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JP2004231950A - Copolymer for resist and method for producing the same, resist composition and pattern production method - Google Patents

Copolymer for resist and method for producing the same, resist composition and pattern production method Download PDF

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JP2004231950A
JP2004231950A JP2004002389A JP2004002389A JP2004231950A JP 2004231950 A JP2004231950 A JP 2004231950A JP 2004002389 A JP2004002389 A JP 2004002389A JP 2004002389 A JP2004002389 A JP 2004002389A JP 2004231950 A JP2004231950 A JP 2004231950A
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昭史 上田
Tadayuki Fujiwara
匡之 藤原
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Abstract

【課題】 DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー等に用いた場合に、レジストの高い感度および/または解像度が損なわれることなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスに優れたレジスト用共重合体を提供する。
【解決手段】 脂環式骨格を有する単量体単位またはラクトン骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体であって、該レジスト用共重合体が、アクリル単量体単位を20モル%以上68モル%以下含むことを特徴とするレジスト用共重合体。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the high sensitivity and / or resolution of a resist from being impaired when used in DUV excimer laser lithography or electron beam lithography, etc., to suppress solubility in a resist solvent, to suppress microgel formation in a resist solution, Provided is a resist copolymer which is excellent in resist film surface roughness after dry etching treatment, resist pattern uprightness due to heat treatment, and line edge roughness.
SOLUTION: This is a resist copolymer containing a monomer unit having an alicyclic skeleton or a monomer unit having a lactone skeleton, wherein the resist copolymer has an acrylic monomer unit in an amount of 20 mol. % Or more and 68 mol% or less.
[Selection diagram] None

Description

本発明は、レジスト用共重合体およびその製造方法、そのレジスト用共重合体を含むレジスト組成物ならびにパターン製造方法に関し、特にエキシマレーザーや電子線を使用する微細加工に好適な化学増幅型レジスト用共重合体に関する。   The present invention relates to a copolymer for a resist and a method for producing the same, a resist composition containing the copolymer for a resist, and a method for producing a pattern, particularly for a chemically amplified resist suitable for fine processing using an excimer laser or an electron beam. It relates to a copolymer.

近年、半導体素子や液晶素子の製造における微細加工の分野においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。その微細化の手法としては、一般に露光光源の短波長化が用いられ、具体的には従来のg線、i線に代表される紫外線からDUV(Deep Ultra Violet)へ変化してきている。   In recent years, in the field of fine processing in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a method of miniaturization, a shorter wavelength of an exposure light source is generally used, and specifically, the ultraviolet light represented by the conventional g-line and i-line has been changed to DUV (Deep Ultra Violet).

現在では、KrFエキシマレーザー(248nm)リソグラフィー技術が市場に導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(193nm)リソグラフィー技術が導入されようとしており、さらに次世代の技術としてはF2エキシマレーザー(157nm)リソグラフィー技術が研究されている。また、これらと若干異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術についても精力的に研究されている。 Currently, KrF excimer laser (248 nm) lithographic technique has been introduced to the market, it is about to be introduced ArF excimer laser (193 nm) lithographic technique which attained further short Nagaka is, F 2 excimer laser as a further next generation technology (157 nm) lithography technology is being studied. Also, electron beam lithography, which is a type of lithography slightly different from the above, has been energetically studied.

このような短波長の光源あるいは電子線に対する高解像度のレジストとして、インターナショナル・ビジネス・マシーン(IBM)社より「化学増幅型レジスト」が提唱され、現在、この化学増幅型レジストの改良および開発が精力的に進められている。   International Business Machines (IBM) has proposed a "chemically amplified resist" as a high-resolution resist for such a short-wavelength light source or electron beam. It is being advanced.

また、光源の短波長化においては、レジストに使用される樹脂もその構造変化を余儀なくされている。KrFエキシマレーザーリソグラフィーにおいては、248nmに対して透明性の高いポリヒドロキシスチレンやその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護したものが用いられたが、ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいては、上記樹脂は193nmにおいては透明性が不十分でほとんど使用不可能であるため、193nmにおいて透明なアクリル系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂が注目されている。このようなアクリル系樹脂としては、例えば、エステル部にアダマンタン骨格を有する(メタ)アクリル酸エステルとエステル部にラクトン骨格を有する(メタ)アクリル酸エステルの共重合体が特許文献1、特許文献2等に記載されている。なお、「(メタ)アクリル酸エステル」は、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルの総称である。
特開平10−319595号公報 特開平10−274852号公報 さらに、近年のリソグラフィー技術のさらなる細線化によるレジストの薄膜化に対応するために、ラクトン骨格に脂環構造を導入した多環式ラクトン骨格を有する単量体を用いたレジスト用共重合体が特許文献3、特許文献4等に記載されている。 特開2000−26446号公報 特開2001−242627号公報 しかし、レジスト用共重合体を構成する単量体単位の全部または大部分が脂環構造を有し、かつ単量体単位の全部がメタクリル体の場合、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面の荒れが大きいため、膜内にピンホールが存在することが多くなり、シリコン基板等の被加工基板へのパターン転写時に回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、半導体製造工程での歩留まりを下げる要因となることがある。さらに、一旦は均一に溶解したレジスト溶液中のレジスト用共重合体が経時的に凝集し、マイクロゲルと呼ばれる不溶分が発生してレジストパターンに抜けが発生することで、上記と同様、回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、半導体製造工程での歩留まりを下げる要因となることがある。
In addition, when the wavelength of the light source is shortened, the structure of the resin used for the resist must be changed. In KrF excimer laser lithography, polyhydroxystyrene having a high transparency to 248 nm or one in which a hydroxyl group thereof is protected by an acid dissociable, dissolution inhibiting group was used. In ArF excimer laser lithography, the resin was 193 nm. , The transparency is insufficient and almost unusable, so that an acrylic resin or a cycloolefin resin transparent at 193 nm is attracting attention. As such an acrylic resin, for example, a copolymer of a (meth) acrylate having an adamantane skeleton in an ester portion and a (meth) acrylate having a lactone skeleton in an ester portion is disclosed in Patent Documents 1 and 2. And so on. In addition, "(meth) acrylate" is a general term for acrylate and methacrylate.
JP-A-10-319595 JP, 10-274852, A In addition, in order to respond to the thinning of a resist by further thinning of lithography technology in recent years, a monomer having a polycyclic lactone skeleton in which an alicyclic structure is introduced into a lactone skeleton was used. Copolymers for resists are described in Patent Literature 3, Patent Literature 4, and the like. JP-A-2000-26446 However, when all or most of the monomer units constituting the copolymer for resist have an alicyclic structure and all of the monomer units are methacrylic, a dry etching treatment is performed. The subsequent roughening of the surface of the resist film often causes pinholes in the film, causing problems such as disconnection and defects in the circuit when transferring the pattern to a substrate to be processed such as a silicon substrate. It may be a factor that lowers the yield in the process. In addition, the copolymer for resist in the resist solution once dissolved uniformly aggregates with time, and an insoluble component called microgel is generated to cause omission in the resist pattern. Problems such as disconnection and defects may occur, which may reduce the yield in the semiconductor manufacturing process.

また、レジスト用共重合体を構成する単量体単位の全部または大部分が脂環構造を有し、かつ単量体単位の全部がアクリル体の場合、露光後の熱処理により、レジストパターンのひずみや倒壊が起こり、その後のシリコン基板等の被加工基板へドライエッチング処理によってパターンを転写することができない場合がある。   Further, when all or most of the monomer units constituting the copolymer for resist have an alicyclic structure, and all of the monomer units are acrylic, distortion of the resist pattern is caused by heat treatment after exposure. In some cases, the pattern cannot be transferred to a substrate to be processed such as a silicon substrate by dry etching.

一方、上述のような脂環式骨格を有する単量体とラクトン骨格を有する単量体を共重合してレジスト用共重合体を製造する方法において、例えば、特許文献1、特許文献3では、単量体成分、重合溶剤、重合開始剤、場合によっては連鎖移動剤(分子量調整剤)を重合装置に一括して仕込む方法を採用している。ただし、この方法では、重合後期に共重合単量体比率がずれることで、また共重合反応性比の大きく異なる単量体成分を用いることで、組成分布が広がることが懸念される。   On the other hand, in a method for producing a resist copolymer by copolymerizing a monomer having an alicyclic skeleton and a monomer having a lactone skeleton as described above, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 3, A method is employed in which a monomer component, a polymerization solvent, a polymerization initiator, and, in some cases, a chain transfer agent (molecular weight modifier) are charged into a polymerization apparatus at a time. However, in this method, there is a concern that the composition distribution may be widened due to the deviation of the copolymerization monomer ratio in the late stage of the polymerization and the use of a monomer component having a greatly different copolymerization reactivity ratio.

そのため、このような方法で製造されたレジスト用共重合体は、レジスト溶液を調整する際の溶剤への溶解性が十分でない傾向にあり、溶解に長時間必要となったり、不溶分が発生することで製造工程数が増加するなど、レジスト溶液の調製に支障を来している。また、一旦は均一に溶解したレジスト溶液中のレジスト用共重合体が経時的に凝集し、マイクロゲルと呼ばれる不溶分が発生してレジストパターンに抜けが発生することで、回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、半導体製造工程での歩留まりを下げる要因となることがある。さらに、エキシマレーザーでのパターニング、その後の現像処理によって生成するレジストパターンの側壁荒れ(以下、「ラインエッジラフネス」とも言う。)が発生し、回路幅の不均一、回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、マイクロゲルと同様に、半導体製造工程での歩留まりを下げる要因となることがある。   Therefore, the copolymer for a resist produced by such a method tends to have insufficient solubility in a solvent when preparing a resist solution, and a long time is required for dissolution, or an insoluble component is generated. As a result, the preparation of the resist solution is hindered, for example, the number of manufacturing steps is increased. In addition, the copolymer for resist in the resist solution, once dissolved uniformly, agglomerates with time, and insoluble components called microgels are generated, causing the resist pattern to drop out. May occur, which may lower the yield in the semiconductor manufacturing process. In addition, patterning with an excimer laser and subsequent development processing cause side wall roughness (hereinafter also referred to as “line edge roughness”) of a resist pattern, resulting in non-uniform circuit width, circuit breakage and defects. This may cause a decrease in the yield in the semiconductor manufacturing process as in the case of the microgel.

このように、工業的にレジストの高い感度および/または解像度を損ねることなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスに優れたレジスト用共重合体が望まれているのが現状である。   Thus, without impairing high sensitivity and / or resolution of the resist industrially, solubility in the resist solvent, suppression of microgel formation in the resist solution, reduction of resist film surface roughness after dry etching treatment, At present, there is a demand for a resist copolymer having excellent resist pattern uprightness and line edge roughness by heat treatment.

本発明は、上述した各従来技術の課題を解決すべく、なされたものであり、その目的とするところは、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー等に用いた場合に、レジストの高い感度および/または解像度が損なわれることなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスに優れたレジスト用共重合体を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior arts, and has an object to achieve high sensitivity and / or high sensitivity of a resist when used in DUV excimer laser lithography or electron beam lithography. Or, without impairing the resolution, the solubility in the resist solvent, the suppression of microgel formation in the resist solution, the reduction of the resist film surface roughness after dry etching treatment, the uprightness of the resist pattern by heat treatment, the line edge roughness An object of the present invention is to provide an excellent copolymer for resist.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討し、特に、レジスト用共重合体の主鎖構造と、立体規則性、共重合連鎖構造およびその分布、あるいは末端基構造等の微細構造に着目し、その結果、レジスト用共重合体の主鎖構造と共重合連鎖分布がレジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスに大きく影響することを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have studied diligently to achieve the above-mentioned object, and particularly, to the main chain structure of the copolymer for resist, the stereoregularity, the copolymer chain structure and its distribution, or the fine structure such as the terminal group structure. Focusing on the results, the main chain structure and copolymer chain distribution of the copolymer for resist showed solubility in the resist solvent, suppressed the formation of microgels in the resist solution, and reduced the surface roughness of the resist film after dry etching. It has been found that the heat treatment significantly affects the uprightness of the resist pattern and the line edge roughness, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第1は、脂環式骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体であって、該レジスト用共重合体が、アクリル単量体単位を20モル%以上68モル%以下含むことを特徴とするレジスト用共重合体である。   That is, a first aspect of the present invention is a copolymer for resist containing a monomer unit having an alicyclic skeleton, wherein the copolymer for resist contains not less than 20 mol% and not more than 68 mol% of an acrylic monomer unit. % Or less.

上記脂環式骨格を有する単量体単位は、下記式(A1)〜(A4)および(A10)から選ばれる少なくとも1つの単量体単位であることが好ましい。

Figure 2004231950
The monomer unit having an alicyclic skeleton is preferably at least one monomer unit selected from the following formulas (A1) to (A4) and (A10).
Figure 2004231950

(式(A1)〜(A4)および(A10)中、Rは水素原子またはメチル基を示し、R1、R2、R3は、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示す。R4は、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示す。R41〜R44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、R45〜R48はそれぞれ独立して水素原子、−R50−CN、−R51−CH(CN)2、−R52−COO−R53、−(CH)−C(CF)−OHのいずれかを表し、R49は水素原子、炭素数1〜3の分岐を有していてもよいアルコキシ基、シアノ基、または炭素数1〜6のエステル基を表す。R50〜R52はそれぞれ独立して炭素数1〜4の分岐を有していてもよいアルキレン基か単結合を表し、R53は酸脱離性基を表す。ここで、酸脱離性基とは酸の作用により分解または脱離する基のことをいう。XおよびYは、それぞれ独立して、−O−、−CH2−、−CH2CH2−を示す。mは0〜6の整数を表す。また、pは0〜2の整数を表す。R5、R6、R7は、それぞれ独立に水素原子または水酸基を示す。R101は炭素数1〜3のアルキル基を示し、rは0〜2の整数を示す。)
また、上記レジスト用共重合体は、ラクトン骨格を有する単量体単位を、さらに含むことが好ましい。
(In the formulas (A1) to (A4) and (A10), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 41 to R 44 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or a carbon atom. R 45 to R 48 each independently represent a hydrogen atom, —R 50 —CN, —R 51 —CH (CN) 2 , —R 52 —COO. —R 53 , — (CH 3 ) m —C (CF 3 ) 2 —OH, wherein R 49 is a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a branch, a cyano group Or an ester group having 1 to 6 carbon atoms, and R 50 to R 52 each independently represent a carbon atom. R 53 represents an alkylene group which may have a branch or a single bond, and R 53 represents an acid-eliminable group, wherein the acid-eliminable group is decomposed or eliminated by the action of an acid. .X and Y refer to a radicals are each independently, -O -, - CH 2 - , - CH 2 CH 2 -. shows a .m is an integer of 0 to 6 also, p is 0 R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a hydroxyl group, R 101 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and r represents an integer of 0 to 2. .)
Further, it is preferable that the resist copolymer further contains a monomer unit having a lactone skeleton.

本発明の第2は、ラクトン骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体であって、該レジスト用共重合体が、アクリル単量体単位を20モル%以上68モル%以下含むことを特徴とするレジスト用共重合体である。   A second aspect of the present invention is a resist copolymer containing a monomer unit having a lactone skeleton, wherein the resist copolymer contains an acrylic monomer unit in an amount of 20 mol% to 68 mol%. And a copolymer for resists.

上記ラクトン骨格を有する単量体単位は、下記式(A5)および(A6)から選ばれる少なくとも1つの単量体単位であることが好ましい。

Figure 2004231950
The monomer unit having a lactone skeleton is preferably at least one monomer unit selected from the following formulas (A5) and (A6).
Figure 2004231950

(式(A5)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、R61、R62はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A1、A2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A1とA2とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH)−(qは1〜6の整数を表す)]を表す。X5は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n5は0〜4の整数を表す。なお、n5が2以上の場合にはX5として複数の異なる基を有することも含む。 (In the formula (A5), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 61 and R 62 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number. A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or 1 to 6 carbon atoms; 6 represents a carboxy group esterified with an alcohol, or A 1 and A 2 together represent —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— ( CH 2 ) q — (q represents an integer of 1 to 6)], wherein X 5 is a hydroxyl group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. Esterified carboxy group, shea A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may have at least one group selected from the group consisting of a group and an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, carbon Represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group or an amino group, and n5 represents an integer of 0 to 4. In the case where n5 is 2 or more, Also includes having a plurality of different groups as X 5 .

式(A6)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、R63、R64はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A3、A4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A3とA4とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH)−(rは1〜6の整数を表す)]を表す。X6は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n6は0〜4の整数を表す。なお、n6が2以上の場合にはX6として複数の異なる基を有することも含む。)
上記レジスト用共重合体は、脂環式骨格を有する単量体単位とラクトン骨格を有する単量体単位の合計含有量が、レジスト用共重合体を構成する全単量体単位の80モル%以上であるのが好ましい。
In the formula (A6), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 63 and R 64 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or a 1 carbon atom. represents esterified carboxy group at 6 alcohol, a 3, a 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, hydroxy group, the number carboxy group or a carbon 1-6 Represents a carboxy group esterified with an alcohol of the formula (I), or A 3 and A 4 are taken together to form —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) r- (r represents an integer of 1 to 6)]. X 6 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group and an amino group. A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol, and n6 represents an integer of 0 to 4. Incidentally, also includes having a plurality of different groups as X 6 in the case of n6 is 2 or more. )
The copolymer for resist has a total content of the monomer unit having an alicyclic skeleton and the monomer unit having a lactone skeleton of 80 mol% of all the monomer units constituting the copolymer for resist. The above is preferable.

本発明の第3は、上記レジスト用共重合体の何れかの製造方法であって、溶剤を予め重合容器に仕込み、該重合容器を所定の重合温度まで加熱した後、単量体と重合開始剤、場合によっては分子量調整剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下することを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法である。   The third aspect of the present invention is any one of the above-mentioned methods for producing a resist copolymer, in which a solvent is previously charged into a polymerization vessel, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, and then a monomer and a polymerization start are started. A method for producing a copolymer for resists, which comprises dropping a monomer solution, in which an agent and, in some cases, a molecular weight modifier are dissolved in an organic solvent, into a polymerization vessel.

本発明の第4は、上記レジスト用共重合体の何れかの製造方法であって、単量体の一部を予め重合容器に仕込み、該重合容器を所定の重合温度まで加熱して重合を開始した後、残りの単量体と重合開始剤、場合によっては分子量調整剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下することを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法である。   The fourth aspect of the present invention is a method for producing any of the above resist copolymers, in which a part of the monomer is charged in a polymerization vessel in advance, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature to carry out polymerization. After the start, the remaining monomer and polymerization initiator, in some cases, a monomer solution in which a molecular weight modifier is dissolved in an organic solvent, a resist copolymer characterized by being dropped into a polymerization vessel It is a manufacturing method.

上記レジスト用共重合体の製造方法は、単量体組成比が異なる、少なくとも2種類以上の単量体溶液を、独立して、重合容器中に滴下するのが好ましい。   In the above method for producing a resist copolymer, it is preferable that at least two or more types of monomer solutions having different monomer composition ratios be independently dropped into a polymerization vessel.

本発明の第5は、上記何れかのレジスト用共重合体を含むことを特徴とするレジスト組成物である。   A fifth aspect of the present invention is a resist composition comprising any one of the above copolymers for resist.

本発明の第6は、上記何れかのレジスト用共重合体と光酸発生剤を含むことを特徴とする化学増幅型レジスト組成物である。   A sixth aspect of the present invention is a chemically amplified resist composition comprising any of the above resist copolymers and a photoacid generator.

本発明の第7は、少なくとも、上記第5または第6の発明のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後現像する工程と、を含むパターン製造方法である。   In a seventh aspect of the present invention, at least a step of applying the resist composition of the fifth or sixth aspect on a substrate to be processed, a step of exposing to light having a wavelength of 250 nm or less, and a heat treatment as required And then developing.

上記パターン製造方法は、露光に用いる光が、ArFエキシマレーザー光であることが好ましい。   In the above pattern manufacturing method, it is preferable that the light used for exposure is ArF excimer laser light.

本発明の第8は、少なくとも、上記第5または第6の発明のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後現像する工程と、を含むパターン製造方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, at least a step of applying the resist composition of the fifth or sixth aspect on a substrate to be processed, a step of exposing with an electron beam, and, if necessary, a heat treatment, followed by development. And a pattern manufacturing method.

本発明のレジスト用共重合体およびレジスト組成物は、高い感度および/または解像度を損なうことなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスに優れており、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成することができる。そのため、本発明のレジスト用共重合体およびレジスト組成物は、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー、特にArFエキシマレーザー(193nm)を使用するリソグラフィーに好適に用いることができる。   The copolymer for resists and the resist composition of the present invention have high solubility and / or resolution in a resist solvent without impairing high sensitivity and / or resolution, suppression of microgel formation in a resist solution, and a resist film after a dry etching treatment. It is excellent in reduction of surface roughness, uprightness of a resist pattern by heat treatment, and line edge roughness, and can stably form a high-accuracy fine resist pattern. Therefore, the copolymer for resist and the resist composition of the present invention can be suitably used for DUV excimer laser lithography or electron beam lithography, particularly lithography using an ArF excimer laser (193 nm).

本発明のレジスト用共重合体は、脂環式骨格を有する単量体単位およびラクトン骨格を有する単量体単位から選ばれる少なくとも一種の単量体単位を含むものである。   The copolymer for resist of the present invention contains at least one monomer unit selected from a monomer unit having an alicyclic skeleton and a monomer unit having a lactone skeleton.

本発明のアクリル単量体単位とは、下記式(M)を有する単量体単位である。このような単位をレジスト用共重合体に導入するためには、(共)重合可能な下記式(m)で表される単量体を用いて共重合を行なえばよい。

Figure 2004231950
The acrylic monomer unit of the present invention is a monomer unit having the following formula (M). In order to introduce such a unit into the copolymer for resist, copolymerization may be carried out using a (co) polymerizable monomer represented by the following formula (m).
Figure 2004231950

レジスト用共重合体中のアクリル単量体単位が20モル%以上、好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは35モル%以上であれば、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面の大きな荒れや、膜内に存在するピンホールによる、シリコン基板等の被加工基板へのパターン転写時の回路の断線や欠陥などの不具合が抑制できる。また、一旦は均一に溶解したレジスト溶液中のレジスト用共重合体が経時的に凝集し、マイクロゲルと呼ばれる不溶分が発生することに由来するレジストパターンの抜けや、パターン転写時の回路の断線や欠陥などの不具合も抑制できる。   If the acrylic monomer unit in the copolymer for resist is at least 20 mol%, preferably at least 30 mol%, and more preferably at least 35 mol%, large roughness of the resist film surface after dry etching treatment, It is possible to suppress problems such as disconnection and defects of a circuit at the time of pattern transfer to a substrate to be processed such as a silicon substrate due to pinholes existing in the inside. Also, the resist copolymer in the resist solution once dissolved in the resist solution is aggregated with time, resulting in the generation of insoluble components called microgels, the removal of the resist pattern, and the disconnection of the circuit during pattern transfer. And defects such as defects.

一方、レジスト用共重合体中のアクリル単量体単位が68モル%以下、好ましくは65モル%以下、さらに好ましくは60%以下であれば、露光後の熱処理によるレジストパターンのひずみや倒壊、その後のシリコン基板等の被加工基板へのドライエッチング処理によるパターン転写不能の問題を抑制できる。   On the other hand, if the acrylic monomer unit in the copolymer for resist is 68 mol% or less, preferably 65 mol% or less, and more preferably 60% or less, the resist pattern may be distorted or collapsed by heat treatment after exposure, and The problem of pattern transfer failure due to dry etching on a substrate to be processed such as a silicon substrate can be suppressed.

レジスト用共重合体中のアクリル単量体単位は、単一の脂環式骨格を有する単量体単位だけ、あるいは単一のラクトン骨格を有する単量体単位だけで構成する必要はなく、脂環式骨格を有する単量体単位とラクトン骨格を有する単量体単位との混合体であっても、これらと他の骨格を有するアクリル単量体単位との混合体であってもよい。   The acrylic monomer unit in the copolymer for resist does not need to be composed of only a monomer unit having a single alicyclic skeleton or only a monomer unit having a single lactone skeleton. It may be a mixture of a monomer unit having a cyclic skeleton and a monomer unit having a lactone skeleton, or a mixture of these and an acrylic monomer unit having another skeleton.

脂環式骨格を有する単量体単位とは、環状の飽和炭化水素を1個以上有する構造を有する単量体単位である。このような単位をレジスト用共重合体に導入するためには、例えば、脂環式骨格を有する単量体を用いて共重合を行なえばよい。以下、重合体中に脂環式骨格を有する単量体単位を導入できる単量体を、「脂環式骨格を有する単量体」と言う。   The monomer unit having an alicyclic skeleton is a monomer unit having a structure having at least one cyclic saturated hydrocarbon. In order to introduce such a unit into the copolymer for resist, for example, copolymerization may be performed using a monomer having an alicyclic skeleton. Hereinafter, a monomer into which a monomer unit having an alicyclic skeleton can be introduced into a polymer is referred to as a “monomer having an alicyclic skeleton”.

この脂環式骨格を有する単量体としては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、およびこれら化合物の脂環式環上に置換基を有する誘導体が好ましい。なお、本発明において「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの総称である。   Examples of the monomer having the alicyclic skeleton include cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, tetracyclododecyl (meth) acrylate, Dicyclopentadienyl (meth) acrylate and derivatives of these compounds having a substituent on the alicyclic ring are preferred. In the present invention, “(meth) acrylate” is a general term for acrylate and methacrylate.

脂環式骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体は、ドライエッチング耐性に優れており、またこれら単量体単位が酸により脱離する保護基を含有していると優れた感度を有する。さらに、これら単量体単位が水酸基を含有していると優れたレジストパターン形状安定性を有する。   Copolymers for resists containing monomer units having an alicyclic skeleton have excellent dry etching resistance, and excellent sensitivity when these monomer units contain a protecting group which can be eliminated by acid. Having. Furthermore, when these monomer units contain a hydroxyl group, they have excellent resist pattern shape stability.

脂環式骨格を有する単量体は、1種あるいは必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   The monomer having an alicyclic skeleton can be used alone or in combination of two or more as necessary.

脂環式骨格を有する単量体を共重合する場合、脂環式骨格を有する単量体は、単量体成分全体に対し10〜90モル%の範囲で用いることが好ましく、30〜70モル%の範囲で用いることがより好ましい。   When copolymerizing a monomer having an alicyclic skeleton, the monomer having an alicyclic skeleton is preferably used in a range of 10 to 90 mol%, and more preferably 30 to 70 mol%, based on the whole monomer components. % Is more preferably used.

脂環式骨格を有する単量体は、多いほど得られるレジスト用共重合体およびその樹脂組成物のドライエッチング耐性が向上し、少ないほど他の単量体の性質が強く現れる傾向がみられる。他の単量体がラクトン骨格を有する単量体の場合、脂環式骨格を有する単量体が少ないほど密着性が向上する。   The more the monomer having an alicyclic skeleton, the more the dry copolymerization resistance of the obtained copolymer for resist and its resin composition is improved, and the less the monomer, the stronger the properties of other monomers tend to appear. When the other monomer is a monomer having a lactone skeleton, the smaller the number of monomers having an alicyclic skeleton, the better the adhesion.

前記式(A1)中、R1における炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。この単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(1−1)〜(1−4)

Figure 2004231950
In the formula (A1), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms for R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. As specific examples of the monomer into which the monomer unit can be introduced, the following formulas (1-1) to (1-4)
Figure 2004231950

が挙げられる。中でも、レジスト組成物とした際の感度および解像度に優れる点から、前記式(1−1)〜(1−4)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among them, the monomers represented by the formulas (1-1) to (1-4) are preferable from the viewpoint of excellent sensitivity and resolution when used as a resist composition. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(A2)中、R2、R3における炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。この単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(2−1)〜(2−10)

Figure 2004231950
In the formula (A2), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms for R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. As specific examples of the monomer into which this monomer unit can be introduced, the following formulas (2-1) to (2-10)
Figure 2004231950

が挙げられる。中でも、レジスト組成物とした際の感度および解像度に優れる点から、前記式(2−1)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among them, the monomer represented by the above formula (2-1) is preferable from the viewpoint of excellent sensitivity and resolution when used as a resist composition. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(A3)の単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(3−1)〜(3−164)

Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
As specific examples of the monomer into which the monomer unit of the formula (A3) can be introduced, the following formulas (3-1) to (3-164)
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950
Figure 2004231950


が挙げられる。中でも、レジスト組成物とした際の感度および解像度に優れる点から、前記式(3−1)、前記式(3−2)、前記式(3−5)、前記式(3−6)、前記式(3−9)〜(3−20)、前記式(3−25)〜(3−28)、前記式(3−37)〜(3−40)、前記式(3−49)〜(3−52)、前記式(3−61)〜(3−64)、前記式(3−73)〜(3−76)、前記式(3−85)〜(3−88)、前記式(3−97)〜(3−100)、前記式(3−109)〜(3−112)、前記式(3−117)〜(3−164)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。また、レジスト組成物とした際のレジストパターン矩形性に優れる点から、前記式(3−21)〜(3−92)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。

Is mentioned. Among them, from the viewpoint of excellent sensitivity and resolution when used as a resist composition, the above formulas (3-1), (3-2), (3-5), (3-6), and (3-6) Formulas (3-9) to (3-20), Formulas (3-25) to (3-28), Formulas (3-37) to (3-40), Formulas (3-49) to (3-49) 3-52), Formulas (3-61) to (3-64), Formulas (3-73) to (3-76), Formulas (3-85) to (3-88), Formula (3-85) 3-97) to (3-100), the monomers represented by the formulas (3-109) to (3-112), the formulas (3-117) to (3-164), and geometric isomers thereof. And optical isomers are preferred. In addition, the monomers represented by the above formulas (3-21) to (3-92) and their geometric isomers, optical isomers, and the like are preferred because of their excellent resist pattern rectangularity when formed into a resist composition. preferable. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(A4)の単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(4−1)〜(4−4)

Figure 2004231950
Specific examples of the monomer into which the monomer unit of the formula (A4) can be introduced include the following formulas (4-1) to (4-4)
Figure 2004231950

が挙げられる。中でも、レジスト組成物とした際のレジストパターン矩形性に優れる点から、前記式(4−1)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Above all, a monomer represented by the above formula (4-1) is preferable from the viewpoint of excellent resist pattern rectangularity when formed into a resist composition. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(A10)の単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(10−1)〜(10−9)

Figure 2004231950
As specific examples of the monomer into which the monomer unit of the formula (A10) can be introduced, the following formulas (10-1) to (10-9)
Figure 2004231950

が挙げられる。中でも、レジスト組成物とした際の感度および解像度に優れる点から、前記式(10−2)、前記式(10−5)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among them, the monomers represented by the formulas (10-2) and (10-5) are preferable from the viewpoint of excellent sensitivity and resolution when used as a resist composition. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

ラクトン骨格を有する単量体単位とは、環内にカルボキシル基を含む環状の飽和炭化水素を有する構造を有する単量体単位である。このような単位をレジスト用共重合体に導入する為には、例えば、ラクトン骨格を有する単量体を用いて共重合を行なえばよい。また、ラクトン骨格を有する単量体単位はさらに脂環式骨格を有していてもよい。以下、重合体中にラクトン骨格を有する単量体単位を導入できる単量体を、「ラクトン骨格を有する単量体」と言う。   The monomer unit having a lactone skeleton is a monomer unit having a structure having a cyclic saturated hydrocarbon containing a carboxyl group in the ring. In order to introduce such a unit into the copolymer for resist, for example, copolymerization may be performed using a monomer having a lactone skeleton. Further, the monomer unit having a lactone skeleton may further have an alicyclic skeleton. Hereinafter, a monomer into which a monomer unit having a lactone skeleton can be introduced into a polymer is referred to as a “monomer having a lactone skeleton”.

このラクトン骨格を有する単量体としては、例えば、δ−バレロラクトン環を有する(メタ)アクリレート、γ−ブチロラクトン環を有する(メタ)アクリレート、多環式ラクトンを有する(メタ)アクリレート等、およびこれらの化合物のラクトン環を含む環状の飽和炭化水素骨格に置換基を有する誘導体等が挙げられる。   Examples of the monomer having a lactone skeleton include a (meth) acrylate having a δ-valerolactone ring, a (meth) acrylate having a γ-butyrolactone ring, a (meth) acrylate having a polycyclic lactone, and the like. Derivatives having a substituent on the cyclic saturated hydrocarbon skeleton containing a lactone ring of the compound (1).

ラクトン骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体は、金属表面等の極性の高い表面に対する密着性に優れており、またこれら単量体単位が酸により脱離する保護基を含有していると優れた感度を有する。さらに、これら単量体単位が高い炭素密度を含有していると優れたドライエッチング耐性を有する。   Copolymers for resists containing a monomer unit having a lactone skeleton have excellent adhesion to highly polar surfaces such as metal surfaces, and these monomer units contain a protective group which is released by an acid. Has excellent sensitivity. Furthermore, when these monomer units contain a high carbon density, they have excellent dry etching resistance.

ラクトン骨格を有する単量体は、1種、あるいは必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   The monomer having a lactone skeleton can be used alone or in combination of two or more as needed.

ラクトン骨格を有する単量体を共重合する場合、ラクトン骨格を有する単量体は、単量体成分全体に対し10〜90モル%の範囲で用いられることが好ましく、より好ましくは、30〜70モル%の範囲である。ラクトン骨格を有する単量体は、多いほど得られるレジスト用共重合体およびその樹脂組成物の密着性が向上し、少ないほど他の単量体の性質が強く現れる傾向がみられる。他の単量体が脂環式骨格を有する単量体であり、ラクトン骨格を有する単量体が脂環式骨格を有さない場合、ラクトン骨格を有する単量体が少ないほどドライエッチング耐性が向上する。   When copolymerizing a monomer having a lactone skeleton, the monomer having a lactone skeleton is preferably used in a range of 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, based on the entire monomer components. Mol% range. As the monomer having a lactone skeleton increases, the adhesion of the obtained resist copolymer and its resin composition improves, and as the monomer decreases, the properties of the other monomer tend to appear more strongly. When the other monomer is a monomer having an alicyclic skeleton, and the monomer having a lactone skeleton does not have an alicyclic skeleton, the less the monomer having a lactone skeleton, the better the dry etching resistance. improves.

前記式(A5)の単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(5−1)〜(5−11)

Figure 2004231950
As specific examples of the monomer into which the monomer unit of the formula (A5) can be introduced, the following formulas (5-1) to (5-11)
Figure 2004231950

が挙げられる。 Is mentioned.

中でも、レジスト溶剤への溶解性の点から、前記式(5−3)で表される単量体が好ましく、ドライエッチング耐性の点から、前記式(5−2)、前記式(5−4)、前記式(5−5)および前記式(5−9)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましく、レジスト溶剤への溶解性の点から、前記式(5−3)で表される単量体が好ましく、感度が良好な点から、前記式(5−9)、前記式(5−10)および前記式(5−11)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましく、パターン形状が良好な点から、前記式(5−6)および前記式(5−8)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。 Among them, the monomer represented by the formula (5-3) is preferable from the viewpoint of solubility in a resist solvent, and the formulas (5-2) and (5-4) are preferable from the viewpoint of dry etching resistance. ), The monomers represented by the formulas (5-5) and (5-9), and geometric isomers and optical isomers thereof are preferable. The monomer represented by the formula (5-3) is preferable, and from the viewpoint of good sensitivity, the monomer represented by the formula (5-9), the formula (5-10) and the formula (5-11) is preferable. Monomers and their geometric isomers and optical isomers are preferred, and the monomers represented by the above formulas (5-6) and (5-8) and their geometric shapes are preferable from the viewpoint of good pattern shape. Isomers and optical isomers are preferred.

前記式(A6)の単量体単位を導入できる単量体の具体例として、下記式(6−1)〜(6−14)

Figure 2004231950
As specific examples of the monomer into which the monomer unit of the formula (A6) can be introduced, the following formulas (6-1) to (6-14)
Figure 2004231950

が挙げられる。中でも、ドライエッチング耐性の点から、前記式(6−2)、前記式(6−4)、前記式(6−6)および前記式(6−8)、前記式(6−9)、前記式(6−10)および前記式(6−11)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましく、レジスト溶剤への溶解性の点から、前記式(6−3)、前記式(6−7)、前記式(6−12)、前記式(6−13)および前記式(6−14)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。 Is mentioned. Among them, from the viewpoint of dry etching resistance, the formula (6-2), the formula (6-4), the formula (6-6), the formula (6-8), the formula (6-9), Monomers represented by the formula (6-10) and the formula (6-11) and geometric isomers and optical isomers thereof are preferable, and from the viewpoint of solubility in a resist solvent, the formula (6- 10) 3), monomers represented by the formulas (6-7), (6-12), (6-13) and (6-14), and geometric isomers and optical isomers thereof The body is preferred.

本発明のレジスト用共重合体をArFエキシマレーザーリソグラフィー用に使用する場合は、脂環式骨格を有する単量体単位とラクトン骨格を有する単量体単位の両方を含むことが好ましい。また、本発明のレジスト用共重合体は、脂環式骨格を有する単量体単位および/またはラクトン骨格を有する単量体単位以外の単量体単位が含まれていてもよい。すなわち、本発明のレジスト用共重合体は、脂環式骨格を有する単量体および/またはラクトン骨格を有する単量体と共重合可能な他のビニル系単量体(以下「他のビニル系単量体」という)を共重合したものであってもよい。   When the resist copolymer of the present invention is used for ArF excimer laser lithography, it preferably contains both a monomer unit having an alicyclic skeleton and a monomer unit having a lactone skeleton. In addition, the copolymer for resist of the present invention may contain a monomer unit other than a monomer unit having an alicyclic skeleton and / or a monomer unit having a lactone skeleton. That is, the copolymer for resist of the present invention is a vinyl-based monomer copolymerizable with a monomer having an alicyclic skeleton and / or a monomer having a lactone skeleton (hereinafter referred to as “other vinyl-based monomer”). Monomer ").

さらに、レジスト用共重合体中のアクリル単量体単位は、単一の脂環式骨格を有する単量体単位だけ、単一のラクトン骨格を有する単量体単位だけ、あるいは単一の他の骨格を有するアクリル単量体単位だけで構成する必要はなく、これらの単量体単位の混合体であってもよい。   Further, the acrylic monomer unit in the copolymer for resist may be a monomer unit having a single alicyclic skeleton, a monomer unit having a single lactone skeleton, or a single other lactone skeleton. It is not necessary to constitute only the acrylic monomer unit having a skeleton, and a mixture of these monomer units may be used.

本発明のレジスト用共重合体に含まれてもよい他のビニル系単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、メトキシメチル(メタ)アクリレート、n−プロポキシエチル(メタ)アクリレート、iso−プロポキシエチル(メタ)アクリレート、n−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、iso−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、tert−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−n−プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−n−プロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシ−n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、1−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル(メタ)アクリレート、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートメチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート2−エチルヘキシルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−n−プロピルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−iso−プロピルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−n−ブチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−iso−ブチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−tert−ブチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートメトキシメチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートエトキシエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−n−プロポキシエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−iso−プロポキシエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートn−ブトキシエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレート−iso−ブトキシエチルエステル、α−(トリ)フルオロメチルアクリレートtert−ブトキシエチルエステル等の直鎖または分岐骨格構造を持つ(メタ)アクリル酸エステル;
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−ヒドロキシスチレン、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシスチレン、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシスチレン、p−tert−パーフルオロブチルスチレン、p−(2−ヒドロキシ−iso−プロピル)スチレン等の芳香族アルケニル化合物;
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、塩化ビニル、エチレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ビニルピロリドン等が挙げられる。
Other vinyl monomers that may be included in the resist copolymer of the present invention include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and n-propyl ( (Meth) acrylate, iso-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, methoxymethyl (meth) acrylate, n-propoxyethyl (meth) Acrylate, iso-propoxyethyl (meth) acrylate, n-butoxyethyl (meth) acrylate, iso-butoxyethyl (meth) acrylate, tert-butoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxy -N Propyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-n-propyl (meth) acrylate, 4-hydroxy-n-butyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 1-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2, 2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl (meth) Acrylate, α- (tri) fluoromethyl acrylate methyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate ethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate 2-ethylhexyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-n-propyl ester , Α- (tri) fluoromethyl acrylate-iso- Propyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-n-butyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-iso-butyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-tert-butyl ester, α- (tri) fluoro Methyl acrylate methoxymethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate ethoxyethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-n-propoxyethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-iso-propoxyethyl ester, α- (Tri) fluoromethyl acrylate n-butoxyethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate-iso-butoxyethyl ester, α- (tri) fluoromethyl acrylate tert-butoxyethyl (Meth) acrylates having a linear or branched skeleton structure such as
Styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, p-hydroxystyrene, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxystyrene, 3,5-dimethyl-4-hydroxystyrene, p-tert-perfluorobutylstyrene, aromatic alkenyl compounds such as p- (2-hydroxy-iso-propyl) styrene;
Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride; acrylamide, N-methylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, vinyl chloride, ethylene, vinyl fluoride, fluorine Vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, vinylpyrrolidone and the like.

これらは、必要に応じて1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これら単量体が酸により脱離する保護基を含有していると優れた感度を有する。   These can be used alone or in combination of two or more as needed. In addition, when these monomers contain a protecting group which is eliminated by an acid, excellent sensitivity is obtained.

他のビニル系単量体は、得られるレジスト用共重合体の密着性およびドライエッチング耐性を大きく損なわない範囲で用いることができる。一般には、単量体成分全体に対して20モル%以下とすることが好ましい。   Other vinyl monomers can be used as long as the adhesion and dry etching resistance of the obtained resist copolymer are not significantly impaired. Generally, the content is preferably 20 mol% or less based on the whole monomer components.

重合開始剤を使用する重合では、重合開始剤のラジカル体が反応溶液中に生じ、このラジカル体を起点として単量体の連鎖重合が進行する。   In polymerization using a polymerization initiator, a radical form of the polymerization initiator is generated in the reaction solution, and chain polymerization of the monomer proceeds from the radical form.

本発明のレジスト用共重合体の製造に用いられる重合開始剤は、熱により効率的にラジカルを発生するものが好ましい。このような重合開始剤としては、例えば、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物;2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン等の有機過酸化物;などが挙げられる。   The polymerization initiator used for producing the copolymer for resists of the present invention is preferably one that efficiently generates radicals by heat. Examples of such a polymerization initiator include, for example, azo compounds such as 2,2′-azobisisobutyronitrile and dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate; 2,5-dimethyl-2,5- Organic peroxides such as bis (tert-butylperoxy) hexane; and the like.

また、ArFエキシマレーザー(193nm)光源を用いるリソグラフィー用のレジスト用共重合体を製造する場合は、光線透過率をできるだけ低下させないように、分子構造中に芳香環を有しないものが好ましい。さらに、重合時の安全性等を考慮すると、重合開始剤は10時間半減期温度が60℃以上のものが好ましい。   In the case of producing a resist copolymer for lithography using an ArF excimer laser (193 nm) light source, a copolymer having no aromatic ring in the molecular structure is preferable so as to minimize the light transmittance. Further, in consideration of safety at the time of polymerization, it is preferable that the polymerization initiator has a 10-hour half-life temperature of 60 ° C. or more.

レジスト用共重合体を製造する際には連鎖移動剤を使用してもよい。   When producing a copolymer for resist, a chain transfer agent may be used.

連鎖移動剤を用いると、低分子量のレジスト用共重合体を製造する際に重合開始剤の量を少なくすることができる、レジスト用共重合体の分子量分布を小さくすることができる等の利点がある。   The use of a chain transfer agent has the advantages that the amount of the polymerization initiator can be reduced when producing a low molecular weight resist copolymer, and that the molecular weight distribution of the resist copolymer can be reduced. is there.

好適な連鎖移動剤としては、例えば、1−ブタンチオール、2−ブタンチオール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、1−テトラデカンチオール、シクロヘキサンチオール、2−メチル−1−プロパンチオール、2−メルカプトエタノール等が挙げられる。   Suitable chain transfer agents include, for example, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 1-octanethiol, 1-decanethiol, 1-tetradecanethiol, cyclohexanethiol, 2-methyl-1-propanethiol, 2-mercapto Ethanol and the like can be mentioned.

重合反応においては、成長末端にラジカルをもつ重合体が反応溶液中に生じるが、連鎖移動剤を使用すると、この成長末端のラジカルと連鎖移動剤が衝突して成長末端が失活した重合体になる。一方、連鎖移動剤はラジカルを持った構造になり、このラジカル体が起点となって、再び単量体が連鎖重合してゆく。そのため、得られた重合体の末端には連鎖移動残基が存在する。   In the polymerization reaction, a polymer having a radical at the growth end is generated in the reaction solution.However, if a chain transfer agent is used, the radical at the growth end collides with the chain transfer agent, and the polymer whose growth end is deactivated is generated. Become. On the other hand, the chain transfer agent has a structure having radicals, and the radicals are used as starting points to cause chain polymerization of the monomers again. Therefore, a chain transfer residue exists at the terminal of the obtained polymer.

ArFエキシマレーザー(193nm)光源を用いるリソグラフィー用のレジスト用共重合体を製造する場合は、レジスト用共重合体の光線透過率をできるだけ低下させないよう、芳香環を有しない連鎖移動剤を用いることが好ましい。   When producing a resist copolymer for lithography using an ArF excimer laser (193 nm) light source, a chain transfer agent having no aromatic ring should be used so as to minimize the light transmittance of the resist copolymer. preferable.

本発明のレジスト用共重合体がレジスト溶剤への溶解性に優れ、また本発明のレジスト用共重合体を使用することによって、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れの低減、熱処理によるレジストパターンの直立性に優れた性能を発現する理由について、本発明者らは次のように推定している。   The copolymer for resist of the present invention has excellent solubility in a resist solvent, and by using the copolymer for resist of the present invention, suppression of microgel formation in a resist solution, and resist after dry etching treatment. The present inventors presume as follows about the reason why the surface roughness of the film is reduced and the performance of the resist pattern upright by heat treatment is excellent.

すなわち、従来のレジスト用共重合体は、リソグラフィー技術の細線化によるレジストの薄膜化に対応するために、レジスト用共重合体を構成する単量体単位の全部または大部分が脂環構造を有するものになり、さらに単量体単位の全部または大部分がメタクリル体の場合、分子鎖1本の屈曲性が低くなった結果、分子鎖へのレジスト溶剤の浸透性、つまりレジスト溶剤への溶解性が十分でなく、レジスト溶液中でマイクロゲルが生成した。また、単量体単位の全部または大部分がメタクリル体の場合、ガラス転移温度が露光後の熱処理温度より十分に高いため、露光後加熱時にレジスト膜を形成する分子鎖が緩和し難く、レジスト膜内部に溶剤が残存した状態でドライエッチング処理されることで、溶剤分子が占めていた部分の空隙が表面上に現れ、表面荒れを引き起こした。   That is, the conventional copolymer for resist has an alicyclic structure in which all or most of the monomer units constituting the copolymer for resist have an alicyclic structure in order to cope with thinning of the resist due to thinning of the lithography technology. In addition, when all or most of the monomer units are methacrylic, the flexibility of one molecular chain is reduced, resulting in the penetration of the resist solvent into the molecular chain, that is, the solubility in the resist solvent. Was not sufficient, and microgels were formed in the resist solution. Also, when all or most of the monomer units are methacrylic, the glass transition temperature is sufficiently higher than the heat treatment temperature after exposure, so that the molecular chains forming the resist film during heating after exposure are not easily relaxed, and the resist film By performing the dry etching process with the solvent remaining inside, voids in portions occupied by the solvent molecules appeared on the surface, causing surface roughness.

一方、単量体単位の全部または大部分がアクリル体の場合、ガラス転移温度が露光後の熱処理温度よりも低いため、レジストパターンのひずみや倒壊が発生した。   On the other hand, when all or most of the monomer units were acrylic, the glass transition temperature was lower than the heat treatment temperature after exposure, so that the resist pattern was distorted or collapsed.

本発明はこの点を制御することで、そのような課題を解決したものである。   The present invention has solved such a problem by controlling this point.

本発明のレジスト用共重合体を製造する方法としては、一般に溶液重合と言われる重合方法が好ましい。滴下重合法における重合温度は、特に限定されないが、50〜150℃の範囲内であることが好ましい。   As a method for producing the resist copolymer of the present invention, a polymerization method generally called solution polymerization is preferable. The polymerization temperature in the drop polymerization method is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 to 150 ° C.

滴下重合法に用いる有機溶剤は、単量体、重合開始剤と、連鎖移動剤を併用する場合はその連鎖移動剤、および得られるレジスト用共重合体のいずれも溶解できる溶剤が好ましい。このような有機溶剤としては、例えば、1,4−ジオキサン、イソプロピルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下「PGMEA」とも言う。)、乳酸エチル等が挙げられる。   The organic solvent used in the drop polymerization method is preferably a solvent that can dissolve both the monomer, the polymerization initiator and the chain transfer agent when the chain transfer agent is used in combination, and the obtained copolymer for resist. Examples of such an organic solvent include 1,4-dioxane, isopropyl alcohol, acetone, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter also referred to as “PGMEA”), and ethyl lactate. No.

有機溶剤に溶解させた単量体溶液の濃度は、特に限定されないが、5〜50質量%の範囲内であることが好ましい。   The concentration of the monomer solution dissolved in the organic solvent is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 50% by mass.

この滴下重合法では、溶剤を予め重合容器に仕込み、重合容器を所定の重合温度まで加熱した後、単量体と重合開始剤、場合によっては分子量調整剤、を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下する。   In the drop polymerization method, a solvent is previously charged in a polymerization vessel, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, and then a monomer and a polymerization initiator, and in some cases, a molecular weight modifier are dissolved in an organic solvent. The body solution is dropped into the polymerization vessel.

または、この滴下重合法では、単量体の一部を予め重合容器に仕込み、重合容器を所定の重合温度まで加熱して重合を開始した後、残りの単量体と重合開始剤、場合によっては分子量調整剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下する。   Alternatively, in this drop polymerization method, a part of the monomer is charged in a polymerization vessel in advance, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature to start the polymerization, and then the remaining monomers and the polymerization initiator, depending on the case, A monomer solution in which a molecular weight modifier is dissolved in an organic solvent is dropped into a polymerization vessel.

予め重合容器に仕込む一部の単量体の量は、使用する単量体全量に対して3〜70質量%の範囲が好ましい。予め重合容器に仕込む単量体の量を、使用する単量体全量に対して3質量%以上とすると、共重合反応における単量体消費速度が遅い単量体が、重合後期において、これらの単量体の長連鎖構造を多く発生することがなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ラインエッジラフネスに優れ好ましい。予め重合容器に仕込む単量体の量を、使用する単量体全量に対して70質量%以下とすると、共重合反応における単量体消費速度が速い単量体が、重合初期において、これらの単量体の長連鎖構造を多く発生することがなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ラインエッジラフネスに優れ好ましい。   The amount of some of the monomers to be charged in the polymerization vessel in advance is preferably in the range of 3 to 70% by mass based on the total amount of the monomers used. When the amount of the monomers to be charged into the polymerization vessel in advance is set to 3% by mass or more based on the total amount of the monomers to be used, the monomers having a low monomer consumption rate in the copolymerization reaction may be reduced in the latter stage of the polymerization. It is preferable because it does not generate much long chain structure of the monomer, and is excellent in solubility in a resist solvent, suppression of microgel formation in a resist solution, and line edge roughness. When the amount of the monomers to be charged in the polymerization vessel in advance is set to 70% by mass or less based on the total amount of the monomers to be used, the monomers having a high monomer consumption rate in the copolymerization reaction may be reduced in the initial stage of the polymerization. It is preferable because it does not generate much long chain structure of the monomer, and is excellent in solubility in a resist solvent, suppression of microgel formation in a resist solution, and line edge roughness.

また、この滴下重合法では、各単量体の重合速度、単量体消費速度や共重合反応性比を勘案して、単量体組成比が異なる、少なくとも2種類以上の単量体溶液を調製し、これらを独立して滴下することができる。   Further, in this drop polymerization method, at least two or more types of monomer solutions having different monomer composition ratios in consideration of the polymerization rate of each monomer, the monomer consumption rate and the copolymerization reactivity ratio are considered. Prepared and these can be added dropwise independently.

各単量体の重合速度、単量体消費速度や共重合反応性比を勘案して、単量体組成比が異なる少なくとも2種類以上の単量体溶液を調製し、これらを独立して滴下すると、共重合反応における各単量体の消費速度を一定に保つことができるので、重合前期に単量体消費速度の速い単量体の長連鎖構造が多く発生することがなく、また、重合後期に単量体消費速度の遅い単量体の長連鎖構造が多く発生することもなく、レジスト溶剤への溶解性、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ラインエッジラフネスに優れるため好ましい。そのため、少なくとも、単量体組成比が異なる単量体溶液を2種類以上調製し、一般的には、最初滴下する単量体溶液における単量体消費速度が遅い単量体の単量体組成比を大きくし、続いて滴下する単量体溶液における単量体消費速度が遅い単量体の単量体組成比を先の単量体溶液よりも小さくすることが好ましい。   Taking into account the polymerization rate, monomer consumption rate, and copolymerization reactivity ratio of each monomer, prepare at least two or more types of monomer solutions having different monomer composition ratios, and drop them independently. Then, since the consumption rate of each monomer in the copolymerization reaction can be kept constant, a long chain structure of the monomer having a high monomer consumption rate does not occur much in the early stage of the polymerization, and It is preferable because a long chain structure of the monomer having a low monomer consumption rate does not occur much in the latter stage, and the solubility in the resist solvent, the suppression of microgel formation in the resist solution, and the line edge roughness are excellent. Therefore, at least two or more types of monomer solutions having different monomer composition ratios are prepared, and generally, the monomer composition of the monomer having a low monomer consumption rate in the monomer solution to be dropped first. It is preferable to increase the ratio and make the monomer composition ratio of the monomer having a low monomer consumption rate in the monomer solution to be subsequently dropped smaller than that of the previous monomer solution.

少なくとも2種類以上の単量体溶液を独立して滴下するとは、前段の単量体溶液が重合容器へ滴下終了した直後に、前段の単量体組成比とは異なる、次段の単量体溶液を滴下開始してもよいし、前段の単量体溶液が重合容器へ滴下終了した後から、重合終了までの間の任意のタイミングで次段の単量体溶液を滴下開始してもよい。また、場合によっては、前段の単量体溶液の滴下終了前に、次段の単量体溶液の滴下を開始してもよい。   Independently dropping at least two or more types of monomer solutions means that immediately after the preceding monomer solution has been dropped into the polymerization vessel, the monomer composition ratio of the next stage is different from the monomer composition ratio of the previous stage. The solution may be started to be added dropwise, or after the monomer solution of the previous stage has been dropped into the polymerization vessel, the monomer solution of the next stage may be started to be dropped at an arbitrary timing until the completion of the polymerization. . In some cases, the dropping of the next-stage monomer solution may be started before the completion of the dropping of the previous-stage monomer solution.

本発明の製造方法により得られたレジスト用共重合体がレジスト溶剤への溶解性に優れ、また本発明のレジスト用共重合体を使用することによって、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成の抑制、ラインエッジラフネスに優れた性能を発現する理由について、本発明者らは次のように推定している。   Resist copolymer obtained by the production method of the present invention is excellent in solubility in a resist solvent, and by using the resist copolymer of the present invention, suppression of microgel formation in a resist solution, The present inventors presume as follows about the reason for exhibiting excellent performance in line edge roughness.

すなわち、従来のレジスト用共重合体は、分子鎖1本中における同種の単量体連鎖長が長いので、レジスト用共重合体全体として単量体連鎖分布が不均一となり、レジスト溶剤への溶解性が十分でなく、レジスト溶液中でマイクロゲルが生成した。また、単量体連鎖分布が不均一であると、レジスト膜表面および内部において酸により脱離する保護基の分布が不均一になり、これによりラインエッジラフネスが乏しいものとなった。   That is, since the conventional copolymer for resist has a long monomer chain length of the same kind in one molecular chain, the monomer chain distribution becomes non-uniform as a whole of the copolymer for resist, and the copolymer in the resist solvent is dissolved. The properties were not sufficient, and microgels were formed in the resist solution. Further, when the monomer chain distribution is not uniform, the distribution of the protecting groups released by acid on the surface and inside of the resist film becomes non-uniform, thereby resulting in poor line edge roughness.

これに対し本発明のレジスト用共重合体は、単量体連鎖分布を制御することで、分子鎖1本中における同種の単量体連鎖長が従来技術のものに比較して短く、レジスト用共重合体全体として単量体連鎖分布が均一となり、これにより従来技術にみられた課題を解決したものである。   On the other hand, the copolymer for resist of the present invention has a shorter monomer chain length in one molecular chain than that of the prior art by controlling the monomer chain distribution. The present invention solves the problems of the prior art by making the monomer chain distribution uniform throughout the copolymer.

本発明のレジスト用共重合体の重量平均分子量は特に限定はされないが、1,000〜100,000の範囲内であることが好ましい。   The weight average molecular weight of the copolymer for resist of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 1,000 to 100,000.

次に、本発明のレジスト用共重合体の使用方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for using the resist copolymer of the present invention will be described.

溶液重合等の方法で製造されたレジスト用共重合体溶液は、1,4−ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、PGMEA、乳酸エチル等の良溶剤にて適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水等の多量の貧溶剤中に滴下してレジスト用共重合体を析出させる。   The copolymer solution for resist manufactured by a method such as solution polymerization is adjusted to an appropriate solution viscosity with a good solvent such as 1,4-dioxane, acetone, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, γ-butyrolactone, PGMEA, and ethyl lactate. After dilution, it is dropped into a large amount of a poor solvent such as methanol or water to precipitate a resist copolymer.

その後、その析出物を濾別し十分に乾燥する。   Thereafter, the precipitate is separated by filtration and sufficiently dried.

この工程は一般に「再沈殿」と呼ばれ、場合により不要となることがあるが、重合溶液中に残存する未反応の単量体、あるいは重合開始剤等を取り除くために非常に有効である。これらの未反応物は、そのまま残存しているとレジスト性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、できるだけ取り除くことが好ましい。   This step is generally called "reprecipitation" and may be unnecessary in some cases, but is very effective for removing unreacted monomers, polymerization initiator, and the like remaining in the polymerization solution. If these unreacted substances remain as they are, they may adversely affect the resist performance, so it is preferable to remove as much as possible.

本発明のレジスト組成物を得るには、本発明のレジスト用共重合体を溶剤に溶解させる。この溶剤は目的に応じて任意に選択されるが、溶剤の選択は樹脂の溶解性以外の理由、例えば、塗膜の均一性、外観あるいは安全性等からも制約を受けることがある。   In order to obtain the resist composition of the present invention, the resist copolymer of the present invention is dissolved in a solvent. This solvent is arbitrarily selected depending on the purpose, but the selection of the solvent may be restricted by reasons other than the solubility of the resin, for example, the uniformity, appearance, safety and the like of the coating film.

本発明において通常使用される溶剤としては、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン等の直鎖状ケトン類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の環状ケトン類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルアセテート類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコ−ルモノイソプロピルエ−テル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコ−ルモノメチルエ−テル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のジエチレングリコールアルキルエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類、n−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、n−ブチルアルコ−ル、tert−ブチルアルコ−ル、シクロヘキサノール、1−オクタノール等のアルコール類、1,4−ジオキサン、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。   Examples of the solvent generally used in the present invention include linear ketones such as methyl ethyl ketone, 2-pentanone and 2-hexanone, cyclic ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether. Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monoalkyl acetates such as acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether , Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ethylene glycol monoalkyl ethers such as lenglycol monoisopropyl ether; diethylene glycol alkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol diethyl ether; esters such as ethyl acetate and ethyl lactate; n-propyl alcohol; And alcohols such as isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, n-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, cyclohexanol and 1-octanol, 1,4-dioxane, ethylene carbonate and γ-butyrolactone.

これらの溶剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶剤の使用量は、通常、レジスト用重合体(本発明の共重合体)100質量部に対して200質量部以上であり、300質量部以上であることがより好ましい。また、溶剤の使用量は、通常、レジスト用重合体(本発明の共重合体)100質量部に対して5000質量部以下であり、2000質量部以下であることがより好ましい。   The amount of the solvent to be used is usually 200 parts by mass or more, more preferably 300 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the resist polymer (copolymer of the present invention). The amount of the solvent to be used is usually 5,000 parts by mass or less, more preferably 2,000 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the resist polymer (copolymer of the present invention).

本発明のレジスト用共重合体を化学増幅型レジストに使用する場合は、光酸発生剤を用いることが必要である。   When the resist copolymer of the present invention is used for a chemically amplified resist, it is necessary to use a photoacid generator.

光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物の酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択できる。   The photoacid generator can be arbitrarily selected from those which can be used as an acid generator for a chemically amplified resist composition.

このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、およびジアゾメタン化合物等が挙げられる。中でも、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウム塩化合物が好適である。   Examples of such a photoacid generator include an onium salt compound, a sulfonimide compound, a sulfone compound, a sulfonate compound, a quinonediazide compound, and a diazomethane compound. Among them, onium salt compounds such as sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, and pyridinium salts are preferred.

具体的にはトリフェニルスルホニウムトリフレート、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、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等を挙げることができる。   Specifically, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalene sulfonate, (hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium toluenesulfonate, diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, And diphenyliodonium hexafluoroantimonate.

光酸発生剤は単独で、または2種以上を混合して使用することができる。   The photoacid generators can be used alone or in combination of two or more.

光酸発生剤の使用量は選択された光酸発生剤の種類により便宜選定されるが、レジスト用共重合体100質量部当たり、通常0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。   The amount of the photoacid generator used is conveniently selected depending on the type of the photoacid generator selected, but is usually 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the copolymer for resist. Parts by weight.

光酸発生剤の使用量をこの範囲にすることにより、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応を十分に生起させることができる。光酸発生剤の使用量を0.1質量部以上とすると、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応を十分に生起させることができ、20質量部以下とすると、レジスト組成物の安定性が高く、組成物を塗布する際の塗布むらや現像時のスカム等の発生を防止することができるので好ましい。   By setting the amount of the photoacid generator used in this range, a chemical reaction by the catalytic action of the acid generated by exposure can be sufficiently generated. When the amount of the photoacid generator is 0.1 parts by mass or more, a chemical reaction due to the catalytic action of the acid generated by exposure can be sufficiently caused. When the amount is 20 parts by mass or less, the stability of the resist composition can be improved. This is preferable because it can prevent the occurrence of unevenness in application of the composition and scum during development.

さらに、本発明のレジスト組成物には、必要に応じて、界面活性剤、クエンチャー、増感剤、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤等の各種添加剤を配合することもできる。これらの添加剤は、当該分野で既知のもであればいずれも使用可能である。また、これらの添加剤の配合量は特に限定されず、適宜決めればよい。   Further, the resist composition of the present invention may optionally contain various additives such as a surfactant, a quencher, a sensitizer, an antihalation agent, a storage stabilizer, and an antifoaming agent. Any of these additives can be used if they are known in the art. The amounts of these additives are not particularly limited, and may be determined as appropriate.

次に、本発明のパターン製造方法の一例について説明する。   Next, an example of the pattern manufacturing method of the present invention will be described.

最初に、パターンを形成するシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、この化学増幅型レジスト組成物が塗布された被加工基板は、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥し、基板上にレジスト膜を形成する。   First, the resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a pattern is to be formed, by spin coating or the like. The substrate to which the chemically amplified resist composition has been applied is dried by baking (pre-bake) or the like to form a resist film on the substrate.

次いで、このようにして得られたレジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光を照射する(露光)。露光に用いる光は、KrFエキシマレーザー光またはArFエキシマレーザー光であることが好ましく、特にArFエキシマレーザー光であることが好ましい。   Then, the resist film thus obtained is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less (exposure) through a photomask. The light used for the exposure is preferably KrF excimer laser light or ArF excimer laser light, and particularly preferably ArF excimer laser light.

光照射(露光)後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、基板をアルカリ現像液に浸漬し、露光部分を現像液に溶解除去する(現像)。アルカリ現像液は公知のものいずれを用いてもよい。そして、現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが形成される。   After light irradiation (exposure), the substrate is appropriately heat-treated (post-exposure bake, PEB), the substrate is immersed in an alkali developer, and the exposed portion is dissolved and removed in the developer (development). Any known alkaline developer may be used. After the development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. Thus, a resist pattern is formed on the substrate to be processed.

通常、レジストパターンが形成された被加工基板は、適宜熱処理(ポストベーク)してレジストを強化し、レジストのない部分を選択的にエッチングする。エッチングを行った後、レジストは、通常、剥離剤を用いて除去される。   Usually, the substrate on which a resist pattern has been formed is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist and selectively etch portions where there is no resist. After etching, the resist is usually removed using a stripping agent.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により限定されるものではない。なお、各実施例、比較例中「部」とあるのは特に断りのない限り「質量部」を示す。また、実施例および比較例中の物性等の測定は以下の方法を用いて行った。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. In the Examples and Comparative Examples, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified. The measurement of physical properties and the like in Examples and Comparative Examples was performed using the following methods.

(1)レジスト用重合体の重量平均分子量
約20mgのレジスト用共重合体を5mLのテトラヒドロフランに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過した試料溶液を東ソー製ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。分離カラムはShodex GPC K−805L(商品名)を3本直列、溶剤はテトラヒドロフラン、流量1.0mL/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1mL、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用した。
(1) Weight average molecular weight of resist polymer A resist solution of about 20 mg was dissolved in 5 mL of tetrahydrofuran, and a sample solution filtered through a 0.5 μm membrane filter was subjected to gel permeation chromatography (GPC) manufactured by Tosoh Corporation. It measured using. The separation column is a series of three Shodex GPC K-805L (trade name), the solvent is tetrahydrofuran, the flow rate is 1.0 mL / min, the detector is a differential refractometer, the measurement temperature is 40 ° C., the injection amount is 0.1 mL, and the standard polymer is polystyrene. It was used.

(2)レジスト用共重合体の平均共重合組成比(モル%)
1H−NMRの測定により求めた。この測定は、日本電子(株)製GSX−400型FT−NMR(商品名)を用いて、レジスト用共重合体試料の約5質量%の重水素化クロロホルム、重水素化アセトンあるいは重水素化ジメチルスルホキシドを直径5mmφの試験管に入れ、測定温度40℃、観測周波数400MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算で行った。
(2) Average copolymer composition ratio (mol%) of resist copolymer
It was determined by 1 H-NMR measurement. This measurement was performed using GSX-400 type FT-NMR (trade name) manufactured by JEOL Ltd., using about 5% by mass of a resist copolymer sample as deuterated chloroform, deuterated acetone, or deuterated acetone. Dimethyl sulfoxide was put into a test tube having a diameter of 5 mmφ, and the measurement was performed 64 times in a single pulse mode at a measurement temperature of 40 ° C. and an observation frequency of 400 MHz.

(3)レジスト溶剤への溶解性
固形分濃度が20質量%になるように、所定量のPGMEAおよび乳酸エチル(以下、「EL」とも言う。)に室温で攪拌しながらレジスト用共重合体を溶解させ、完全に溶解するまでの時間を測定した。
(3) Solubility in resist solvent The resist copolymer was stirred with a predetermined amount of PGMEA and ethyl lactate (hereinafter also referred to as “EL”) at room temperature so that the solid content concentration was 20% by mass. After dissolution, the time until complete dissolution was measured.

表1中の記号の意味は、レジスト用共重合体が完全に溶解するまでの時間が、
◎:1時間未満であった、
○:1時間以上3時間未満であった、
△:3時間以上24時間未満であった、
×:24時間以上、または不溶であった、
である。
The meaning of the symbols in Table 1 is that the time until the resist copolymer is completely dissolved is
◎: less than 1 hour,
: 1: 1 hour or more and less than 3 hours
Δ: 3 hours or more and less than 24 hours
×: 24 hours or more, or insoluble
It is.

(4)感度
レジスト用共重合体100部に、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレートを2部、および溶剤としてPGMEA700部を混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物溶液を調整した。その後、この組成物溶液をシリコンウエハー上にスピンコートし、ホットプレートを用いて、120℃、60秒間プリベークを行い、膜厚0.4μmのレジスト膜を形成した。次いでArFエキシマレーザー露光機を使用して露光した後、ホットプレートを用いて120℃、60秒間露光後ベークを行った。次いで、2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて室温で現像し、純水で洗浄し、乾燥して、レジストパターンを形成した。
(4) Sensitivity After 100 parts of the copolymer for resist was mixed with 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator and 700 parts of PGMEA as a solvent to form a uniform solution, the membrane filter having a pore size of 0.1 μm. And filtered to prepare a resist composition solution. Thereafter, this composition solution was spin-coated on a silicon wafer, and prebaked at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate to form a resist film having a thickness of 0.4 μm. Next, after exposure using an ArF excimer laser exposure machine, baking was performed after exposure at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate. Next, the resist film was developed with a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at room temperature, washed with pure water, and dried to form a resist pattern.

(5)感度
0.16μmのライン・アンド・スペースパターンのマスクが0.16μmの線幅に転写される露光量(mJ/cm)を感度として測定した。
(5) Sensitivity The exposure amount (mJ / cm 2 ) at which a 0.16 μm line-and-space pattern mask was transferred to a 0.16 μm line width was measured as the sensitivity.

(6)解像度
上記露光量を露光したときに解像されるレジストパターンの最小寸法(μm)を解像度とした。
(6) Resolution The minimum dimension (μm) of the resist pattern resolved when the above exposure amount was exposed was defined as the resolution.

(7)マイクロゲル量
上記のように調製したレジスト組成物溶液について調液直後(マイクロゲル初期値)と、4℃で1週間放置した後(経時後のマイクロゲルの数)の液中のマイクロゲルの数を、リオン製パーティクルカウンターにてカウントした。マイクロゲル初期値とともに、(経時後のマイクロゲルの数)―(マイクロゲル初期値)で計算されるマイクロゲル増加数を評価した。なお、マイクロゲルは、レジスト組成物液1ml中に存在する0.25μm以上の粒径を有するマイクロゲルの数
をカウントした。
(7) Amount of microgel The resist composition solution prepared as described above was treated with micro solution in the solution immediately after preparation (initial value of microgel) and after standing at 4 ° C. for 1 week (number of microgel after aging). The number of gels was counted with a Rion particle counter. Along with the initial microgel value, the number of microgel increases calculated by (number of microgels after aging)-(initial microgel value) was evaluated. The number of microgels having a particle size of 0.25 μm or more in 1 ml of the resist composition solution was counted.

(8)ラインエッジラフネス
マスクにおける0.20μmのレジストパターンを再現する最小露光量により得られた0.20μmのレジストパターンの長手方向の側端5μmの範囲について、パターン側端があるべき基準線からの距離を、日本電子製JSM−6340F型電界放射形走査型電子顕微鏡により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。この値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(8) Line edge roughness In the range of 5 μm in the longitudinal direction of the 0.20 μm resist pattern obtained by the minimum exposure amount that reproduces the 0.20 μm resist pattern in the mask, the pattern side edge should be from the reference line where the pattern side edge should be. Was measured at 50 points with a JEOL JSM-6340F type field emission scanning electron microscope, the standard deviation was determined, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.

(9)レジストパターンの直立性
上記の0.20μmのレジストパターンの垂直方向について、日本電子製JSM−6340F型電界放射形走査型電子顕微鏡(商品名)により観察し、レジストパターン10本中に、ひずみや倒壊があるパターン数を調べた。この値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(9) Uprightness of the resist pattern The vertical direction of the resist pattern of 0.20 μm was observed with a JSM-6340F type field emission scanning electron microscope (trade name) manufactured by JEOL. The number of patterns with distortion or collapse was examined. A smaller value indicates better performance.

(10)ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れ
膜厚0.4μmのレジスト膜(上記調製のレジスト組成物溶液を用いて製膜)が塗布されたシリコンウエハーを、昭和真空製SPE−220T型ドライエッチング装置(商品名)にてドライエッチング処理した。処理条件は、ガス種およびガス流量(標準状態)をCF4/O2=95cm3/min /5.0cm3/min 、処理室内圧力を15Pa、プラズマ電力を200Wとし、処理時間を3分間とした。そして、1μm×1μmの測定範囲について、レジスト膜表面があるべき基準線からの距離を、シリコンナイトライド製のカンチレバーを装備したセイコーインスツルメンツ製SPI3700/SPA−300型原子間力顕微鏡(商品名)を用いて100点測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。この値が小さいほど良好な性能であることを示す。測定はAFMモードにて、走査線数を256として行った。
(10) Roughness of resist film surface after dry etching treatment A silicon wafer coated with a 0.4 μm-thick resist film (formed using the above-prepared resist composition solution) is applied to a Showa Vacuum SPE-220T dry type silicon wafer. Dry etching was performed with an etching device (trade name). The processing conditions were as follows: gas type and gas flow rate (standard state): CF 4 / O 2 = 95 cm 3 /min/5.0 cm 3 / min; processing chamber pressure: 15 Pa; plasma power: 200 W; did. Then, for a measurement range of 1 μm × 1 μm, the distance from the reference line where the resist film surface should be located was determined by using an SPI3700 / SPA-300 type atomic force microscope (trade name) manufactured by Seiko Instruments equipped with a silicon nitride cantilever. 100 points were measured, the standard deviation was determined, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance. The measurement was performed in the AFM mode with the number of scanning lines being 256.


<実施例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを29.1部、γ−ブチロラクトンを3.2部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。2−exo−メタクリロイルオキシ−4,8−ジオキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン(ONLMAと表すことがある)19.3部、4−メタクリロイルオキシ−4−エチル−テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン(EDMAと表すことがある)20.8部、1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン(HAdAと表すことがある)8.4部、PGMEA101.9部、γ−ブチロラクトン11.3部、1−オクタンチオール0.58部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.50部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を重合に使用した単量体に対して約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体A−1)を得た。沈殿物に残存する単量体を完全に取り除くために、得られた沈殿を濾別し、重合に使用した単量体に対して約30倍量のメタノール中で沈殿を洗浄した。得られた沈殿を濾別し、減圧下50℃で約40時間乾燥した。得られた共重合体A−1の各物性を測定した結果を表1に示した。

<Example 1>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, under a nitrogen atmosphere, 29.1 parts of PGMEA and 3.2 parts of γ-butyrolactone were added. Raised. 19.3 parts of 2-exo-methacryloyloxy-4,8-dioxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-5-one (sometimes referred to as ONLMA), 4-methacryloyloxy- 4-ethyl - tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7] (sometimes expressed as EDMA) dodecane 20.8 parts, be expressed as 1-acryloyloxy-3-hydroxyadamantane (HAdA 8.4 parts, 101.9 parts of PGMEA, 11.3 parts of γ-butyrolactone, 0.58 part of 1-octanethiol, 0.50 part of 2,2′-azobisisobutyronitrile The solution was dropped into the flask at a constant speed over a period of 6 hours from the dropping device containing the body solution, and then the temperature at 80 ° C. was maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise with stirring to about 30 times the amount of methanol with respect to the monomer used for the polymerization to obtain a white precipitate (copolymer A-1). In order to completely remove the monomer remaining in the precipitate, the resulting precipitate was separated by filtration and washed in about 30 times the amount of methanol with respect to the monomer used for the polymerization. The obtained precipitate was separated by filtration and dried at 50 ° C. under reduced pressure for about 40 hours. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-1.

<実施例2>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、テトラヒドロフランを37.1部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を70℃に上げた。2−exo−アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン(OTNAと表すことがある)18.3部、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(MAdMAと表すことがある)26.2部、テトラヒドロフラン66.8部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート4.60部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、70℃の温度を1時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−2を得た。得られた共重合体A−2の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 37.1 parts of tetrahydrofuran was charged into a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 70 ° C. while stirring. 18.3 parts of 2-exo-acryloyloxy-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-5-one (may be referred to as OTNA), 2-methacryloyloxy-2-methyl From a dropping device containing a monomer solution obtained by mixing 26.2 parts of adamantane (may be expressed as MAdMA), 66.8 parts of tetrahydrofuran, and 4.60 parts of dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate, The solution was dropped into the flask over a period of 6 hours at a constant speed, and then the temperature of 70 ° C. was maintained for 1 hour. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-2. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-2.

<実施例3>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを53.4部、8−または9−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン(OTDMAと表すことがある)2.0部、8−または9−アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン(OTDAと表すことがある)5.2部、2−メタクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(EAdMAと表すことがある)3.3部、HAdA3.3部を入れ(単量体組成比:OTDMA/OTDA/EAdMA/HAdA=14/39/22/25(mol%))、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。その後、γ−ブチロラクトン5.9部、2−メルカプトエタノール0.06部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.30部を混合した開始剤/連鎖移動剤溶液をフラスコへ投入し、重合を開始した。その直後から、OTDMA5.9部、OTDA11.0部、EAdMA10.8部、HAdA4.8部(単量体組成比:OTDMA/OTDA/EAdMA/HAdA=18/35.5/31/15.5(mol%))、PGMEA44.0部、γ−ブチロラクトン4.9部、2−メルカプトエタノール0.14部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.68部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を30分間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−3を得た。得られた共重合体A−3の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 3>
Under a nitrogen atmosphere, 53.4 parts of PGMEA, 8- or 9-methacryloyloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0] were added to a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer. 2,6 ] decane-3-one (sometimes referred to as OTDMA) 2.0 parts, 8- or 9-acryloyloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-3 5.2 parts of -one (may be expressed as OTDA), 3.3 parts of 2-methacryloyloxy-2-ethyladamantane (may be expressed as EAdMA), and 3.3 parts of HAdA are added (monomer composition ratio: (OTDMA / OTDA / EAdMA / HAdA = 14/39/22/25 (mol%)), and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. with stirring. Thereafter, an initiator / chain transfer agent solution obtained by mixing 5.9 parts of γ-butyrolactone, 0.06 parts of 2-mercaptoethanol, and 0.30 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile was charged into the flask, The polymerization was started. Immediately after that, 5.9 parts of OTDMA, 11.0 parts of OTDA, 10.8 parts of EAdMA, and 4.8 parts of HAdA (monomer composition ratio: OTDMA / OTDA / EAdMA / HAdA = 18 / 35.5 / 31 / 15.5 ( mol%)), 44.0 parts of PGMEA, 4.9 parts of γ-butyrolactone, 0.14 part of 2-mercaptoethanol, and 0.68 part of 2,2′-azobisisobutyronitrile. The mixture was dropped into the flask over a period of 6 hours at a constant speed from the dropping device, and then kept at 80 ° C. for 30 minutes. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-3. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-3.

<実施例4>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA38.4部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。OTDA6.5部、EAdMA4.3部、HAdA2.9部(単量体組成比:OTDA/EAdMA/HAdA=49/29/22(mol%))、PGMEA20.7部、1−オクタンチオール0.08部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.34部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から一定速度で1.5時間かけてフラスコ中へ滴下した。前記滴下液を滴下し終わった直後に、OTDA14.0部、EAdMA12.2部、HAdMA6.2部(単量体組成比:OTDA/EAdMA/HAdA=45/35/20(mol%))、PGMEA48.5部、1−オクタンチオール0.20部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.80部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から一定速度で4.5時間かけてフラスコ中へ滴下した。その後、80℃の温度を30分間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−4を得た。得られた共重合体A−4の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 4>
Under a nitrogen atmosphere, 38.4 parts of PGMEA was charged into a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. 6.5 parts of OTDA, 4.3 parts of EAdMA, 2.9 parts of HAdA (monomer composition ratio: OTDA / EAdMA / HAdA = 49/29/22 (mol%)), 20.7 parts of PGMEA, 0.08 of 1-octanethiol , 2,2'-azobisisobutyronitrile was dropped into the flask at a constant rate over a period of 1.5 hours from a dropping device containing a monomer solution in which 0.34 part of 2,2'-azobisisobutyronitrile was mixed. Immediately after dropping the dropping solution, 14.0 parts of OTDA, 12.2 parts of EAdMA, 6.2 parts of HAdMA (monomer composition ratio: OTDA / EAdMA / HAdA = 45/35/20 (mol%)), PGMEA 48 0.5 part, 0.20 part of 1-octanethiol, and 0.80 part of 2,2'-azobisisobutyronitrile from a dropping device containing a monomer solution mixed over 4.5 hours at a constant speed. It was dropped into the flask. Thereafter, the temperature of 80 ° C. was maintained for 30 minutes. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-4. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-4.

<実施例5>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを31.0部、γ−ブチロラクトンを13.3部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。下記式(20−1)で表される単量体と下記式(20−2)で表される単量体との混合物(以下、DOLAMAと言う。)22.8部、

Figure 2004231950
<Example 5>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, under a nitrogen atmosphere, 31.0 parts of PGMEA and 13.3 parts of γ-butyrolactone were added. Raised. 22.8 parts of a mixture of a monomer represented by the following formula (20-1) and a monomer represented by the following formula (20-2) (hereinafter, referred to as DOLAMA);
Figure 2004231950

MAdMA19.2部、HAdA11.1部、PGMEA55.8部、γ−ブチロラクトン23.9部、1−オクタンチオール0.14部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.32部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−5を得た。得られた共重合体A−5の各物性を測定した結果を表1に示した。 19.2 parts of MAdMA, 11.1 parts of HAdA, 55.8 parts of PGMEA, 23.9 parts of γ-butyrolactone, 0.14 parts of 1-octanethiol, and 1.32 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile were mixed. From the dropping device containing the monomer solution, the solution was dropped into the flask at a constant speed over 6 hours, and then the temperature at 80 ° C. was maintained for 1 hour. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-5. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-5.

<実施例6>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを34.7部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。OTDA17.8部、1−メタクリロイルオキシ−1−エチルシクロヘキサン(以下、ECHMAと言う。)15.7部、2−または3−シアノ−5−ノルボルニルメタクリレート(以下、CNNMAと言う。)8.2部、PGMEA62.5部、1−オクタンチオール0.12部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.32部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−6を得た。得られた共重合体A−6の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 6>
Under a nitrogen atmosphere, 34.7 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. 7. 7.8 parts of OTDA, 15.7 parts of 1-methacryloyloxy-1-ethylcyclohexane (hereinafter referred to as ECHMA), 2- or 3-cyano-5-norbornyl methacrylate (hereinafter referred to as CNNMA). 2 parts, 62.5 parts of PGMEA, 0.12 parts of 1-octanethiol, and 1.32 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile were dropped at a constant speed from a dropping device containing a monomer solution. The mixture was dropped into the flask over a period of time, and then the temperature of 80 ° C. was maintained for 1 hour. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-6. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-6.

<実施例7>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを37.2部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。下記式(21−1)で表される単量体と下記式(21−2)で表される単量体との混合物(以下、DOLAと言う。)17.2部、

Figure 2004231950
<Example 7>
Under a nitrogen atmosphere, 37.2 parts of PGMEA was put into a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. 17.2 parts of a mixture of a monomer represented by the following formula (21-1) and a monomer represented by the following formula (21-2) (hereinafter referred to as DOLA);
Figure 2004231950

MAdMA18.7部、HAdA12.9部、PGMEA73.2部、1−オクタンチオール0.24部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.32部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体A−7を得た。得られた共重合体A−7の各物性を測定した結果を表1に示した。 A drop containing a monomer solution obtained by mixing 18.7 parts of MAdMA, 12.9 parts of HAdA, 73.2 parts of PGMEA, 0.24 parts of 1-octanethiol, and 1.32 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile. The solution was dropped into the flask at a constant speed over a period of 6 hours, and then the temperature of 80 ° C. was maintained for 1 hour. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer A-7. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer A-7.

<比較例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、テトラヒドロフランを38.9部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を70℃に上げた。2−exo−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン(OTNMAと表すことがある)25.3部、EAdMA21.3部、テトラヒドロフラン70.0部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート4.60部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、70℃の温度を1時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体B−1を得た。得られた共重合体B−1の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 38.9 parts of tetrahydrofuran was charged into a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the water bath was raised to 70 ° C. while stirring. 25.3 parts of 2-exo- (meth) acryloyloxy-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-5-one (may be referred to as OTNMA), 21.3 parts of EAdMA, From a dropping device containing a monomer solution obtained by mixing 70.0 parts of tetrahydrofuran and 4.60 parts of dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate, the solution was dropped into the flask at a constant speed over a period of 6 hours. , 70 ° C for 1 hour. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer B-1. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer B-1.

<比較例2>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、OTNA27.0部、EAdMA17.4部、PGMEA73.2部、1−オクタンチオール0.30部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を70℃に上げた。PGMEA20.0部、γ−ブチロラクトン5.2部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.96部を混合した開始剤溶液をフラスコへ投入し、重合を開始した。その後、70℃の温度を7時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体B−2を得た。得られた共重合体B−2の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 27.0 parts of OTNA, 17.4 parts of EAdMA, 73.2 parts of PGMEA, and 0.30 part of 1-octanethiol were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer while stirring. The temperature of the water bath was raised to 70 ° C. An initiator solution obtained by mixing 20.0 parts of PGMEA, 5.2 parts of γ-butyrolactone, and 1.96 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile was charged into a flask to initiate polymerization. Thereafter, the temperature of 70 ° C. was maintained for 7 hours. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer B-2. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer B-2.

<比較例3>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを38.1部、γ−ブチロラクトンを11.9部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。OTDA17.3部、2−アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(MAdAと表すことがある)24.6部、HAdA8.9部、PGMEA68.6部、γ−ブチロラクトンを7.6部、2−メルカプトエタノール0.16部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.14部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。以降の操作は、得られた反応溶液を約30倍量の水/メタノール(20/80(体積%))混合溶液中に攪拌しながら滴下する以外は、実施例1と同様の操作で、共重合体B−3を得た。得られた共重合体B−3の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative Example 3>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, 38.1 parts of PGMEA and 11.9 parts of γ-butyrolactone were added under a nitrogen atmosphere, and the temperature of the hot water bath was adjusted to 80 ° C while stirring. Raised. OTDA 17.3 parts, 2-acryloyloxy-2-methyladamantane (may be expressed as MAdA) 24.6 parts, HAdA 8.9 parts, PGMEA 68.6 parts, γ-butyrolactone 7.6 parts, 2-mercaptoethanol 0.16 parts, 2,2'-azobisisobutyronitrile 1.14 parts of a monomer solution containing a mixture was dropped into the flask over a period of 6 hours at a constant rate from the dropping device, then 80 C. was maintained for 1 hour. Subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, except that the obtained reaction solution was added dropwise to a mixed solution of water / methanol (20/80 (vol%)) in an amount of about 30 times while stirring. Polymer B-3 was obtained. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer B-3.

<比較例4>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、OTNA5.0部、OTNMA13.8部、MAdMA26.7部、テトラヒドロフランを76.0部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を70℃に上げた。テトラヒドロフラン30.0部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート5.52部を混合した開始剤溶液をフラスコへ投入し、重合を開始した。その後、70℃の温度を7時間保持した。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体B−4を得た。得られた共重合体B−4の各物性を測定した結果を表1に示した。

Figure 2004231950
<Comparative Example 4>
Under a nitrogen atmosphere, 5.0 parts of OTNA, 13.8 parts of OTNMA, 26.7 parts of MAdMA, and 76.0 parts of tetrahydrofuran were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and stirred with a water bath. Was raised to 70 ° C. An initiator solution obtained by mixing 30.0 parts of tetrahydrofuran and 5.52 parts of dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate was charged into the flask, and polymerization was started. Thereafter, the temperature of 70 ° C. was maintained for 7 hours. The subsequent operations were the same as those in Example 1 to obtain a copolymer B-4. Table 1 shows the results of measuring the properties of the obtained copolymer B-4.

Figure 2004231950

このように、実施例1〜7においては感度および/または解像度を損なわず、レジスト溶剤への溶解性、熱処理によるレジストパターンの直立性、ラインエッジラフネスが向上し、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れが低減され、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制された。一方、比較例1および4においては、熱処理によるレジストパターンの直立性は改善されたが、レジスト溶剤への溶解性やラインエッジラフネスは改善されず、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が多く確認され、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れも十分に改善されなかった。また、比較例2および3においては、レジスト溶剤への溶解性、ラインエッジラフネス、ドライエッチング処理後のレジスト膜表面荒れが改善され、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成も抑制されたが、熱処理によるレジストパターンの直立性が十分に改善されなかった。

As described above, in Examples 1 to 7, the sensitivity and / or resolution were not impaired, the solubility in the resist solvent, the uprightness of the resist pattern by heat treatment, the line edge roughness were improved, and the resist film surface after the dry etching treatment was performed. Roughness was reduced and microgel formation in the resist solution was suppressed. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 4, although the uprightness of the resist pattern was improved by the heat treatment, the solubility in the resist solvent and the line edge roughness were not improved, and generation of microgels in the resist solution was confirmed. Also, the surface roughness of the resist film after the dry etching was not sufficiently improved. In Comparative Examples 2 and 3, the solubility in the resist solvent, the line edge roughness, the surface roughness of the resist film after the dry etching treatment were improved, and the formation of microgels in the resist solution was suppressed. The uprightness of the resist pattern was not sufficiently improved.

Claims (13)

脂環式骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体であって、該レジスト用共重合体が、アクリル単量体単位を20モル%以上68モル%以下含むことを特徴とするレジスト用共重合体。 A resist copolymer containing a monomer unit having an alicyclic skeleton, wherein the resist copolymer contains an acrylic monomer unit in an amount of 20 mol% to 68 mol%. For copolymers. 脂環式骨格を有する単量体単位が、下記式(A1)〜(A4)および(A10)から選ばれる少なくとも1つの単量体単位である請求項1記載のレジスト用共重合体。
Figure 2004231950
(式(A1)〜(A4)および(A10)中、Rは水素原子またはメチル基を示し、R1、R2、R3は、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示す。R4は、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示す。R41〜R44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、R45〜R48はそれぞれ独立して水素原子、−R50−CN、−R51−CH(CN)2、−R52−COO−R53、−(CH)−C(CF)−OHのいずれかを表し、R49は水素原子、炭素数1〜3の分岐を有していてもよいアルコキシ基、シアノ基、または炭素数1〜6のエステル基を表す。R50〜R52はそれぞれ独立して炭素数1〜4の分岐を有していてもよいアルキレン基か単結合を表し、R53は酸脱離性基を表す。XおよびYは、それぞれ独立して、−O−、−CH2−、−CH2CH2−を示す。mは0〜6の整数を表す。また、pは0〜2の整数を表す。R5、R6、R7は、それぞれ独立に水素原子または水酸基を示す。R101は炭素数1〜3のアルキル基を示し、rは0〜2の整数を示す。)
The resist copolymer according to claim 1, wherein the monomer unit having an alicyclic skeleton is at least one monomer unit selected from the following formulas (A1) to (A4) and (A10).
Figure 2004231950
(In the formulas (A1) to (A4) and (A10), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 41 to R 44 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or a carbon atom. R 45 to R 48 each independently represent a hydrogen atom, —R 50 —CN, —R 51 —CH (CN) 2 , —R 52 —COO. —R 53 , — (CH 3 ) m —C (CF 3 ) 2 —OH, wherein R 49 is a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a branch, a cyano group Or an ester group having 1 to 6 carbon atoms, and R 50 to R 52 each independently represent a carbon atom. X represents an alkylene group which may have a branch or a single bond, and R 53 represents an acid-eliminable group, and X and Y each independently represent -O- or -CH 2-. , —CH 2 CH 2 —, m represents an integer of 0 to 6, p represents an integer of 0 to 2. R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a hydroxyl group. R 101 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and r represents an integer of 0 to 2.)
レジスト用共重合体がラクトン骨格を有する単量体単位を含む請求項1または2記載のレジスト用共重合体。 3. The copolymer for resist according to claim 1, wherein the copolymer for resist contains a monomer unit having a lactone skeleton. ラクトン骨格を有する単量体単位を含むレジスト用共重合体であって、該レジスト用共重合体が、アクリル単量体単位を20モル%以上68モル%以下含むことを特徴とするレジスト用共重合体。 A resist copolymer containing a monomer unit having a lactone skeleton, wherein the resist copolymer contains an acrylic monomer unit in an amount of 20 mol% or more and 68 mol% or less. Polymer. ラクトン骨格を有する単量体単位が、下記式(A5)および(A6)から選ばれる少なくとも1つの単量体単位である請求項3または4記載のレジスト用共重合体。
Figure 2004231950
(式(A5)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、R61、R62はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A1、A2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A1とA2とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH)−(qは1〜6の整数を表す)]を表す。X5は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n5は0〜4の整数を表す。なお、n5が2以上の場合にはX5として複数の異なる基を有することも含む。
式(A6)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、R63、R64はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A3、A4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A3とA4とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH)−(rは1〜6の整数を表す)]を表す。X6は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n6は0〜4の整数を表す。なお、n6が2以上の場合にはX6として複数の異なる基を有することも含む。)
5. The resist copolymer according to claim 3, wherein the monomer unit having a lactone skeleton is at least one monomer unit selected from the following formulas (A5) and (A6).
Figure 2004231950
(In the formula (A5), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 61 and R 62 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number. A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or 1 to 6 carbon atoms; 6 represents a carboxy group esterified with an alcohol, or A 1 and A 2 together represent —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— ( CH 2 ) q — (q represents an integer of 1 to 6)], wherein X 5 is a hydroxyl group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. Esterified carboxy group, shea A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may have at least one group selected from the group consisting of a group and an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, carbon Represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group or an amino group, and n5 represents an integer of 0 to 4. In the case where n5 is 2 or more, Also includes having a plurality of different groups as X 5 .
In the formula (A6), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 63 and R 64 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or a 1 carbon atom. represents esterified carboxy group at 6 alcohol, a 3, a 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, hydroxy group, the number carboxy group or a carbon 1-6 Represents a carboxy group esterified with an alcohol of the formula (I), or A 3 and A 4 are taken together to form —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) r- (r represents an integer of 1 to 6)]. X 6 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group and an amino group. A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol, and n6 represents an integer of 0 to 4. Incidentally, also includes having a plurality of different groups as X 6 in the case of n6 is 2 or more. )
脂環式骨格を有する単量体単位とラクトン骨格を有する単量体単位の合計含有量が、レジスト用共重合体を構成する全単量体単位の80モル%以上である請求項1ないし5の何れか一項記載のレジスト用共重合体。 The total content of the monomer unit having an alicyclic skeleton and the monomer unit having a lactone skeleton is at least 80 mol% of all monomer units constituting the copolymer for resist. The copolymer for resist according to any one of the above. 請求項1ないし6の何れか一項記載のレジスト用共重合体の製造方法であって、溶剤を予め重合容器に仕込み、該重合容器を所定の重合温度まで加熱した後、単量体と重合開始剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下することを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法。 The method for producing a resist copolymer according to any one of claims 1 to 6, wherein a solvent is previously charged into a polymerization vessel, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, and then polymerized with a monomer. A method for producing a copolymer for resists, comprising dropping a monomer solution in which an initiator is dissolved in an organic solvent into a polymerization vessel. 請求項1ないし6の何れか一項記載のレジスト用共重合体の製造方法であって、単量体の一部を予め重合容器に仕込み、該重合容器を所定の重合温度まで加熱して重合を開始した後、残りの単量体と重合開始剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器中に滴下することを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法。 The method for producing a resist copolymer according to any one of claims 1 to 6, wherein a part of the monomers is charged into a polymerization vessel in advance, and the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature to carry out the polymerization. A method for producing a copolymer for resists, comprising, after starting the above, a monomer solution obtained by dissolving the remaining monomers and a polymerization initiator in an organic solvent is dropped into a polymerization vessel. 請求項7または8記載のレジスト用共重合体の製造方法であって、単量体組成比が異なる、少なくとも2種類以上の単量体溶液を独立して重合容器中に滴下することを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法。 The method for producing a resist copolymer according to claim 7 or 8, wherein at least two or more monomer solutions having different monomer composition ratios are independently dropped into a polymerization vessel. Of producing a copolymer for resist. 請求項1ないし6の何れか一項記載のレジスト用共重合体を含むことを特徴とするレジスト組成物。 A resist composition comprising the copolymer for a resist according to claim 1. 少なくとも、請求項10記載のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程とを含むパターン製造方法。 A pattern manufacturing method comprising at least a step of applying the resist composition according to claim 10 on a substrate to be processed, and a step of exposing the resist composition to light having a wavelength of 250 nm or less. 露光に用いる光が、ArFエキシマレーザー光であることを特徴とする求項11に記載のパターン製造方法。 12. The pattern manufacturing method according to claim 11, wherein the light used for exposure is ArF excimer laser light. 少なくとも、請求項10記載のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、電子線で露光する工程とを含むパターン製造方法。 A pattern manufacturing method comprising at least a step of applying the resist composition according to claim 10 on a substrate to be processed and a step of exposing the substrate to an electron beam.
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