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JP5162111B2 - POSITIVE PHOTOSENSITIVE RESIN, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND RESIST COMPOSITION CONTAINING POSITIVE PHOTOSENSITIVE RESIN - Google Patents

POSITIVE PHOTOSENSITIVE RESIN, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND RESIST COMPOSITION CONTAINING POSITIVE PHOTOSENSITIVE RESIN Download PDF

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JP5162111B2
JP5162111B2 JP2006209535A JP2006209535A JP5162111B2 JP 5162111 B2 JP5162111 B2 JP 5162111B2 JP 2006209535 A JP2006209535 A JP 2006209535A JP 2006209535 A JP2006209535 A JP 2006209535A JP 5162111 B2 JP5162111 B2 JP 5162111B2
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Description

本発明は、半導体リソグラフィーにおいて好適に使用されるポジ型感光性樹脂、その製造方法及び当該ポジ型感光性樹脂を含むレジスト組成物に関する。   The present invention relates to a positive photosensitive resin suitably used in semiconductor lithography, a method for producing the same, and a resist composition containing the positive photosensitive resin.

半導体製造のために採用されるリソグラフィーにおいては、集積度の増大に伴い、より微細なパターンの形成が求められている。パターンの微細化には露光光源の短波長化が不可欠であり、現在ではKrFエキシマレーザーを光源としたリソグラフィーが主流になりつつあり、ArFエキシマレーザーを利用したリソグラフィーも実用化されようとしている。更にはFエキシマレーザー、EUV、X線、電子線等を用いた短波長の各種放射線リソグラフィー技術が開発段階にある。 Lithography employed for semiconductor manufacturing requires the formation of finer patterns as the degree of integration increases. Shortening the wavelength of an exposure light source is indispensable for pattern miniaturization. At present, lithography using a KrF excimer laser as a light source is becoming mainstream, and lithography using an ArF excimer laser is also being put into practical use. Furthermore, various types of short-wavelength radiation lithography techniques using F 2 excimer laser, EUV, X-ray, electron beam, etc. are in the development stage.

半導体リソグラフィーにおいて使用される感光性樹脂であるフォトレジストとしては、IBMの伊藤らによって開発された化学増幅ポジ型レジストが現在、必須となっている。この化学増幅ポジ型レジストとは、酸により解離する保護基(酸解離性保護基)が酸触媒脱保護反応を起こすことによってレジストを高感度化させる技術である。   As a photoresist which is a photosensitive resin used in semiconductor lithography, a chemically amplified positive resist developed by Ito et al. Of IBM is now essential. This chemically amplified positive resist is a technique for increasing the sensitivity of a resist by causing an acid-catalyzed deprotection reaction of a protecting group that is dissociated by an acid (acid-dissociable protecting group).

又、これら酸解離性保護基を含有するレジストポリマーの具体例としては、KrFリソグラフィーでは、ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位と酸解離性アルコキシスチレン由来の繰り返し単位とを含む共重合体、ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位と酸解離性アルキル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位を含む共重合体、ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位の一部をアセタールで保護したポリマー等が知られており、ArFリソグラフィーでは、ラクトン構造含有(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位と酸解離性アルキル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位とを有する共重合体等が知られている。   Further, as specific examples of the resist polymer containing these acid-dissociable protecting groups, in KrF lithography, a copolymer containing a repeating unit derived from hydroxystyrene and a repeating unit derived from acid-dissociable alkoxystyrene is derived from hydroxystyrene. A copolymer containing a repeating unit and a repeating unit derived from an acid dissociable alkyl (meth) acrylate, a polymer obtained by protecting a part of a repeating unit derived from hydroxystyrene with an acetal, etc. are known. ArF lithography contains a lactone structure. A copolymer having a repeating unit derived from (meth) acrylate and a repeating unit derived from acid-dissociable alkyl (meth) acrylate is known.

これらの共重合体は、いずれも高感度化された化学増幅ポジ型レジストであるが、レジストパターンの一層の微細化が求められるなか、これらの保護基だけでは十分なレジスト性能を得ることが困難になってきている。   These copolymers are all chemically amplified positive resists with high sensitivity, but it is difficult to obtain sufficient resist performance with these protective groups alone, as resist patterns need to be further miniaturized. It is becoming.

そこで、酸解離性保護基を有する繰り返し単位を含む共重合体に、酸により解離する架橋部位をその側鎖に導入したフォトレジストも検討されている(例えば特許文献1〜3等参照)。   Therefore, a photoresist in which a cross-linking site dissociated by an acid is introduced into a side chain of a copolymer containing a repeating unit having an acid-dissociable protecting group has also been studied (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

これは、酸触媒により架橋結合が切断されることによって、露光領域と未露光領域の間の溶解コントラストが向上するものであるが、該フォトレジストとしてのポリマーの重合は、ジアクリレートなどの2官能性単量体を使用し、高分子鎖の側鎖での架橋反応を伴うが故に、生成するポリマーの分子量分布が極めて大きいため溶解性が悪く、且つ、超高分子量のポリマーが生成しやすいため、酸で分解した後でもアルカリ現像液に溶解しにくい難溶解性の高分子量成分が存在し、この溶け残りによって、微細なパターン形成時に欠陥が生じるという問題があった。   This is because the dissolution contrast between the exposed region and the unexposed region is improved by cutting the cross-linking bond with an acid catalyst, but the polymerization of the polymer as the photoresist is difunctional such as diacrylate. Because the molecular weight distribution of the polymer to be produced is extremely large and the solubility is poor, and an ultra-high molecular weight polymer is likely to be produced. However, even after decomposition with an acid, there is a hardly soluble high molecular weight component that is difficult to dissolve in an alkaline developer, and there is a problem that a defect occurs when a fine pattern is formed due to this undissolved residue.

又、酸に不安定なアセタール骨格を有する架橋部位を高分子側鎖に有する架橋重合体をレジストポリマーとして使用する例(特許文献1)では、酸に対して非常に高感度であるがために保存安定性が悪いという傾向があると共に、前述したような溶解性の悪化、溶け残りが存在する傾向があった。   In addition, in the example (Patent Document 1) in which a cross-linked polymer having a cross-linked site having an acid-unstable acetal skeleton in the polymer side chain is used as a resist polymer, it is very sensitive to acid. There was a tendency that the storage stability was poor, and there was a tendency that the solubility was deteriorated and the undissolved residue was present as described above.

特開2001−98034号公報JP 2001-98034 A 特開2000−214587号公報JP 2000-214587 A 特開2001−106737号公報JP 2001-106737 A

本発明は前述した技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体製造の微細なパターン形成に用いられ、従来品を上回る高感度なポジ型感光性樹脂、その製造方法及び当該ポジ型感光性樹脂を含むレジスト組成物を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described technical background, and its object is to form a positive photosensitive resin that is used for fine pattern formation in semiconductor manufacturing and has a higher sensitivity than conventional products, its manufacturing method, and the present invention. An object of the present invention is to provide a resist composition containing a positive photosensitive resin.

上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を重合させることにより得られる共重合体であって、酸によって切断される結合を含む一般式(2)

(式中、R は単結合、又は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、R は互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表される多価チオールの存在下に重合して得られ、該多価チオールに由来すると共に、酸によって切断される結合を含む、一般式(1)

(式中、R は単結合、又は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、R は互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表されるアセタール構造を分子内に有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂である。
The invention according to claim 1, which has been made in order to solve the above problems, is a copolymer obtained by polymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond, which is cleaved by an acid. General formula (2) including a bond

(In the formula, R 1 represents a single bond, or a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and R 2 may be the same or different independently from each other, and may be a linear chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched hydrocarbon.)
General formula (1) obtained by polymerizing in the presence of a polyvalent thiol represented by formula (1), which is derived from the polyvalent thiol and contains a bond cleaved by an acid.

(In the formula, R 1 represents a single bond, or a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and R 2 may be the same or different independently from each other, and may be a linear chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched hydrocarbon.)
It is a positive photosensitive resin characterized by having an acetal structure represented by

請求項に記載の発明は、少なくともフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂である。 The invention according to claim 2 is the positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing at least a repeating unit having a phenolic hydroxyl group.

請求項に記載の発明は、少なくともフェノール性水酸基がアセタール化された繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂である。 The invention according to claim 3 is the positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer including a repeating unit in which at least a phenolic hydroxyl group is acetalized.

請求項に記載の発明は、少なくとも脂環式骨格を有する(メタ)アクリレート誘導体に由来する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂である。 The invention according to claim 4 is the positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing a repeating unit derived from at least a (meth) acrylate derivative having an alicyclic skeleton.

請求項に記載の発明は、少なくともラクトン骨格を有する(メタ)アクリレート誘導体に由来する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂である。 The invention according to claim 5 is the positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing at least a repeating unit derived from a (meth) acrylate derivative having a lactone skeleton.

請求項に記載の発明は、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を、一般式(2)

(式中、Rは単結合、又は、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、Rは互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表される多価チオールの存在下で重合させることを特徴とするポジ型感光性樹脂の製造方法である。
In the invention according to claim 6 , two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond are represented by the general formula (2).

(In the formula, R 1 is a single bond or represents a linear or branched hydrocarbon of from 1 to carbon atoms 5, R 2, independently of one another, may be identical or different, straight-chain of from 1 to 5 carbon or an branched hydrocarbon.)
And a method for producing a positive photosensitive resin, wherein the polymerization is carried out in the presence of a polyvalent thiol represented by the formula:

請求項に記載の発明は、少なくとも、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂と光酸発生剤とを含むことを特徴とするレジスト組成物である。 The invention according to claim 7 is a resist composition comprising at least the positive photosensitive resin according to any one of claims 1 to 5 and a photoacid generator.

請求項に記載の発明は、式

で表されることを特徴とする多価チオールである。
The invention according to claim 8 has the formula

It is a polyvalent thiol characterized by these.

ポジ型感光性樹脂の主鎖に酸解離性の構造を導入する試みは少なく、主鎖に酸解離性の構造を導入することにより、超高分子量成分の生成がなく、分子量分布が狭いポジ型感光性樹脂を得ることができる。又、このポジ型感光性樹脂を半導体リソグラフィーで使用することにより、不溶解成分に起因するディフェクトが少なくなり、大幅に感度を向上させることができる。   There are few attempts to introduce an acid-dissociable structure into the main chain of a positive-type photosensitive resin. By introducing an acid-dissociable structure into the main chain, there is no generation of ultra-high molecular weight components, and the positive type has a narrow molecular weight distribution. A photosensitive resin can be obtained. In addition, by using this positive photosensitive resin in semiconductor lithography, defects caused by insoluble components are reduced, and the sensitivity can be greatly improved.

本発明のポジ型感光性樹脂は、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を重合させることにより得られる共重合体であって、酸によって切断される結合を含む一般式(2)

で表される多価チオールの存在下に重合して得られ、該多価チオールに由来すると共に、酸によって切断される結合を含む、一般式(1)

で表されるアセタール構造を分子内に有してなることを特徴としている。
The positive photosensitive resin of the present invention is a copolymer obtained by polymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond, and has a general formula (2 )

General formula (1) obtained by polymerizing in the presence of a polyvalent thiol represented by formula (1), which is derived from the polyvalent thiol and contains a bond cleaved by an acid.

It is characterized by having an acetal structure represented by

上記式(1)及び(2)中、Rは単結合、又は、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、単結合以外の具体例としては、以下に示すような構造が挙げられるが、これらに限定されることはない。
In the above formulas (1) and (2) , R 1 represents a single bond or a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples other than the single bond include the following structures: However, it is not limited to these.

上記式(1)及び(2)中、Rは互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、具体例としては以下に示すような構造が挙げられるが、これらに限定されることはない。
In the above formulas (1) and (2) , R 2 may be the same or different independently of each other, and represents a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms . Specific examples are as follows. Examples include, but are not limited to, structures.

一方、本発明のポジ型感光性樹脂を製造する際に用いられる原料モノマーとしては、エチレン性二重結合を有する重合性化合物(モノマー)であれば特に限定されないが、少なくとも酸によって解離してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する構造を有する繰り返し単位(A)と、基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)とを必須成分とし、必要に応じ、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の構造を有する繰り返し単位(C)を含んで構成される。   On the other hand, the raw material monomer used in the production of the positive photosensitive resin of the present invention is not particularly limited as long as it is a polymerizable compound (monomer) having an ethylenic double bond. The repeating unit (A) having a structure that increases the solubility in the developer and the repeating unit (B) having a polar group for improving the adhesion to the substrate are essential components, and if necessary, a resist solvent or an alkaline developer. It is comprised including the repeating unit (C) which has a nonpolar structure in order to adjust the solubility to glycerol.

酸によって解離してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する構造を有する繰り返し単位(A)は、従来よりレジストとして一般的に用いられている構造を意味し、酸によって解離してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する構造を有するモノマーを重合させるか、アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性基を、酸解離性保護基で保護することにより得ることができる。   The repeating unit (A) having a structure that is dissociated by an acid and increases the solubility in an alkali developer means a structure that is conventionally used as a resist, and has a structure that is conventionally dissociated by an acid and has a solubility in an alkali developer. It can be obtained by polymerizing a monomer having an increasing structure or polymerizing a monomer having an alkali-soluble structure and then protecting the alkali-soluble group with an acid-dissociable protecting group.

酸によって解離してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する構造を有するモノマーとしては、アルカリ可溶性基を酸解離性保護基で保護した化合物を挙げることができ、例えば酸解離性保護基で保護されたフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシフルオロアルキル基を有する化合物等を挙げることができる。   Examples of the monomer having a structure that is dissociated by an acid to increase the solubility in an alkali developer include compounds in which an alkali-soluble group is protected with an acid-dissociable protecting group, such as a phenol protected with an acid-dissociable protecting group. And compounds having a functional hydroxyl group, a carboxyl group or a hydroxyfluoroalkyl group.

従って、このアルカリ可溶性基を含有する重合性化合物としては、具体的には例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン等のヒドロキシスチレン類;アクリル酸、メタクリル酸、トリフルオロメチルアクリル酸、5−ネルボルネン−2−カルボン酸、2−トリフルオロメチル−5−ノルボルネン−2−カルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメタク
リレート等のエチレン性二重結合を有するカルボン酸類;p−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)スチレン、2−(4−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルアクリレート、2−(4−(2−ヒドロキシ1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルアクリレート、5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)メチル−2−ノルボルネンなどのヒドロキシフルオロアルキル基を有する重合性化合物などを挙げることができる。
Accordingly, specific examples of the polymerizable compound containing an alkali-soluble group include hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and p-hydroxy-α-methylstyrene; acrylic acid and methacrylic acid. , Trifluoromethylacrylic acid, 5-nerbornene-2-carboxylic acid, 2-trifluoromethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid, carboxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] carboxylic acids having an ethylenic double bond such as dodecyl methacrylate; p- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) styrene, 2- ( 4- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl acrylate, 2- (4 -(2-hydroxy 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl trifluoromethyl acrylate, 5- ( Examples thereof include polymerizable compounds having a hydroxyfluoroalkyl group such as 2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) methyl-2-norbornene. it can.

酸解離性保護基としては、t−ブチル基、t−アミル基、1−メチル−1−シクロペンチル基、1−エチル−1−シクロペンチル基、1−メチル−1−シクロヘキシル基、1−エチル−1−シクロヘキシル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−プロピル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−エチル−
8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−メチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基、8−エチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基等の飽和炭化水素基;1−メトキシエチル基、2−エトキシエチ
ル基、1−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−t−ブトキシエ
チル基、1−シクロペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル基、1−メトキシメチル基、2−
エトキシメチル基、1−iso−プロポキシメチル基、1−n−ブトキシメチル基、1−t
−ブトキシメチル基、1−シクロペンチルオキシメチル基、1−シクロヘキシルオキシメチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシメチル基、t−ブトキシカ
ルボニル基等の含酸素炭化水素基等を挙げることができる。
Examples of the acid dissociable protecting group include t-butyl group, t-amyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, 1-ethyl-1 -Cyclohexyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 2-propyl-2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 8-methyl-8- Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-ethyl-
8-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-methyl-8-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanyl group, 8-ethyl-8-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7, 10 ] saturated hydrocarbon group such as dodecanyl group; 1-methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, 1-iso-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1-t-butoxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 2-
Ethoxymethyl group, 1-iso-propoxymethyl group, 1-n-butoxymethyl group, 1-t
Oxygenated carbonization such as -butoxymethyl group, 1-cyclopentyloxymethyl group, 1-cyclohexyloxymethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxymethyl group, t-butoxycarbonyl group A hydrogen group etc. can be mentioned.

アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性基を酸解離性保護基で保護する場合は、前記のアルカリ可溶性基を有する化合物をそのまま重合反応に用い、その後、酸触媒のもとでビニルエーテルやハロゲン化アルキルエーテルなどの化合物と反応させることにより、酸解離性保護基を導入することができる。反応に用いる酸触媒として例えば、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、強酸性イオン交換樹脂等を挙げることができる。   When a monomer having an alkali-soluble structure is polymerized and then the alkali-soluble group is protected with an acid-dissociable protecting group, the compound having the alkali-soluble group is used in the polymerization reaction as it is, and then the acid catalyst is used. An acid dissociable protecting group can be introduced by reacting with a compound such as vinyl ether or halogenated alkyl ether. Examples of the acid catalyst used in the reaction include p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, and strongly acidic ion exchange resin.

一方、基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)を与えるモノマーとしては、例えば、極性基としてフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシアルキル基を有する化合物などを挙げることができ、具体的には例えばアルカリ可溶性基を含有する重合性化合物として前記説明したヒドロキシスチレン類やエチレン性二重結合を有するカルボン酸類、ヒドロキシフルオロアルキル基を有する重合性化合物、及び、これらに更に極性基が置換したモノマーのほか、ノルボルネン環、テトラシクロドデセン環等の脂環構造に極性基が結合したモノマー等を挙げることができる。   On the other hand, examples of the monomer that gives the repeating unit (B) having a polar group for enhancing the adhesion to the substrate include compounds having a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or a hydroxyalkyl group as the polar group. Specifically, for example, as a polymerizable compound containing an alkali-soluble group, the above-described hydroxystyrenes, carboxylic acids having an ethylenic double bond, a polymerizable compound having a hydroxyfluoroalkyl group, and further, a polar group is present. In addition to the substituted monomer, a monomer in which a polar group is bonded to an alicyclic structure such as a norbornene ring or a tetracyclododecene ring can be used.

繰り返し単位(B)に導入される上記極性基としては、ラクトン構造を含むものが特に好ましく、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、1,3−シクロヘキサンカルボラクトン、2,6−ノルボルナンカルボラクトン、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、メバロン酸δ−ラクトン等のラク
トン構造を含む置換基を挙げることができる。又、ラクトン構造以外の極性基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシ−1
−アダマンチル基等のヒドロキシアルキル基等を挙げることができる。
As the polar group introduced into the repeating unit (B), those having a lactone structure are particularly preferred. For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, 1,3-cyclohexanecarbolactone, 2, Examples include substituents containing a lactone structure such as 6-norbornanecarbolactone, 4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one, and mevalonic acid δ-lactone. Examples of polar groups other than the lactone structure include hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, 3-hydroxy-1
-Hydroxyalkyl groups, such as an adamantyl group, etc. can be mentioned.

更に、必要に応じ含有される、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位(C)を与えるモノマーとしては、例えば、極性基を含まない置換又は非置換のアルキル基或いはアリール基、非極性の非酸解離性保護基で保護された極性基を有する化合物等を挙げることができ、具体的には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸、メタクリル酸、トリフルオロメチルアクリル酸、ノルボルネンカルボン酸、2−トリフルオロメチルノルボルネンカルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデ
シルメタクリレート等のエチレン性二重結合を有するカルボン酸に酸安定な非極性基が置換したエステル化合物;ノルボルネン、テトラシクロドデセン等のエチレン性二重結合を有する脂環式炭化水素化合物等を挙げることができる。又、前記カルボン酸にエステル置換する酸安定な非極性置換基の例としては、メチル基、エチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、2−ア
ダマンチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基等を挙げることが
できる。
Furthermore, as a monomer which gives a repeating unit (C) having a nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkali developer, which is contained as necessary, for example, a substitution not containing a polar group Or an unsubstituted alkyl group or aryl group, a compound having a polar group protected by a nonpolar non-acid-dissociable protecting group, and the like. Specific examples include styrene, α-methylstyrene, p -Styrenes such as methylstyrene; acrylic acid, methacrylic acid, trifluoromethylacrylic acid, norbornenecarboxylic acid, 2-trifluoromethylnorbornenecarboxylic acid, carboxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1,7,10 ] ester compounds in which acid-stable nonpolar groups are substituted on carboxylic acids having ethylenic double bonds such as dodecyl methacrylate; alicyclic carbons having ethylenic double bonds such as norbornene and tetracyclododecene A hydrogen compound etc. can be mentioned. Examples of acid-stable nonpolar substituents that are ester-substituted to the carboxylic acid include methyl group, ethyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, isobornyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl. Group, 2-adamantyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecyl group and the like.

これらのモノマーは、繰り返し単位(A)、(B)及び(C)のそれぞれについて1種
類若しくは2種類以上を混合して用いることができ、得られる本発明のポジ型感光性樹脂中の各繰り返し単位の組成比は、レジストとしての基本性能を損なわない範囲で選択することができる。即ち、一般に、繰り返し単位(A)は10〜70モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましい。又、繰り返し単位(B)の組成比は
、30〜90モル%であることが好ましく、40〜90モル%であることがより好ましいが、同一の極性基を有するモノマー単位については、70モル%以下とすることが好ましい。更に、繰り返し単位(C)の組成比は、0〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%の範囲で選択することが望ましい。
These monomers can be used by mixing one type or two or more types for each of the repeating units (A), (B) and (C), and each repeating unit in the resulting positive photosensitive resin of the present invention can be used. The composition ratio of units can be selected within a range that does not impair the basic performance as a resist. That is, in general, the repeating unit (A) is preferably 10 to 70 mol%, and more preferably 10 to 60 mol%. The composition ratio of the repeating unit (B) is preferably 30 to 90 mol%, more preferably 40 to 90 mol%, but for the monomer unit having the same polar group, 70 mol% The following is preferable. Furthermore, the composition ratio of the repeating unit (C) is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 0 to 40 mol%.

本発明のポジ型感光性樹脂では、高分子主鎖に含まれる、一般式(1)で表される多価チオールに由来する構造の含有量が少なすぎるとレジスト感度の向上効果が不十分となるので、当該構造の含有量は、樹脂中に含まれるモノマー単位の総数に対して0.1モル%以上とすることが好ましく、0.5モル%以上とすることがより好ましい。 In the positive photosensitive resin of the present invention, if the content of the structure derived from the polyvalent thiol represented by the general formula (1) contained in the polymer main chain is too small, the effect of improving the resist sensitivity is insufficient. Therefore, the content of the structure is preferably 0.1 mol% or more, and more preferably 0.5 mol% or more with respect to the total number of monomer units contained in the resin.

上記多価チオールに由来する構造の含有量を上記範囲にするためには、重合の際に、例えば後述する多価チオールの使用量を、原料モノマー100モルに対して0.1モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましい。尚、該多価チオールの使用量が多いほど、樹脂中の前記構造の含有量は多くなるが、一方で、得られる共重合体の分子量は小さくなるので、所望の平均分子量が得られる範囲で選択する。   In order to bring the content of the structure derived from the polyvalent thiol into the above range, the amount of the polyvalent thiol described later, for example, is 0.1 mol or more with respect to 100 mol of the raw material monomer in the polymerization. It is preferable that the amount be 0.5 mol or more. In addition, as the amount of the polyvalent thiol used increases, the content of the structure in the resin increases. On the other hand, the molecular weight of the obtained copolymer decreases, so that a desired average molecular weight can be obtained. select.

本発明のポジ型感光性樹脂の重量平均分子量は、高すぎると塗膜形成時に使用される溶剤や、アルカリ現像液への溶解性が低くなり、一方、低すぎると塗膜性能が悪くなることから、1000〜200000の範囲が好ましく、3000〜30000の範囲がより好ましい。   If the weight average molecular weight of the positive photosensitive resin of the present invention is too high, the solubility in a solvent or an alkali developer used at the time of coating film formation will be low, while if it is too low, the film performance will be poor. The range of 1000-200000 is preferable, and the range of 3000-30000 is more preferable.

次に本発明のポジ型感光性樹脂の製造方法について説明する。本発明のポジ型感光性樹脂は、エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を、下記一般式(2)で表される多価チオールの存在下で重合させることにより得られ、より具体的には、下記一般式(2)で表される多価チオールを、ラジカル重合における連鎖移動剤、又は、レドックス重合における重合開始剤として使用して製造することができる。

尚、式(2)中のR、R の定義は、前記式(1)又は(2)におけるそれらと同一であるので省略する。
Next, the manufacturing method of the positive photosensitive resin of this invention is demonstrated. The positive photosensitive resin of the present invention is obtained by polymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond in the presence of a polyvalent thiol represented by the following general formula (2), More specifically, the polyvalent thiol represented by the following general formula (2) can be used as a chain transfer agent in radical polymerization or a polymerization initiator in redox polymerization.

In addition, since the definition of R < 1 >, R < 2 > in Formula (2) is the same as those in the said Formula (1) or (2) , it abbreviate | omits.

上記式(2)で表される多価チオールの具体例を以下に示すが、本発明で使用する多価チオールがこれに限定されることはない。尚、以下に示す多価チオールは新規化合物である。
Specific examples of the polyvalent thiol represented by the above formula (2) are shown below, but the polyvalent thiol used in the present invention is not limited thereto. In addition, the polyvalent thiol shown below is a novel compound.

上記多価チオールを連鎖移動剤として使用し、本発明のポジ型感光性樹脂をラジカル重合によって製造する際に用いる重合開始剤としては、一般にラジカル発生剤として用いられるものであれば特に限定されないが、例えば2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物や、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物を単独若しくは混合して用いることができる。   The polymerization initiator used when the above polyvalent thiol is used as a chain transfer agent and the positive photosensitive resin of the present invention is produced by radical polymerization is not particularly limited as long as it is generally used as a radical generator. For example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbohydrate) Nitrile), azo compounds such as 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, Organic peroxides such as succinic peroxide and t-butylperoxy-2-ethylhexanoate Ku can be used as a mixture.

重合開始剤の使用量は、重合反応に用いる原料モノマーや、多価チオールの種類、量及び重合温度や重合溶媒の重合条件により異なるので一概に規定することはできないが、一般に、多価チオール1モルに対して0.01〜10モル、好ましくは0.1〜5モルの範囲から選択される。   The amount of the polymerization initiator used depends on the raw material monomer used in the polymerization reaction, the type and amount of the polyvalent thiol, the polymerization temperature, and the polymerization conditions of the polymerization solvent. It is selected from the range of 0.01 to 10 mol, preferably 0.1 to 5 mol, relative to mol.

一方、上記多価チオールを重合開始剤として使用し、本発明のポジ型感光性樹脂をレドックス重合によって製造する際に用いる重合促進剤としては、例えば、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等の金属塩又は金属錯体を単独若しくは混合して用いることができ、特に、イオン化ポテンシャルギャップが大きいバナジウムの金属塩又は金属錯体が好ましい。バナジウムの金属塩又は金属錯体としては、例えば、ナフテン酸バナジウム、ステアリン酸バナジル、V(acac)3、VO(acac)2等が挙げられる。 On the other hand, as the polymerization accelerator used when the above polyvalent thiol is used as a polymerization initiator and the positive photosensitive resin of the present invention is produced by redox polymerization, for example, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel Such metal salts or metal complexes such as vanadium can be used alone or in combination, and a vanadium metal salt or metal complex having a large ionization potential gap is particularly preferable. Examples of the metal salt or metal complex of vanadium include vanadium naphthenate, vanadyl stearate, V (acac) 3 , and VO (acac) 2 .

重合促進剤の使用量は、重合反応に用いる原料モノマーや、多価チオールの種類、量及び重合温度や重合溶媒等の重合条件により異なるので一概に規定することはできないが、一般に、多価チオール1モルに対して0.0001〜1モル、好ましくは0.001〜0.1モルの範囲から選択される。   The amount of polymerization accelerator used varies depending on the raw material monomer used in the polymerization reaction, the type and amount of the polyvalent thiol, and the polymerization conditions such as the polymerization temperature and the polymerization solvent. It is selected from the range of 0.0001 to 1 mol, preferably 0.001 to 0.1 mol, relative to 1 mol.

本発明のポジ型感光性樹脂を製造する際の重合方法としては溶液重合が好ましく、原料モノマー等を重合溶媒に溶解した状態で重合させることが好ましい。この溶液重合は、例えば、全てのモノマー、開始剤、連鎖移動剤等を重合溶媒に溶解して重合温度に加熱するいわゆる一括重合法や、モノマー、開始剤、連鎖移動剤等の一部若しくは全てを重合温度に加熱した重合系内に滴下するいわゆる滴下重合法などにより実施することができる。   As a polymerization method for producing the positive photosensitive resin of the present invention, solution polymerization is preferable, and it is preferable to perform polymerization in a state where raw material monomers and the like are dissolved in a polymerization solvent. This solution polymerization is, for example, a so-called batch polymerization method in which all monomers, initiators, chain transfer agents, etc. are dissolved in a polymerization solvent and heated to the polymerization temperature, or some or all of monomers, initiators, chain transfer agents, etc. Can be carried out by a so-called drop polymerization method or the like in which the solution is dropped into a polymerization system heated to the polymerization temperature.

重合反応に用いる溶媒としては、原料モノマー、得られた感光性樹脂、重合開始剤及び連鎖移動剤等を安定して溶解しうる溶媒であれば特に制限されない。重合溶媒の具体な例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、グライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等のエーテルエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができ、これらを単独又は混合して用いることができる。   The solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as it is a solvent that can stably dissolve the raw material monomer, the obtained photosensitive resin, the polymerization initiator, the chain transfer agent, and the like. Specific examples of the polymerization solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl amyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, glyme, and propylene glycol monomethyl ether; esters such as ethyl acetate and ethyl lactate; propylene glycol methyl ether Examples thereof include ether esters such as acetate and lactones such as γ-butyrolactone, and these can be used alone or in combination.

重合溶媒の使用量には特に制限はないが、通常、モノマー1重量部に対して0.5〜20重量部、好ましくは1〜10重量部であって、溶媒の使用量があまりに少なすぎるとモノマー又は感光性樹脂が析出する場合があり、多すぎると重合反応の速度が不十分となる場合がある。又、重合の反応条件は特に制限されないが、一般に反応温度は60℃〜100℃程度、反応時間は1時間〜20時間程度が好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of a polymerization solvent, Usually, it is 0.5-20 weight part with respect to 1 weight part of monomers, Preferably it is 1-10 weight part, Comprising: When the usage-amount of a solvent is too little, A monomer or photosensitive resin may precipitate, and when too much, the rate of a polymerization reaction may become inadequate. The polymerization reaction conditions are not particularly limited, but in general, the reaction temperature is preferably about 60 ° C to 100 ° C, and the reaction time is preferably about 1 hour to 20 hours.

上記重合反応により得られた本発明のポジ型感光性樹脂は、重合反応液を貧溶媒単独、若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒に滴下して析出させ、更に必要に応じて洗浄することにより、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらの反応残渣物等の不要物を除去し、精製することができる。貧溶媒としては、得られた感光性樹脂が溶解しない溶媒であれば特に制限されないが、例えば、水やメタノール、イソプロパノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素類等を単独もしくは混合して用いることができる。又、良溶媒としては、モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらの反応残渣物が溶解する溶媒であれば特に制限されないが、製造工程の管理上、重合溶媒と同じものが好ましい。   The positive photosensitive resin of the present invention obtained by the above polymerization reaction is deposited by dropping the polymerization reaction solution into a poor solvent alone or a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent, and further washing as necessary. , Unreacted monomers, oligomers, polymerization initiators, chain transfer agents, and these reaction residues can be removed and purified. The poor solvent is not particularly limited as long as the obtained photosensitive resin does not dissolve in the solvent. For example, water, alcohols such as methanol and isopropanol, saturated hydrocarbons such as hexane and heptane, etc. may be used alone or in combination. Can be used. The good solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which a monomer, an oligomer, a polymerization initiator, a chain transfer agent, and these reaction residues are dissolved, but the same solvent as the polymerization solvent is preferable in terms of management of the production process.

又、精製後の感光性樹脂には精製時に用いた溶媒が含まれているため、減圧乾燥したのちレジスト用の溶媒に溶解するか、若しくはそのままレジスト用の溶媒ないし重合溶媒等の良溶媒に一旦溶解した後、必要に応じてレジスト用の溶媒を供給しながら、その他の溶媒を減圧下で留去するなどしてレジスト用の溶液とすることができる。   In addition, the purified photosensitive resin contains the solvent used at the time of purification, and therefore, after drying under reduced pressure, it is dissolved in a resist solvent or directly as it is in a good solvent such as a resist solvent or a polymerization solvent. After dissolution, the resist solution can be prepared by, for example, distilling off other solvents under reduced pressure while supplying the resist solvent as necessary.

上記レジスト用の溶媒としては、感光性樹脂を溶解するものであれば特に制限されないが、通常、沸点、半導体基板やその他の塗布膜への影響、リソグラフィーに用いられる放射線の吸収を勘案して選択される。レジスト用に一般的に用いられる溶媒の例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルアミルケトン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン等の溶媒が挙げられる。溶媒の使用量は特に制限されないが、通常、感光性樹脂1重量部に対して1重量部〜20重量部の範囲である。   The solvent for the resist is not particularly limited as long as it dissolves the photosensitive resin, but is usually selected in consideration of the boiling point, the influence on the semiconductor substrate and other coating films, and the absorption of radiation used in lithography. Is done. Examples of solvents generally used for resists include solvents such as propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl amyl ketone, γ-butyrolactone, and cyclohexanone. Although the usage-amount of a solvent is not restrict | limited in particular, Usually, it is the range of 1 weight part-20 weight part with respect to 1 weight part of photosensitive resin.

本発明のポジ型感光性樹脂をレジストとして用いる場合は、上記溶液に、光酸発生剤、及び、放射線に暴露されない部分への酸の拡散を防止するための含窒素化合物等の酸拡散制御剤を添加して、レジスト組成物に仕上げることができる。光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物等、一般的にレジスト用原料として使用されているものを用いることができる。又、レジスト組成物には、更に必要に応じて、溶解抑止剤、増感剤、染料等レジスト用添加剤として慣用されている化合物を添加することができる。   When the positive photosensitive resin of the present invention is used as a resist, a photoacid generator and an acid diffusion control agent such as a nitrogen-containing compound for preventing acid diffusion to a portion not exposed to radiation in the solution. Can be added to finish the resist composition. As the photoacid generator, those generally used as a resist raw material such as an onium salt compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, a sulfonimide compound, and a disulfonyldiazomethane compound can be used. In addition, compounds that are commonly used as resist additives such as dissolution inhibitors, sensitizers, and dyes can be added to the resist composition as necessary.

レジスト組成物中の各成分(レジスト溶媒を除く)の配合比は特に制限されないが、一般に、感光性樹脂濃度10〜50質量%、感放射線性酸発生剤0.1〜10質量%、酸拡
散制御剤0.001〜10質量%の範囲から選択される。
The compounding ratio of each component (excluding the resist solvent) in the resist composition is not particularly limited, but in general, the photosensitive resin concentration is 10 to 50% by mass, the radiation sensitive acid generator is 0.1 to 10% by mass, and the acid diffusion. It is selected from the range of 0.001 to 10% by mass of the control agent.

次に、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、得られた感光性樹脂の平均共重合組成は13C−NMRの測定結果により求めた。又、重量平均分子量Mw及び分散度Mw/Mnはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定結果より求めた。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is further demonstrated, this invention is not limited to these Examples. In addition, the average copolymer composition of the obtained photosensitive resin was calculated | required by the measurement result of 13 C-NMR. The weight average molecular weight Mw and the degree of dispersion Mw / Mn were determined from the measurement results of gel permeation chromatography (GPC).

酸によって切断される結合を有する3価以上の多価チオール(3-[1,2,2-トリス-(3-メ
ルカプト-プロポキシ)-エトキシ]-プロパン-1-チオール、以下TeM12という)の合成

500ccの三口フラスコに3-(1,2,2-トリス-アリロキシ-エトキシ)-プロペン50g、2-ブタノン125gを仕込み、この三口フラスコに冷却管、温度計を取り付け、10分間撹
拌を行った後、オイルバスに浸け80℃まで加熱した。加熱した反応液にチオ酢酸90g、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル5gの混合物を3時間かけて滴下し、80℃を維持して9時間撹拌、熟成を行った。その後、反応液からエバポレーターで2-ブタノン、チオ酢酸
を除去すると、反応液は135g得られた。この反応液を1Lの三口フラスコに移し、メ
タノール500g、20%水酸化ナトリウム水溶液56gを投入し、10分間撹拌を行ったのちオイルバスに浸け、油温80℃で1.5時間反応を行った。反応後、2N塩酸14
3gで中和した後、反応液をトルエンで抽出した。その後、抽出液からエバポレーターでトルエンを留去させ、酸によって切断される結合を有する3価以上の多価チオール(TeM12)50.5g(収率66%)を得た。
Synthesis of trivalent or more polyvalent thiol (3- [1,2,2-tris- (3-mercapto-propoxy) -ethoxy] -propane-1-thiol, hereinafter referred to as TeM12) having a bond cleaved by acid

A 500 cc three-necked flask was charged with 50 g of 3- (1,2,2-tris-allyloxy-ethoxy) -propene and 125 g of 2-butanone, and a cooling tube and a thermometer were attached to the three-necked flask and stirred for 10 minutes. Soaked in an oil bath and heated to 80 ° C. A mixture of 90 g of thioacetic acid and 5 g of 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl was added dropwise to the heated reaction solution over 3 hours, and the mixture was stirred and aged for 9 hours while maintaining 80 ° C. Thereafter, 2-butanone and thioacetic acid were removed from the reaction solution with an evaporator to obtain 135 g of a reaction solution. This reaction solution was transferred to a 1 L three-necked flask, 500 g of methanol and 56 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution were added, stirred for 10 minutes, immersed in an oil bath, and reacted at an oil temperature of 80 ° C. for 1.5 hours. . After the reaction, 2N hydrochloric acid 14
After neutralizing with 3 g, the reaction solution was extracted with toluene. Thereafter, toluene was distilled off from the extract with an evaporator to obtain 50.5 g (yield: 66%) of a trivalent or higher polyvalent thiol (TeM12) having a bond cleaved by an acid.

得られた多価チオール(TeM12)について、1H-NMR(溶媒:重クロロホルム)を測定
した結果、以下に示す構造式中のプロトンa:4.35ppm、b:3.72ppm、c:1.90ppm、d:2.65ppm、e:6.39ppmにピークが認められ、13C-NMRを測定した結果、以下に示す構造式中の炭素a:102ppm、b:65ppm、c:34ppm、d:21ppmにピークが認められ、得られた多価チオール(TeM12)が上記構造を有するの化合物であることが同定された。1H-NMRのチャートを図1に、13C-NMRのチャートを図2にそれぞれ示す。
As a result of measuring 1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform) for the obtained polyvalent thiol (TeM12), protons in the structural formulas shown below: 4.35 ppm, b: 3.72 ppm, c: 1.90 ppm, d : Peaks were observed at 2.65 ppm, e: 6.39 ppm, and 13 C-NMR was measured. As a result, peaks were observed at carbon a: 102 ppm, b: 65 ppm, c: 34 ppm, d: 21 ppm in the structural formula shown below. And the obtained polyvalent thiol (TeM12) was identified as a compound having the above structure. The 1 H-NMR chart is shown in FIG. 1, and the 13 C-NMR chart is shown in FIG.

実施例1
酸によって切断される部位を主鎖に有するポリ(p−ヒドロキシスチレン−co−p−スチレン−co−t−ブチルアクリレート)の合成

100ccの3ツ口フラスコに、p−エチルフェノールを脱水素して得られる粗p−ヒドロキシスチレン{p−ヒドロキシスチレン(以下PHSという)23重量部、p−エチルフ
ェノール45重量部、メタノール22重量部、水10重量部}10.3g、スチレン0.56g、t-ブチルアクリレート(以下TBAという)1.23g、TeM120.69g、ジメ
チル−2,2’−アゾビスイソブチレート(以下MAIBという)0.25gを仕込み、室温で20分間攪拌して完全に溶解させた。この3ツ口フラスコに冷却管を取り付け、80℃に加熱したオイルバスに浸けて6時間攪拌した後、室温まで冷却した。得られた重合液を70gのトルエンに投入してポリマー(本発明のポジ型感光性樹脂)を析出させ、上澄み液をデカンテーションした。その後、4.5gのアセトンでポリマーを再溶解して、再度70gのトルエンでポリマーを析出させ、上澄み液をデカンテーションした。この操作をもう一度行った後、再度4.5gのアセトンでポリマーを再溶解し、100gのヘキサンでポリマーを析出させて上澄み液をデカンテーションした。得られたモチ状の沈殿物を60℃、10torrで3日間減圧乾燥させて、淡黄色のポリマー粉体5gを得た。得られたポ
リマー中のジチオール含有量、平均共重合組成、重量平均分子量及び多分散度を表1に示す。
Example 1
Synthesis of poly (p-hydroxystyrene-co-p-styrene-co-t-butyl acrylate) having a site cleaved by acid in the main chain

Crude p-hydroxystyrene {p-hydroxystyrene (hereinafter referred to as PHS) 23 parts by weight, p-ethylphenol 45 parts by weight, methanol 22 parts by weight obtained by dehydrogenating p-ethylphenol in a 100 cc three-necked flask , 10 parts by weight of water} 10.3 g, 0.56 g of styrene, 1.23 g of t-butyl acrylate (hereinafter referred to as TBA), 120.69 g of TeM, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (hereinafter referred to as MAIB) 0 .25 g was charged and stirred at room temperature for 20 minutes to completely dissolve. A cooling tube was attached to the three-necked flask, immersed in an oil bath heated to 80 ° C., stirred for 6 hours, and then cooled to room temperature. The obtained polymerization liquid was put into 70 g of toluene to precipitate a polymer (positive photosensitive resin of the present invention), and the supernatant liquid was decanted. Thereafter, the polymer was redissolved with 4.5 g of acetone, the polymer was precipitated again with 70 g of toluene, and the supernatant was decanted. After this operation was performed once again, the polymer was redissolved again with 4.5 g of acetone, the polymer was precipitated with 100 g of hexane, and the supernatant was decanted. The obtained sticky precipitate was dried under reduced pressure at 60 ° C. and 10 torr for 3 days to obtain 5 g of a pale yellow polymer powder. Table 1 shows the dithiol content, average copolymer composition, weight average molecular weight, and polydispersity in the polymer obtained.

実施例2
酸によって切断される部位を主鎖に有するポリ(γ−ブチロラクトン−2−イルメタクリレート−co−メチルアダマンチルメタクリレート)の合成

100ccの3ツ口フラスコにγ−ブチロラクトン−2−イルメタクリレート(以下GBM
という)6.01g、メチルアダマンチルメタクリレート(以下MAMという)8.28g
、メチルエチルケトン14.29g、TeM12 1.34g、MAIB0.19gを投入し、室
温で20分間攪拌して完全に溶解させた。この3ツ口フラスコに冷却管を取り付け、80℃に加熱したオイルバスに浸けて6時間攪拌した後、室温まで冷却した。得られた重合液を120gのメタノールに投入してポリマー(本発明のポジ型感光性樹脂)を析出させ、保留粒子1ミクロンのろ紙でろ過した。得られたウェットケーキ状のポリマーを120g
のメタノールに投入し、攪拌洗浄してメタノールを濾別した。これを2回行った後、60℃、10torrで3日間乾燥して、10.5gの白色ポリマーを得た。得られたポリマー中のジチオール含有量、平均共重合組成、重量平均分子量及び多分散度を表1に示す。
Example 2
Synthesis of poly (γ-butyrolactone-2-yl methacrylate-co-methyladamantyl methacrylate) having a site cleaved by acid in the main chain

In a 100cc three-necked flask, γ-butyrolactone-2-yl methacrylate (GBM)
6.01 g, methyl adamantyl methacrylate (hereinafter referred to as MAM) 8.28 g
Then, 14.29 g of methyl ethyl ketone, 1.34 g of TeM12, and 0.19 g of MAIB were added and stirred at room temperature for 20 minutes for complete dissolution. A cooling tube was attached to the three-necked flask, immersed in an oil bath heated to 80 ° C., stirred for 6 hours, and then cooled to room temperature. The obtained polymerization solution was put into 120 g of methanol to precipitate a polymer (positive type photosensitive resin of the present invention), and filtered through a filter paper having 1 micron retained particles. 120 g of the obtained wet cake polymer
Was added to methanol, washed with stirring, and methanol was filtered off. This was performed twice and then dried at 60 ° C. and 10 torr for 3 days to obtain 10.5 g of a white polymer. Table 1 shows the dithiol content, average copolymer composition, weight average molecular weight, and polydispersity in the polymer obtained.

比較例1
酸によって切断される部位を主鎖に有さないポリ(p−ヒドロキシストレン−co−p−スチレン−co−t−ブチルアクリレートの合成

連鎖移動剤として3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール(DOODT)0.24
gに変更した以外は実施例1と同様な方法でポリマーを7g合成した。得られたポリマー中のDOODT含有量、平均共重合組成、重量平均分子量及び多分散度を表1に示す。
Comparative Example 1
Synthesis of poly (p-hydroxystrene-co-p-styrene-co-t-butyl acrylate having no sites cleaved by acid in the main chain

3,6-Dioxa-1,8-octanedithiol (DOODT) 0.24 as chain transfer agent
Except for changing to g, 7 g of a polymer was synthesized in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the DOODT content, average copolymer composition, weight average molecular weight, and polydispersity in the polymer obtained.

比較例2
酸によって切断される部位を主鎖に有さないポリ(γ−ブチロラクトン−2−イルメタクリレート−co−メチルアダマンチルメタクリレート)の合成

連鎖移動剤としてDOODT0.22gに変更した以外は実施例2と同様な方法でポリマー
を4g合成した。得られたポリマー中のDOODT含有量、平均共重合組成、重量平均分子量
及び多分散度を表1に示す。
Comparative Example 2
Synthesis of poly (γ-butyrolactone-2-yl methacrylate-co-methyladamantyl methacrylate) which does not have a main chain at the site cleaved by acid

4 g of a polymer was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the chain transfer agent was changed to 0.22 g of DOODT. Table 1 shows the DOODT content, average copolymer composition, weight average molecular weight, and polydispersity in the polymer obtained.

実施例3
レジストの感度評価
下記の組成からなるレジスト組成物を調整した。
実施例1で得たポリマー1g及び光酸発生剤(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミジルトリフルオロメタンスルホネート)0.01gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5.8gに溶解し、次いで、0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターを用い濾過することによってレジスト組成物を調整した。次に、予めヘキサメチルジシラザン処理してある直径100mmのシリコンウェハーに上記レジストをスピンコート塗布し、130℃、60秒間ホットプレート上でベーキングを行い、膜厚0.6μmの薄膜を形成した。そして、この成膜したウェハーを密着型露光実験機中に静置し、石英板上にクロムでパターンを描いたマスクをレジスト膜上に密着させ、そのマスクを通して248nmの紫外線を照射した。その後すぐさま150℃、60秒間ホットプレート上でポストベークし、液温23℃の0.26mol/lのテトラアンモニウムハイドロキサイド
(TMAH)水溶液で30秒間浸漬法による現像を行い、続けて60秒間純水でリンス処理を行った。この結果、レジスト膜の露光部分のみが現像液に溶解除去されたポジ型のパターンが得られた。同様にして実施例2、及び、比較例1、2で得た樹脂を用いたレジストについても評価を行った。詳細を表2に示す。
Example 3
Resist sensitivity evaluation A resist composition having the following composition was prepared.
1 g of the polymer obtained in Example 1 and 0.01 g of a photoacid generator (5-norbornene-2,3-dicarboxyimidyl trifluoromethanesulfonate) were dissolved in 5.8 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, The resist composition was prepared by filtration using a 2 μm Teflon (registered trademark) filter. Next, the resist was spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 100 mm, which had been previously treated with hexamethyldisilazane, and baked on a hot plate at 130 ° C. for 60 seconds to form a thin film having a thickness of 0.6 μm. Then, this formed wafer was allowed to stand in a contact type exposure experimental machine, a mask having a pattern drawn with chromium on a quartz plate was brought into close contact with the resist film, and ultraviolet rays of 248 nm were irradiated through the mask. Immediately after that, it was post-baked on a hot plate at 150 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous 0.26 mol / l tetraammonium hydroxide (TMAH) solution at a liquid temperature of 23 ° C. for 30 seconds, and then pure for 60 seconds. A rinse treatment was performed with water. As a result, a positive pattern in which only the exposed portion of the resist film was dissolved and removed in the developer was obtained. Similarly, the resists using the resins obtained in Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 were also evaluated. Details are shown in Table 2.

表2の結果から明らかなように、実施例で得た主鎖が酸によって切断する樹脂を含むレジストは、主鎖が酸によって切断されない樹脂を含むレジストと比較して、レジスト感度が大幅に改善されている。   As is clear from the results in Table 2, the resist containing a resin whose main chain is cleaved by an acid obtained in Examples has a significantly improved resist sensitivity compared to a resist containing a resin whose main chain is not cleaved by an acid. Has been.

酸によって切断される結合を有する3価以上の多価チオールの一例の1H-NMRのチャートである。 1 is a 1 H-NMR chart of an example of a trivalent or higher polyvalent thiol having a bond cleaved by an acid. 酸によって切断される結合を有する3価以上の多価チオールの一例の13C-NMRのチャートである。It is a 13 C-NMR chart of an example of a trivalent or higher polyvalent thiol having a bond cleaved by an acid.

Claims (8)

エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を重合させることにより得られる共重合体であって、酸によって切断される結合を含む一般式(2)

(式中、R は単結合、又は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、R は互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表される多価チオールの存在下に重合して得られ、該多価チオールに由来すると共に、酸によって切断される結合を含む、一般式(1)

(式中、R は単結合、又は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、R は互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜5の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表されるアセタール構造を分子内に有してなることを特徴とするポジ型感光性樹脂。
A copolymer obtained by polymerizing two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond, which contains a bond that is cleaved by an acid (2)

(In the formula, R 1 represents a single bond, or a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and R 2 may be the same or different independently from each other, and may be a linear chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched hydrocarbon.)
General formula (1) obtained by polymerizing in the presence of a polyvalent thiol represented by formula (1), which is derived from the polyvalent thiol and contains a bond cleaved by an acid.

(In the formula, R 1 represents a single bond, or a linear or branched hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and R 2 may be the same or different independently from each other, and may be a linear chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched hydrocarbon.)
A positive photosensitive resin comprising an acetal structure represented by the formula:
少なくともフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂。 The positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing a repeating unit having at least a phenolic hydroxyl group. 少なくともフェノール性水酸基がアセタール化された繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂。 The positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing a repeating unit in which at least a phenolic hydroxyl group is acetalized. 少なくとも脂環式骨格を有する(メタ)アクリレート誘導体に由来する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂。 The positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing a repeating unit derived from a (meth) acrylate derivative having at least an alicyclic skeleton. 少なくともラクトン骨格を有する(メタ)アクリレート誘導体に由来する繰り返し単位を含む共重合体である請求項に記載のポジ型感光性樹脂。 The positive photosensitive resin according to claim 1 , which is a copolymer containing at least a repeating unit derived from a (meth) acrylate derivative having a lactone skeleton. エチレン性二重結合を有する2種以上の重合性化合物を、一般式(2)

(式中、Rは単結合、又は、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示し、Rは互いに独立に、同一又は異なってもよく、炭素数1〜の直鎖又は分岐の炭化水素を示す。)
で表される多価チオールの存在下で重合させることを特徴とするポジ型感光性樹脂の製造方法。
Two or more polymerizable compounds having an ethylenic double bond are represented by the general formula (2)

(In the formula, R 1 is a single bond or represents a linear or branched hydrocarbon of from 1 to carbon atoms 5, R 2, independently of one another, may be identical or different, straight-chain of from 1 to 5 carbon or an branched hydrocarbon.)
A method for producing a positive photosensitive resin, wherein polymerization is carried out in the presence of a polyvalent thiol represented by the formula:
少なくとも、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂と光酸発生剤とを含むことを特徴とするレジスト組成物。 A resist composition comprising at least the positive photosensitive resin according to any one of claims 1 to 5 and a photoacid generator.

で表されることを特徴とする多価チオール。
formula

The polyvalent thiol characterized by these.
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