JPH0721055B2 - 二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との共重合体 - Google Patents
二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との共重合体Info
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- JPH0721055B2 JPH0721055B2 JP3313629A JP31362991A JPH0721055B2 JP H0721055 B2 JPH0721055 B2 JP H0721055B2 JP 3313629 A JP3313629 A JP 3313629A JP 31362991 A JP31362991 A JP 31362991A JP H0721055 B2 JPH0721055 B2 JP H0721055B2
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Landscapes
- Materials For Photolithography (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は二酸化硫黄とスチレン誘
導体との新規な共重合体に関する。更に詳しくは光、電
子線またはX線に高感度に感応し、高解像度で且つ耐ド
ライエッチング性に優れたレジスト材料として有用な該
共重合体に関する。光の波長を特定すれば200nm〜
300nmの遠紫外線光を用いる場合に好適である。
導体との新規な共重合体に関する。更に詳しくは光、電
子線またはX線に高感度に感応し、高解像度で且つ耐ド
ライエッチング性に優れたレジスト材料として有用な該
共重合体に関する。光の波長を特定すれば200nm〜
300nmの遠紫外線光を用いる場合に好適である。
【0002】
【従来の技術とその問題点】近年半導体素子や集積回路
の集積度の向上はめざましく、それに伴いリソグラフィ
技術による微細加工への要求は年々厳しくなってきてい
る。この要求を充すものとして遠紫外線領域において感
応する高感度、高解像度、耐ドライエッチング性を兼ね
備えたレジスト材料の開発が要望されている。この要求
を充すものとして既に種々の提案がなされており高感度
レジストとしての化学増幅型レジストである poly(p-t-
butoxycarbonyloxystyrene)USP 4,491,628 Jan 1,1985
や poly(p-t-butoxycarbonyloxystyrene sulfone)EP 33
0,386(priority US 160,368)等が知られている。
の集積度の向上はめざましく、それに伴いリソグラフィ
技術による微細加工への要求は年々厳しくなってきてい
る。この要求を充すものとして遠紫外線領域において感
応する高感度、高解像度、耐ドライエッチング性を兼ね
備えたレジスト材料の開発が要望されている。この要求
を充すものとして既に種々の提案がなされており高感度
レジストとしての化学増幅型レジストである poly(p-t-
butoxycarbonyloxystyrene)USP 4,491,628 Jan 1,1985
や poly(p-t-butoxycarbonyloxystyrene sulfone)EP 33
0,386(priority US 160,368)等が知られている。
【0003】従来の化学増幅型ポジ型レジスト例えば p
oly(p-t-butoxycarbonyloxystyrene), poly(p-t-butoxy
carbonyloxystyrene sulfone) 等のヒドロキシスチレン
誘導体を構造単位とするレジストは露光、露光后ベイク
で発生した酸により脱保護基されて生成したポリヒドロ
キシスチレンが、現像時、通常用いられるTMAH(テトラ
メチルアンモニウムヒト゛ロキシト゛)水溶液で現像されポジ像が生じる
が、この際未露光部分が一部溶解し、膜減りを起こした
り、パターンが細って基板から剥離するという問題があ
った。
oly(p-t-butoxycarbonyloxystyrene), poly(p-t-butoxy
carbonyloxystyrene sulfone) 等のヒドロキシスチレン
誘導体を構造単位とするレジストは露光、露光后ベイク
で発生した酸により脱保護基されて生成したポリヒドロ
キシスチレンが、現像時、通常用いられるTMAH(テトラ
メチルアンモニウムヒト゛ロキシト゛)水溶液で現像されポジ像が生じる
が、この際未露光部分が一部溶解し、膜減りを起こした
り、パターンが細って基板から剥離するという問題があ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】本発明者等は、上述
のような従来の化学増幅型ポジ型レジストの保有する欠
点のないレジスト材料を見出すべく鋭意研究を行った。
その結果、後述の(式3)で示される二酸化硫黄と特定
の核置換スチレン誘導体との二元共重合体または(式
4)で示される二酸化硫黄と特定の2種類の核置換スチ
レン誘導体との三元共重合体が上述の問題点を解決しう
ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成し
た。すなわち、本発明の共重合体は上述の公知技術の問
題点を解決したもので、アルカリに対して溶解阻止力が
すぐれており、レジストとして用いた場合、TMAH現
像時に未露光部の膜減りの発生が殆どなく、また基板と
の接着性に優れており何ら特別な基板処理を施さずとも
剥離が生じることなく、容易にサブミクロンの微細パタ
ーンを得ることができる。
のような従来の化学増幅型ポジ型レジストの保有する欠
点のないレジスト材料を見出すべく鋭意研究を行った。
その結果、後述の(式3)で示される二酸化硫黄と特定
の核置換スチレン誘導体との二元共重合体または(式
4)で示される二酸化硫黄と特定の2種類の核置換スチ
レン誘導体との三元共重合体が上述の問題点を解決しう
ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成し
た。すなわち、本発明の共重合体は上述の公知技術の問
題点を解決したもので、アルカリに対して溶解阻止力が
すぐれており、レジストとして用いた場合、TMAH現
像時に未露光部の膜減りの発生が殆どなく、また基板と
の接着性に優れており何ら特別な基板処理を施さずとも
剥離が生じることなく、容易にサブミクロンの微細パタ
ーンを得ることができる。
【0005】以上の記述から明らかなように、本発明の
目的は下記のとおりである。すなわちその1は新規な共
重合体を提供することであり、その2は高感度、高解像
度で且つ耐ドライエッチング性に優れた光、電子線また
はX線に感応するレジスト材料として有用な共重合体を
提供することである。その3はアルカリに対する溶解阻
止力が優れており、アルカリ現像時に膜減りの発生が殆
どなくまた基板の接着力が優れており何ら特別な基板処
理を施さずとも容易にサブミクロンの微細パターンを得
ることができうるレジスト材料を提供することである。
本発明は二酸化硫黄とスチレン誘導体との共重合体であ
って、共重合体の構造単位として本願モノマー即ちアル
キル化されたスチレン誘導体を用いることによって共重
合体のアルカリに対する溶解耐性を向上させレジストと
しての実用化を可能にした。
目的は下記のとおりである。すなわちその1は新規な共
重合体を提供することであり、その2は高感度、高解像
度で且つ耐ドライエッチング性に優れた光、電子線また
はX線に感応するレジスト材料として有用な共重合体を
提供することである。その3はアルカリに対する溶解阻
止力が優れており、アルカリ現像時に膜減りの発生が殆
どなくまた基板の接着力が優れており何ら特別な基板処
理を施さずとも容易にサブミクロンの微細パターンを得
ることができうるレジスト材料を提供することである。
本発明は二酸化硫黄とスチレン誘導体との共重合体であ
って、共重合体の構造単位として本願モノマー即ちアル
キル化されたスチレン誘導体を用いることによって共重
合体のアルカリに対する溶解耐性を向上させレジストと
しての実用化を可能にした。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明は、下記(1)
〜(3)の構成を有する。 (1)1〜50モル%の−SO2 −で示される構造単位
と50〜99モル%の下記(式1)で示される核置換ス
チレン誘導体を構造単位とし、線状化合物であって数平
均分子量が2.000〜2.000.000で下記(式
3)の構造式を有する二酸化硫黄と核置換スチレン誘導
体との二元共重合体。
〜(3)の構成を有する。 (1)1〜50モル%の−SO2 −で示される構造単位
と50〜99モル%の下記(式1)で示される核置換ス
チレン誘導体を構造単位とし、線状化合物であって数平
均分子量が2.000〜2.000.000で下記(式
3)の構造式を有する二酸化硫黄と核置換スチレン誘導
体との二元共重合体。
【化6】 ここでR1 およびR2 はメタ位でH、炭素数1〜4のア
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、ターシャリーブトキシ基若しくはターシャリ
ーブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、ターシャリーブトキシ基若しくはターシャリ
ーブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。
【化7】 ここで、R 1,R2 ,R3 およびXの意味は(式1)の
場合と同様であり、pは1〜99の任意の整数、nは1
0以上10,000以下の整数である。 (2)1〜50モル%の−SO2 −で示される構造単位
と15〜98モル%の下記(式1)で示される核置換ス
チレン誘導体ならびに1〜84モル%の下記(式2)で
示される核置換スチレン誘導体を構造単位とし、線状化
合物であって数平均分子量が2,000〜2,000,
000で下記(式4)の構造式を有する二酸化硫黄と核
置換スチレン誘導体との三元共重合体。
場合と同様であり、pは1〜99の任意の整数、nは1
0以上10,000以下の整数である。 (2)1〜50モル%の−SO2 −で示される構造単位
と15〜98モル%の下記(式1)で示される核置換ス
チレン誘導体ならびに1〜84モル%の下記(式2)で
示される核置換スチレン誘導体を構造単位とし、線状化
合物であって数平均分子量が2,000〜2,000,
000で下記(式4)の構造式を有する二酸化硫黄と核
置換スチレン誘導体との三元共重合体。
【化8】 ここでR1 およびR2 はメタ位でH、炭素数1〜4のア
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、ターシャリーブトキシ基若しくはターシャリ
ーブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、ターシャリーブトキシ基若しくはターシャリ
ーブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。
【化9】 ここでXはOH,ターシャリーブトキシ基若しくはター
シャリーブトキシカルボニルオキシ基を表す。
シャリーブトキシカルボニルオキシ基を表す。
【化10】 ここで、R1 ,R2 ,R3 およびXの意味は(式1)の
場合と同様であり、pおよびqは1〜10であり、さら
にl,mは共重合体のモル分率に相当し、lは15〜9
9モル%、mは1〜85モル%、(p+q)は50〜9
9モル%であって、それぞれの構造単位は共重合体中に
不規則に分布して共重合体主鎖を構成している。nは5
以上5,000以下の整数である。 (3)前記(1)若しくは(2)に記載の共重合体を有
効成分とするレジスト材料。
場合と同様であり、pおよびqは1〜10であり、さら
にl,mは共重合体のモル分率に相当し、lは15〜9
9モル%、mは1〜85モル%、(p+q)は50〜9
9モル%であって、それぞれの構造単位は共重合体中に
不規則に分布して共重合体主鎖を構成している。nは5
以上5,000以下の整数である。 (3)前記(1)若しくは(2)に記載の共重合体を有
効成分とするレジスト材料。
【0007】以下、本発明の構成と効果について詳細に
説明する。本発明の二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体
との二元共重合体は(式3)によって表される。
説明する。本発明の二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体
との二元共重合体は(式3)によって表される。
【化11】 ここでR1 およびR2 はメタ位でH,CH3 ,CH2 C
H3,イソプロピル,ターシャリーブチルその他C1〜C
4のアルキル基または[Si(CH3 )2 ]yCH3 で
yは1から3を表す。R1 およびR2 は同じであっても
異なってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )m,m=0
〜3のアルキレン基を表す。XはOH、ターシャリーブ
トキシ若しくはターシャリーブトキシカルボニルオキシ
を表す。但しR1 およびR2 がHで、m=0の場合を除
く。pは核置換スチレン誘導体とSO2 とのモル比を示
しており、1〜99の任意の値を示す。pが1の時は交
互共重合体を表す。
H3,イソプロピル,ターシャリーブチルその他C1〜C
4のアルキル基または[Si(CH3 )2 ]yCH3 で
yは1から3を表す。R1 およびR2 は同じであっても
異なってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )m,m=0
〜3のアルキレン基を表す。XはOH、ターシャリーブ
トキシ若しくはターシャリーブトキシカルボニルオキシ
を表す。但しR1 およびR2 がHで、m=0の場合を除
く。pは核置換スチレン誘導体とSO2 とのモル比を示
しており、1〜99の任意の値を示す。pが1の時は交
互共重合体を表す。
【0008】本発明の二酸化硫黄と核置換スチレン誘導
体との三元共重合体は(式4)によって表される。
体との三元共重合体は(式4)によって表される。
【化12】 ここでR1 ,R2 ,R3 およびXは(式3)の場合と同
じである。
じである。
【0009】本発明に係る核置換スチレン誘導体の具体
例としては (式1)の例として m,m−ジメチル−p−ヒドロキシスチレン m−メチル−p−tert−ブトキシスチレン m−tert−ブチル−p−tert−ブトキシスチレ
ン m−メチル−p−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン m−トリメチルシリル−p−tert−ブトキシスチレ
ン m−トリメチルシリル−p−tert−ブトキシカルボ
ニルオキシスチレン p−tert−ブトキシカルボニオキシメチルスチレン p−tert−ブトキシカルボニオキシエチルスチレン p−tert−ブトキシエチルスチレン等があげられ
る。
例としては (式1)の例として m,m−ジメチル−p−ヒドロキシスチレン m−メチル−p−tert−ブトキシスチレン m−tert−ブチル−p−tert−ブトキシスチレ
ン m−メチル−p−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン m−トリメチルシリル−p−tert−ブトキシスチレ
ン m−トリメチルシリル−p−tert−ブトキシカルボ
ニルオキシスチレン p−tert−ブトキシカルボニオキシメチルスチレン p−tert−ブトキシカルボニオキシエチルスチレン p−tert−ブトキシエチルスチレン等があげられ
る。
【0010】また、(式2)の例として p−ヒドロキシスチレン p−tert−ブトキシスチレン p−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン等を
あげることができる。そして共重合体中(式1)で示さ
れる構造単位を少なくとも15モル%以上含むことで本
発明の目的を達することができる。
あげることができる。そして共重合体中(式1)で示さ
れる構造単位を少なくとも15モル%以上含むことで本
発明の目的を達することができる。
【0011】本発明の共重合体は公知のラジカル重合法
もしくはレドックス系重合法によって得ることができ
る。即ち、(式1)および(式2)に示したモノマー
(1ないし2種類)と反応開始剤(アゾビスイソブチロ
ニトリル,tert−ブチルヒドロペルオキシド,ジ−
tert−ブチルヒドロペルオキシド等)とを耐圧反応
器に入れ、真空ラインにて脱気后、五酸化二燐で乾燥し
た二酸化硫黄を所定量加え、十分攪拌して均一溶液とし
たのち所定温度で所定時間重合させる。二酸化硫黄とモ
ノマーとの配合組成,反応開始剤の種類と量,重合溶剤
の種類と量,重合温度と時間等によって得られる共重合
体の組成,分子量,分子量分布は異なってくる。例えば
核置換スチレン誘導体とSO2 とのモル比が1の交互共
重合体を得る場合には重合温度は−50℃以下が好まし
い。
もしくはレドックス系重合法によって得ることができ
る。即ち、(式1)および(式2)に示したモノマー
(1ないし2種類)と反応開始剤(アゾビスイソブチロ
ニトリル,tert−ブチルヒドロペルオキシド,ジ−
tert−ブチルヒドロペルオキシド等)とを耐圧反応
器に入れ、真空ラインにて脱気后、五酸化二燐で乾燥し
た二酸化硫黄を所定量加え、十分攪拌して均一溶液とし
たのち所定温度で所定時間重合させる。二酸化硫黄とモ
ノマーとの配合組成,反応開始剤の種類と量,重合溶剤
の種類と量,重合温度と時間等によって得られる共重合
体の組成,分子量,分子量分布は異なってくる。例えば
核置換スチレン誘導体とSO2 とのモル比が1の交互共
重合体を得る場合には重合温度は−50℃以下が好まし
い。
【0012】ここで二酸化硫黄の共重合体の特徴は、
(式1)に示したモノマーの単独重合では高分子量体が
得られ難いのに対し、二酸化硫黄と共重合させることに
より(式1)に示したバルキーなモノマーとも比較的容
易に共重合し高分子量体が得られる点である。一般的に
ポジ型レジストとしての性能は高分子量体の方が優れて
いると言える。共重合体組成に関して言えば、(式1)
に示したモノマー単位とスルホン単位との比率がポジ型
レジストの感度と関連があり、特に電子線レジストとし
ての性能はこの比率が1:1の交互共重合体に近いほど
高感度となる。
(式1)に示したモノマーの単独重合では高分子量体が
得られ難いのに対し、二酸化硫黄と共重合させることに
より(式1)に示したバルキーなモノマーとも比較的容
易に共重合し高分子量体が得られる点である。一般的に
ポジ型レジストとしての性能は高分子量体の方が優れて
いると言える。共重合体組成に関して言えば、(式1)
に示したモノマー単位とスルホン単位との比率がポジ型
レジストの感度と関連があり、特に電子線レジストとし
ての性能はこの比率が1:1の交互共重合体に近いほど
高感度となる。
【0013】このようにして得られた共重合体を溶解溶
剤(好ましくはメチルセロソルブアセテート,シクロヘ
キサノン)に溶解し、(好ましくは5〜20wt%濃
度)必要に応じて酸発生剤(好ましくはオニウム塩−ト
リフェニルスルホニウム塩,ジフェニルヨードニウム
塩)を、共重合体に対して3〜12wt%加え、均一溶
液とし、0.5μm以下のフィルターにて濾過する。該
溶液を以後レジスト溶液という。こうして得られたレジ
スト溶液をシリコンウエハー上にスピンコーターで塗布
しプリベイクして試験板(以後レジストフィルムまたは
フィルムという)とする。このフィルム膜厚は0.2〜
2.0μmが好ましい。
剤(好ましくはメチルセロソルブアセテート,シクロヘ
キサノン)に溶解し、(好ましくは5〜20wt%濃
度)必要に応じて酸発生剤(好ましくはオニウム塩−ト
リフェニルスルホニウム塩,ジフェニルヨードニウム
塩)を、共重合体に対して3〜12wt%加え、均一溶
液とし、0.5μm以下のフィルターにて濾過する。該
溶液を以後レジスト溶液という。こうして得られたレジ
スト溶液をシリコンウエハー上にスピンコーターで塗布
しプリベイクして試験板(以後レジストフィルムまたは
フィルムという)とする。このフィルム膜厚は0.2〜
2.0μmが好ましい。
【0014】こうして得られたフィルムにパターンを描
いたマスクを通して遠紫外線(以後deepUVまたは
DUVという)、電子線(以後EBという)、X線露光
を行い、ポストベイク(以後PEBという)を行う。
(電子線露光の場合は直接描画)こうして得られたフィ
ルムを現像液に浸し現像する。現像液にアルカリ水溶液
(好ましくはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液(以後TMAHという))を用いたときには露光部
分が溶解したポジ像が、現像液に有機溶剤を用いた時に
は未露光部分が溶解したネガ像が得られる。
いたマスクを通して遠紫外線(以後deepUVまたは
DUVという)、電子線(以後EBという)、X線露光
を行い、ポストベイク(以後PEBという)を行う。
(電子線露光の場合は直接描画)こうして得られたフィ
ルムを現像液に浸し現像する。現像液にアルカリ水溶液
(好ましくはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液(以後TMAHという))を用いたときには露光部
分が溶解したポジ像が、現像液に有機溶剤を用いた時に
は未露光部分が溶解したネガ像が得られる。
【0015】以下実施例により本発明を説明する。 実施例1 100mlの耐圧ガラス反応管に蒸留したパラ−ter
t−ブトキシカルボニルオキシエチルスチレン10.0
gとtert−ブチルヒドロペルオキシド(3モルトル
エン溶液)0.14mlを加え混合し真空脱気した。次
いでドライアイス/アセトンで冷却し、この反応管に五
酸化二燐で乾燥した二酸化硫黄(−10℃で)10.5
mlを真空ラインにて加え、よく混合した。この反応管
を−50℃の低温恒温槽に入れ、20時間反応させた。
該時間経過後、未反応の二酸化硫黄を除去した後反応管
を開封した。該管内に残った反応液に少量のアセトンを
加えて均一溶液とし、該均一溶液を多量のメタノール中
に攪拌下投入すると白色のポリマーが沈澱した。このポ
リマーをガラスフィルター上で集めメタノールで洗浄
し、24時間減圧乾燥した。このようにして3.1gの
ポリマーを得た。このポリマーはIRスペクトル分析に
よりパラ−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル
スチレンスルホン共重合体であり、その元素分析よりこ
のポリマー組成はパラ−tert−ブトキシカルボニル
オキシエチルスチレン単位が48モル%でスルホン単位
が52モル%であり、ほぼ1:1の交互共重合体である
ことが判った。また、このポリマーの分子量はGPC分
析によるポリスチレン換算値で数平均分子量(Mn)=
154,000、分散度(d)=1.8であった。
t−ブトキシカルボニルオキシエチルスチレン10.0
gとtert−ブチルヒドロペルオキシド(3モルトル
エン溶液)0.14mlを加え混合し真空脱気した。次
いでドライアイス/アセトンで冷却し、この反応管に五
酸化二燐で乾燥した二酸化硫黄(−10℃で)10.5
mlを真空ラインにて加え、よく混合した。この反応管
を−50℃の低温恒温槽に入れ、20時間反応させた。
該時間経過後、未反応の二酸化硫黄を除去した後反応管
を開封した。該管内に残った反応液に少量のアセトンを
加えて均一溶液とし、該均一溶液を多量のメタノール中
に攪拌下投入すると白色のポリマーが沈澱した。このポ
リマーをガラスフィルター上で集めメタノールで洗浄
し、24時間減圧乾燥した。このようにして3.1gの
ポリマーを得た。このポリマーはIRスペクトル分析に
よりパラ−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル
スチレンスルホン共重合体であり、その元素分析よりこ
のポリマー組成はパラ−tert−ブトキシカルボニル
オキシエチルスチレン単位が48モル%でスルホン単位
が52モル%であり、ほぼ1:1の交互共重合体である
ことが判った。また、このポリマーの分子量はGPC分
析によるポリスチレン換算値で数平均分子量(Mn)=
154,000、分散度(d)=1.8であった。
【0016】実施例2 100mlの耐圧ガラス反応管に蒸留したメタ−メチル
−パラ−tert−ブトキシスチレン11.4gとアゾ
ビスイソブチロニトリル(AIBN)28mgを加え混
合し真空脱気した。次いでドライアイス/アセトンで冷
却し、この反応管に五酸化二燐で乾燥した二酸化硫黄
(−10℃で)5.4mlを真空ラインにて加え、よく
混合した。この反応管を60℃の恒温槽に入れ5時間反
応させた。該時間経過後、反応管を室温まで冷却し、未
反応の二酸化硫黄を除去した後反応管を開封した。該管
内に残った反応液に少量のアセトンを加えて均一溶液と
し、該均一溶液を多量のメタノール中に攪拌下投入する
と白色のポリマーが沈澱した。このポリマーをガラスフ
ィルター上で集めメタノールで洗浄し、24時間減圧乾
燥した。このようにして4.8gのポリマーを得た。こ
のポリマーはIRスペクトル分析および元素分析よりメ
タ−メチル−パラ−tert−ブトキシスチレンスルホ
ン(2:1)共重合体であり、またこのポリマーの分子
量はGPC分析によるポリスチレン換算値で数平均分子
量(Mn)=267,000、分散度(d)=1.4で
あった。
−パラ−tert−ブトキシスチレン11.4gとアゾ
ビスイソブチロニトリル(AIBN)28mgを加え混
合し真空脱気した。次いでドライアイス/アセトンで冷
却し、この反応管に五酸化二燐で乾燥した二酸化硫黄
(−10℃で)5.4mlを真空ラインにて加え、よく
混合した。この反応管を60℃の恒温槽に入れ5時間反
応させた。該時間経過後、反応管を室温まで冷却し、未
反応の二酸化硫黄を除去した後反応管を開封した。該管
内に残った反応液に少量のアセトンを加えて均一溶液と
し、該均一溶液を多量のメタノール中に攪拌下投入する
と白色のポリマーが沈澱した。このポリマーをガラスフ
ィルター上で集めメタノールで洗浄し、24時間減圧乾
燥した。このようにして4.8gのポリマーを得た。こ
のポリマーはIRスペクトル分析および元素分析よりメ
タ−メチル−パラ−tert−ブトキシスチレンスルホ
ン(2:1)共重合体であり、またこのポリマーの分子
量はGPC分析によるポリスチレン換算値で数平均分子
量(Mn)=267,000、分散度(d)=1.4で
あった。
【0017】実施例3 100mlの耐圧ガラス反応管に蒸留したメタ−トリメ
チルシリル−パラ−tert−ブトキシカルボニルオキ
シスチレン7.3gとパラ−tert−ブトキシカルボ
ニルオキシスチレン5.5gとtert−ブチルヒドロ
ペルオキシド(3モルトルエン溶液)0.16mlを加
え混合し真空脱気した。次いでドライアイス/アセトン
で冷却し、この反応管に五酸化二燐で乾燥した二酸化硫
黄(−10℃で)11.0mlを真空ラインにて加え、
よく混合した。この反応管を−60℃の低温恒温槽に入
れ、8時間反応させた。該時間経過後、未反応の二酸化
硫黄を除去した後反応管を開封した。該管内に残った反
応液に少量のアセトンを加えて均一溶液とし、該均一溶
液を多量のメタノール中に攪拌下投入すると白色のポリ
マーが沈澱した。このポリマーをガラスフィルター上で
集めメタノールで洗浄し、24時間減圧乾燥した。この
ようにして2.8gのポリマーを得た。このポリマーは
IRスペクトル分析および元素分析よりメタ−トリメチ
ルシリル−パラ−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン・パラ−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン・スルホン三元共重合体であり、このポリマー
組成はメタ−トリメチルシリル−パラ−tert−ブト
キシカルボニルオキシスチレン単位が23モル%、パラ
−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン単位が
28モル%でスルホン単位が49モル%であった。また
このポリマーの分子量はGPC分析によるポリスチレン
換算値で数平均分子量(Mn)=194,000、分散
度(d)=3.2であった。
チルシリル−パラ−tert−ブトキシカルボニルオキ
シスチレン7.3gとパラ−tert−ブトキシカルボ
ニルオキシスチレン5.5gとtert−ブチルヒドロ
ペルオキシド(3モルトルエン溶液)0.16mlを加
え混合し真空脱気した。次いでドライアイス/アセトン
で冷却し、この反応管に五酸化二燐で乾燥した二酸化硫
黄(−10℃で)11.0mlを真空ラインにて加え、
よく混合した。この反応管を−60℃の低温恒温槽に入
れ、8時間反応させた。該時間経過後、未反応の二酸化
硫黄を除去した後反応管を開封した。該管内に残った反
応液に少量のアセトンを加えて均一溶液とし、該均一溶
液を多量のメタノール中に攪拌下投入すると白色のポリ
マーが沈澱した。このポリマーをガラスフィルター上で
集めメタノールで洗浄し、24時間減圧乾燥した。この
ようにして2.8gのポリマーを得た。このポリマーは
IRスペクトル分析および元素分析よりメタ−トリメチ
ルシリル−パラ−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン・パラ−tert−ブトキシカルボニルオキシ
スチレン・スルホン三元共重合体であり、このポリマー
組成はメタ−トリメチルシリル−パラ−tert−ブト
キシカルボニルオキシスチレン単位が23モル%、パラ
−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン単位が
28モル%でスルホン単位が49モル%であった。また
このポリマーの分子量はGPC分析によるポリスチレン
換算値で数平均分子量(Mn)=194,000、分散
度(d)=3.2であった。
【0018】実施例4 実施例1で得られたポリマーをシクロヘキサノンに溶解
して10.0%の溶液とし該溶液を0.2μmのフィル
ターで濾過した。この溶液をシリコンウエハー上に回転
数3500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプレ
ート上105℃で2分間プリベイクした。プリベイク後
の膜厚は0.3μmであった。このものに加速電圧20
kvで露光量を変化させ電子線照射を行い、次いでホッ
トプレート上110℃で30秒間ベイクを行った。該ウ
エハーを1.5%のTMAH中で30秒間浸漬現像し蒸
留水で60秒間リンスした。このようにして得られたそ
れぞれのパターンの残膜を触針段差計で測定し残膜が完
全に除去されている部分の露光量(分解感度)を求めた
所、20μC/cm2 の値が得られた。また未露光部分
の膜減りは殆どなかった。
して10.0%の溶液とし該溶液を0.2μmのフィル
ターで濾過した。この溶液をシリコンウエハー上に回転
数3500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプレ
ート上105℃で2分間プリベイクした。プリベイク後
の膜厚は0.3μmであった。このものに加速電圧20
kvで露光量を変化させ電子線照射を行い、次いでホッ
トプレート上110℃で30秒間ベイクを行った。該ウ
エハーを1.5%のTMAH中で30秒間浸漬現像し蒸
留水で60秒間リンスした。このようにして得られたそ
れぞれのパターンの残膜を触針段差計で測定し残膜が完
全に除去されている部分の露光量(分解感度)を求めた
所、20μC/cm2 の値が得られた。また未露光部分
の膜減りは殆どなかった。
【0019】実施例5 実施例1で得られたポリマー1gと0.05gのトリフ
ェニルスルホニウムトリフレートとを10mlのシクロ
ヘキサノンに溶解し該溶液を0.2μmのテフロンフィ
ルターで濾過した。この溶液をシリコンウエハー上に回
転数2500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプ
レート上105℃で2分間プリベイクした。この時の膜
厚は0.5μmであった。このものにマスクを通し、露
光量を変化させてDeepUV露光を行い(光源として
ウシオ製の500W Xe−Hgランプを,照明系はキ
ャノンPLA−520,コールドミラーCM250を使
用)、次いでホットプレート上110℃で30秒間ベイ
クを行った。該ウエハーを1.5%のTMAH中で30
秒間浸漬現像し蒸留水で60秒間リンスした。このよう
にして得られたそれぞれのパターンを顕微鏡で観察しそ
の解像性から最適露光量(分解感度)と解像度を求めた
所、感度10mJ/cm2 ,解像度0.4μmの値が得
られた。また未露光部分の膜減りは殆どなかった。
ェニルスルホニウムトリフレートとを10mlのシクロ
ヘキサノンに溶解し該溶液を0.2μmのテフロンフィ
ルターで濾過した。この溶液をシリコンウエハー上に回
転数2500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプ
レート上105℃で2分間プリベイクした。この時の膜
厚は0.5μmであった。このものにマスクを通し、露
光量を変化させてDeepUV露光を行い(光源として
ウシオ製の500W Xe−Hgランプを,照明系はキ
ャノンPLA−520,コールドミラーCM250を使
用)、次いでホットプレート上110℃で30秒間ベイ
クを行った。該ウエハーを1.5%のTMAH中で30
秒間浸漬現像し蒸留水で60秒間リンスした。このよう
にして得られたそれぞれのパターンを顕微鏡で観察しそ
の解像性から最適露光量(分解感度)と解像度を求めた
所、感度10mJ/cm2 ,解像度0.4μmの値が得
られた。また未露光部分の膜減りは殆どなかった。
【0020】実施例6 実施例5と同じレジスト溶液をシリコンウエハー上に回
転数1500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプ
レート上105℃で2分間プリベイクした。この時の膜
厚は0.95μmであった。このものに実施例5と同様
にDeepUV露光を行い、次いでホットプレート上1
10℃で30秒間ベイクを行った。該ウエハーをジクロ
ロメタン:シクロヘキサノン=1:1の溶剤で60秒間
浸漬現像しイソプロパノールで60秒間リンスした。
(この場合、未露光部が現像液で溶解除去されネガ像を
与える)このようにして得られたそれぞれのパターンの
残膜を触針計で測定し残膜がほぼ一定値に飽和する点の
露光量(ネガ感度)を求めた所、20mJ/cm2 の値
が得られた。
転数1500rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプ
レート上105℃で2分間プリベイクした。この時の膜
厚は0.95μmであった。このものに実施例5と同様
にDeepUV露光を行い、次いでホットプレート上1
10℃で30秒間ベイクを行った。該ウエハーをジクロ
ロメタン:シクロヘキサノン=1:1の溶剤で60秒間
浸漬現像しイソプロパノールで60秒間リンスした。
(この場合、未露光部が現像液で溶解除去されネガ像を
与える)このようにして得られたそれぞれのパターンの
残膜を触針計で測定し残膜がほぼ一定値に飽和する点の
露光量(ネガ感度)を求めた所、20mJ/cm2 の値
が得られた。
【0021】比較例1 実施例2と同様の方法で、パラ−tert−ブトキシス
チレン10.6gとAIBN26mgと二酸化硫黄(−
10℃で)5.4mlとよりパラ−tert−ブトキシ
スチレンスルホン(2:1)共重合体4.3gを得た。
このポリマーの分子量は数平均分子量(Mn)=24
3,000、分散度(d)=1.5であった。次いで実
施例5と同様に、ここで得られたポリマー1gと0.0
5gのトリフェニルスルホニウムトリフレートとを10
mlのシクロヘキサノンに溶解しレジスト溶液を作成し
た。この溶液をヘキサメチルジシラザン(以後HMDS
という)処理したシリコンウエハー上に回転数2700
rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプレート上で1
05℃、2分間プリベイクし、膜厚0.8μmのフィル
ムを得た。実施例5と同様にしてDUV露光を行い、1
10℃で30秒間ベイクを行った後、該ウエハーを1.
5%のTMAH中で30秒間浸漬現像し蒸留水で60秒
間リンスした。この結果、感度はおよそ10mJ/cm
2 と良好であったが解像性は1.0μm以下のパターン
に剥離が生じ不良であった。また未露光部分の膜減りは
8%であった。
チレン10.6gとAIBN26mgと二酸化硫黄(−
10℃で)5.4mlとよりパラ−tert−ブトキシ
スチレンスルホン(2:1)共重合体4.3gを得た。
このポリマーの分子量は数平均分子量(Mn)=24
3,000、分散度(d)=1.5であった。次いで実
施例5と同様に、ここで得られたポリマー1gと0.0
5gのトリフェニルスルホニウムトリフレートとを10
mlのシクロヘキサノンに溶解しレジスト溶液を作成し
た。この溶液をヘキサメチルジシラザン(以後HMDS
という)処理したシリコンウエハー上に回転数2700
rpmで30秒間スピン塗布し、ホットプレート上で1
05℃、2分間プリベイクし、膜厚0.8μmのフィル
ムを得た。実施例5と同様にしてDUV露光を行い、1
10℃で30秒間ベイクを行った後、該ウエハーを1.
5%のTMAH中で30秒間浸漬現像し蒸留水で60秒
間リンスした。この結果、感度はおよそ10mJ/cm
2 と良好であったが解像性は1.0μm以下のパターン
に剥離が生じ不良であった。また未露光部分の膜減りは
8%であった。
【0022】比較例2 実施例1と同様の方法で、パラーtert−ブトキシカ
ルボニルオキシスチレン10.0gとtert−ブチル
ヒドロペルオキシド(3モルトルエン溶液)0.15m
lと二酸化硫黄(−10℃で)12mlとよりパラ−t
ert−ブトキシカルボニルオキシスチレンスルホン
(1:1)交互共重合体2.7gを得た。このポリマー
の分子量は数平均分子量(Mn)=200,000、分
散度(d)=2.5であった。実施例5と同様にここで
得られたポリマー1gと0.05gのトリフェニルスル
ホニウムトリフレートとを10mlのシクロヘキサノン
に溶解しレジスト溶液を作成した。この溶液をHMDS
処理したシリコンウエハー上に回転数1800rpmで
30秒間スピン塗布し、ホットプレート上105℃で2
分間プリベイクし膜厚0.8μmのフィルムを得た。実
施例5と同様にDUV露光を行い、次いで110℃で3
0秒間ベイクを行った後、該ウエハーを1.5%のTM
AH中で30秒間浸漬現像し蒸留水で60秒間リンスし
た。この結果、感度はおよそ10mJ/cm2 と良好で
あったが解像度は1.0μm以下のパターンに剥離が生
じ不良であった。また未露光部分の膜減りは12%であ
った。
ルボニルオキシスチレン10.0gとtert−ブチル
ヒドロペルオキシド(3モルトルエン溶液)0.15m
lと二酸化硫黄(−10℃で)12mlとよりパラ−t
ert−ブトキシカルボニルオキシスチレンスルホン
(1:1)交互共重合体2.7gを得た。このポリマー
の分子量は数平均分子量(Mn)=200,000、分
散度(d)=2.5であった。実施例5と同様にここで
得られたポリマー1gと0.05gのトリフェニルスル
ホニウムトリフレートとを10mlのシクロヘキサノン
に溶解しレジスト溶液を作成した。この溶液をHMDS
処理したシリコンウエハー上に回転数1800rpmで
30秒間スピン塗布し、ホットプレート上105℃で2
分間プリベイクし膜厚0.8μmのフィルムを得た。実
施例5と同様にDUV露光を行い、次いで110℃で3
0秒間ベイクを行った後、該ウエハーを1.5%のTM
AH中で30秒間浸漬現像し蒸留水で60秒間リンスし
た。この結果、感度はおよそ10mJ/cm2 と良好で
あったが解像度は1.0μm以下のパターンに剥離が生
じ不良であった。また未露光部分の膜減りは12%であ
った。
【図1】 本発明に係る二元共重合体の赤外線吸収スペ
クトル図である。
クトル図である。
【図2】 本発明に係る三元共重合体の赤外線吸収スペ
クトル図である。
クトル図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−215628(JP,A) 特開 昭63−10634(JP,A) 特開 平1−131246(JP,A) 特開 昭63−319(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】 1〜50モル%の−SO2 −で示される
構造単位と50〜99モル%の下記(式1)で示される
核置換スチレン誘導体を構造単位とし、線状化合物であ
って数平均分子量が2,000〜2,000,000で
下記(式3)の構造式を有する二酸化硫黄と核置換スチ
レン誘導体との二元共重合体。 【化1】 ここでR1 およびR2 はメタ位でH、炭素数1〜4のア
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m 、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、タ−シャリ−ブトキシ基若しくはタ−シャリ
−ブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。 【化2】 ここで、R1 ,R2 ,R3 およびXの意味は(式1)の
場合と同様であり、pは1〜99の任意の整数、nは1
0以上10,000以下の整数である。 - 【請求項2】 1〜50モル%の−SO2 −で示される
構造単位と15〜98モル%の下記(式1)で示される
核置換スチレン誘導体ならびに1〜84モル%の下記
(式2)で示される核置換スチレン誘導体を構造単位と
し、線状化合物であって数平均分子量が2,000〜
2,000,000で下記(式4)の構造式を有する二
酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との三元共重合体。 【化3】 ここでR1 およびR2 はメタ位でH、炭素数1〜4のア
ルキル基若しくは[Si(CH3 )2 ]y CH3 であ
り、yは1〜3の整数である。また、R1 とR2とは同
一であっても異ってもよい。R3 はパラ位で(CH2 )
m 、m=0またはm=1〜3のアルキレン基を表わし、
XはOH、タ−シャリ−ブトキシ基若しくはタ−シャリ
−ブトキシカルボニルオキシ基を表す。ただし、R1 お
よびR2 がHでm=0の場合を除く。 【化4】 ここでXはOH、ターシャリーブトキシ基若しくはター
シャリーブトキシカルボニルオキシ基を表す。 【化5】 ここで、R1 ,R2 ,R3 およびXの意味は(式1)の
場合と同様であり、pおよびqは1〜10であり、さら
にl,mは共重合体のモル分率に相当し、lは15〜9
9モル%、mは1〜85モル%、(p+q)は50〜9
9モル%であって、それぞれの構造単位は共重合体中に
不規則に分布して共重合体主鎖を構成している。nは5
以上5,000以下の整数である。 - 【請求項3】 請求項(1)若しくは(2)に記載の共
重合体を有効成分とするレジスト材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313629A JPH0721055B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との共重合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313629A JPH0721055B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との共重合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331289A JPH05331289A (ja) | 1993-12-14 |
| JPH0721055B2 true JPH0721055B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=18043624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3313629A Expired - Lifetime JPH0721055B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 二酸化硫黄と核置換スチレン誘導体との共重合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721055B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW211080B (ja) * | 1991-12-12 | 1993-08-11 | American Telephone & Telegraph | |
| JP4019403B2 (ja) * | 1999-03-08 | 2007-12-12 | Jsr株式会社 | レジストパターンの形成方法 |
| US6537736B1 (en) | 1999-03-12 | 2003-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Patten formation method |
| US7759046B2 (en) * | 2006-12-20 | 2010-07-20 | Az Electronic Materials Usa Corp. | Antireflective coating compositions |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3313629A patent/JPH0721055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05331289A (ja) | 1993-12-14 |
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