実施例17で調整
した溶液をスピン塗布し、80℃にて30分間乾燥を
行なつて0.25μm厚の均一な塗膜をえた。この基
板を紫外線露光装置(MANN、4800DSW(GCA
社製)を用いクロムマスクを介して0.35秒露光し
た。MIBK/n−BuOH(50/100V/V)に1分
間浸漬して現像を行なつたのち、イソプロパノー
ルにて1分間リンスを行なつた。この基板を平行
平板の反応性スパツタエツチング装置(アネルバ
社製DEM−451)を用い、O25sccm、
2.0Pa0.16W/cm2の条件で7分間エツチングを行
なつた。走査型電子顕微鏡で観察した結果、サブ
ミクロンの上層のパターンが下層に正確に転写さ
れていることがわかつた。 実施例 22 シリコン基板上にノボラツク樹脂を主成分とす
るレジスト材料(MP−1300(シツプレー社製))
を厚さ1.5μm塗布し、250℃において1時間焼き
しめを行なつた。しかる後、上記実施例18で調整
した溶液をスピン塗布し、80℃にて30分間乾燥を
行なつて0.25μmの厚の均一な塗膜をえた。この
基板を紫外線露光装置(カスパー2001p)を用い
クロムマスクを介して3.5秒露光した。MIBK/
n−BuOH(70/100V/V)に1分間浸漬して現
像を行なつたのち、イソプロパノールにて1分間
リンスを行なつた。この基板を平行平板の反応性
スパツタエツチング装置(アネルバ社製DEM−
451)を用い、O25sccm、2.0Pa0.16W/cm2の条件
で7分間エツチングを行なつた。走査型電子顕微
鏡で観察した結果、サブミクロンの上層のパター
ンが下層に正確に転写されていることがわかつ
た。 (発明の効果) 本願発明の重合体はドライエツチングに対して
極めて強く、200〜2000Å程度の膜厚があれば、
1.5μm程度の厚い有機層をエツチングするための
マスクになり得る。したがつて、パターン形成用
のレジスト膜は薄くてよい。また、下地に厚い有
機層があると電子ビーム露光においては、近接効
果が低減されるため、光学露光においては、反射
波の悪影響が低減されるために、高解像度のパタ
ーンが容易に得られる。また他の露光法において
も高解像度のパターンが容易に得られた。 また、本願発明の実施例7における重合体はシ
リコン原子2個を有しているためシリコン濃度は
重合体に対して19.4%(W/W)となり、高いの
で、レジスト組成物はドライエツチングに対して
極めて強く、2000Å程度の膜厚があれば、1.5μm
程度の厚い有機層をエツチングするためのマスク
になり得る。したがつて、パターン形成用のレジ
スト膜は薄くてよい。また、下地に厚い有機層が
あると電子ビーム露光においては、近接効果が低
減されるため、光学露光においては、反射波の悪
影響の低減されるため、高解像度のパターンが容
易に得られる。また他の露光法においても高解像
度のパターンが容易に得られる。 さらに、本願発明の実施例10における重合体は
シリコン原子2個を有しているためシリコン濃度
は重合体に対して18.5%(W/W)となり、高い
ので、レジスト組成物はドライエツチングに対し
て極めて強く、2000Å程度の膜厚があれば、
1.5μm程度の厚い有機層をエツチングするための
マスクになり得る。したがつて、パターン形成用
のレジスト膜は薄くてよい。また、下地に厚い有
機層があると電子ビーム露光においては、近接効
果が低減されるため、光学露光においては、反射
波の悪影響が低減されるために、高解像度のパタ
ーンが容易に得られる。また他の露光法において
も高解像度のパターンが容易に得られる。 加えて、本願発明の実施例13における重合体は
シリコン原子2個を有しているためシリコン濃度
は重合体に対して19.3%(W/W)となり高いの
でレジスト組成物はドライエツチングに対して極
めて強く、200〜2000Å程度の膜厚があれば、
1.5μm程度の厚い有機層をエツチングするための
マスクになり得る。したがつて、パターン形成用
のレジスト膜は薄くてよい。また、下地に厚い有
機層があると電子ビーム露光においては、近接効
果が低減されるため、光学露光においては、反射
波の悪影響が低減されるために、高解像度のパタ
ーンが容易に得られる。また他の露光法において
も高解像度のパターンが容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例14の組成物(重合体
2,6−ジ−(4′−アジドベンザルシクロヘキサ
ノン(10wt%)を加えたもの)のUV感度特性を
示すグラフ、第2図は本発明の実施例15の組成物
(重合体に2,6−ジ−(4′−アジドベンザルシク
ロヘキサノン(10wt%)を加えたもの)のUV感
度特性を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 【式】 (式中、Zは10〜3000の正の整数、Xはメチレン
    基、エチレン基、或いは酵素、lは0もしくは
    1、Rは水素またはメチル基を示す)で表される
    ケイ素原子とアリル基を含むスチレン系重合体。
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