JP4347209B2 - Method for forming resist pattern - Google Patents

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本発明はレジストパターンの形成方法に関するものである。   The present invention relates to a resist pattern forming method.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、極紫外線やX線などについても検討が行われている。
また、微細な寸法のパターンを再現可能な高解像性の条件を満たすレジスト材料の1つとして、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤を含有する化学増幅型レジスト組成物が知られている。化学増幅型レジスト組成物には、アルカリ可溶性樹脂と酸発生剤と架橋剤とを含有するネガ型と、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂と酸発生剤とを含有するポジ型とがある。
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology. As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but at present, mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. Further, F 2 excimer laser having a shorter wavelength than these excimer lasers, electron beams, also consider such extreme ultraviolet radiation and X-rays have been made.
In addition, as one of the resist materials that satisfy the high resolution conditions that can reproduce patterns with fine dimensions, it contains a base resin whose alkali solubility changes due to the action of acid and an acid generator that generates acid upon exposure. A chemically amplified resist composition is known. The chemically amplified resist composition includes a negative type containing an alkali-soluble resin, an acid generator and a cross-linking agent, and a positive type containing a resin whose acid solubility is increased by the action of an acid and an acid generator. .

例えばArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用されるレジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸から誘導される構成単位等を有する樹脂(アクリル系樹脂)が主流となっている(特許文献1等)。   For example, as a resist base resin used in ArF excimer laser lithography or the like, a resin (acrylic resin) having a structural unit derived from (meth) acrylic acid is mainly used because of excellent transparency near 193 nm. (Patent Document 1 etc.).

そして、この様な化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する際には、例えばレジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成する工程、前記レジスト層を選択的露光する工程、露光後加熱処理(PEB処理)する工程、前記レジスト層を現像してレジストパターンを形成する工程を行う。
また、レジストパターンの形成においては、例えばひとつの基板上にライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭い密パターンと、隣接するパターンの間隔が広い疎パターンとを形成する場合がある。
And when forming a resist pattern using such a chemically amplified resist composition, for example, a step of forming a resist layer on a substrate using a resist composition, a step of selectively exposing the resist layer, A post-exposure heat treatment (PEB treatment) step and a step of developing the resist layer to form a resist pattern are performed.
In forming a resist pattern, for example, when forming a pattern such as a line or hole on a single substrate, a dense pattern with a narrow interval between adjacent patterns and a sparse pattern with a wide interval between adjacent patterns May form.

近年、デバイスの複雑化、高密度化に伴い、この様に異なるパターンをひとつの基板上に精度よく形成することが求められている。
しかし、従来のレジストパターンの形成においては疎パターンを形成する際の焦点深度幅(DOF)が、密パターンを形成する際のDOFに対して、狭くなる傾向があるという問題があった。
In recent years, with the increasing complexity and density of devices, it is required to form such different patterns with high accuracy on a single substrate.
However, the conventional resist pattern formation has a problem that the depth of focus (DOF) when forming a sparse pattern tends to be narrower than the DOF when forming a dense pattern.

そこで、特許文献2には、例えば密パターンを形成した第1のレジスト層(下層)の上に、第2のレジスト層(上層)を積層して前記密パターンを埋め込み、ついでこの上層に前記密パターンとは異なるパターンを形成して、下層の密パターンの一部を露出させ、かつ残りの密パターンを埋め込んだ状態とする技術が開示されている。すなわち、上層のパターンは、下層に形成された密パターンの一部を埋め込む様に形成する。
例えば上層のパターンは下層に形成されたパターンよりも大きなサイズで形成する。例えば上下層にホールパターンを形成する場合、上層には、下層の密パターンに形成されるホールの直径より大きいパターンを形成し、かつこれら上下層のホールパターンが連結する様に形成する。すると、上層のホールパターンが形成された範囲においては、下層の密パターンを露出させることができる。そして、上層を除去しない範囲においては、下層の密パターンの一部が埋め込まれた状態となる。
この様にすると、基板の上の一部には、下層に形成されたパターンと、これに連続する上層に形成されたパターンとからなる疎パターンが形成される。すなわち、このパターンにおいては、その下層に形成された密パターンを利用しているため、基板に接触する下層のパターンが所望のサイズで形成され、かつDOF特性を満足した疎パターンが得られる。
この様にしてひとつの基板の上に、密パターンと疎パターンとが混在するレジストパターンを形成できる。
その結果、密パターンと疎パターンのDOF特性のばらつきによる問題を抑制することができる。
特開2003−167347号公報 米国公開公報US2003−0104319A1
Therefore, in Patent Document 2, for example, a second resist layer (upper layer) is stacked on a first resist layer (lower layer) on which a dense pattern is formed, and the dense pattern is embedded, and then the dense pattern is embedded in the upper layer. A technique is disclosed in which a pattern different from the pattern is formed so that a part of the dense pattern in the lower layer is exposed and the remaining dense pattern is embedded. That is, the upper layer pattern is formed so as to embed a part of the dense pattern formed in the lower layer.
For example, the upper layer pattern is formed in a larger size than the pattern formed in the lower layer. For example, when hole patterns are formed in the upper and lower layers, a pattern larger than the diameter of holes formed in the lower dense pattern is formed in the upper layer, and the hole patterns in the upper and lower layers are connected. Then, in the range where the upper hole pattern is formed, the lower dense pattern can be exposed. And in the range which does not remove an upper layer, it will be in the state where a part of dense pattern of the lower layer was embedded.
In this way, a sparse pattern composed of a pattern formed in the lower layer and a pattern formed in the upper layer continuous with the pattern is formed on a part of the substrate. That is, since this pattern uses a dense pattern formed in the lower layer, a lower layer pattern in contact with the substrate is formed in a desired size, and a sparse pattern satisfying the DOF characteristics can be obtained.
In this way, a resist pattern in which a dense pattern and a sparse pattern are mixed can be formed on one substrate.
As a result, problems due to variations in the DOF characteristics between the dense pattern and the sparse pattern can be suppressed.
JP 2003-167347 A US Publication No. US2003-0104319A1

しかしながら、上述の下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法においては、上下層の界面でミキシングが生じるという問題がある。ミキシングとは、両方のレジスト層が溶解し合う現象をいう。   However, in the resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in the lower layer and a pattern different from the lower layer is formed in the upper layer, there is a problem that mixing occurs at the interface between the upper and lower layers. Mixing refers to a phenomenon in which both resist layers are dissolved.

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターンの形成方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a resist pattern forming method capable of suppressing mixing in a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower layer and a pattern different from the lower layer is formed in an upper layer. This is the issue.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
第1の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第2の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第3の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第4の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
A first aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i) to (ii) below (i) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed to form a first resist layer. Step (ii) forming a latent image portion of a dense pattern After applying a second positive resist composition on the first resist layer to form a second resist layer and selectively exposing, Simultaneously developing the first resist layer and the second resist layer to remove a part of the latent image portion of the dense pattern and to expose a part of the dense pattern;
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A feature is a method of forming a resist pattern.
The second aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed, developed, and then developed. Step (ii ′) of forming a dense pattern on the first resist layer A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern and form a second resist layer And selectively exposing and developing to remove a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern and to expose a part of the dense pattern,
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A feature is a method of forming a resist pattern.
A third aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i) to (ii) below
(I) A step of forming a first resist layer on a substrate using a first positive resist composition and selectively exposing to form a latent image portion having a dense pattern on the first resist layer.
(Ii) A second positive resist composition is applied onto the first resist layer to form a second resist layer, and after selective exposure, the first resist layer and the second resist layer Simultaneously developing the resist layer to remove part of the latent image portion of the dense pattern and exposing part of the dense pattern
Including
The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method is used.
A fourth aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
The following steps (i ′) to (ii ′)
(I ′) a step of forming a first resist layer on the substrate using the first positive resist composition, selectively exposing, and developing to form a dense pattern in the first resist layer
(Ii ′) A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern, and a second resist layer is formed, selectively exposed, and developed. Removing a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern to expose a part of the dense pattern
Including
The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method is used.

なお、「露光」とは光の照射のみならず、電子線の照射等の放射線の照射全体を包括する概念とする。   Note that the term “exposure” includes not only light irradiation but also general irradiation of radiation such as electron beam irradiation.

本発明においては、下層に密パターンを形成し、上層にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターン形成方法を提供することができる。   The present invention can provide a resist pattern forming method capable of suppressing mixing in a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower layer and a pattern is formed in an upper layer.

[第1の態様]
第1の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[第3の態様]
第3の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[First embodiment]
A first aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i) to (ii) below (i) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed to form a first resist layer. Step (ii) forming a latent image portion of a dense pattern After applying a second positive resist composition on the first resist layer to form a second resist layer and selectively exposing, Simultaneously developing the first resist layer and the second resist layer to remove a part of the latent image portion of the dense pattern and to expose a part of the dense pattern;
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A feature is a method of forming a resist pattern.
[Third Aspect]
A third aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i) to (ii) below
(I) A step of forming a first resist layer on a substrate using a first positive resist composition and selectively exposing to form a latent image portion having a dense pattern on the first resist layer.
(Ii) A second positive resist composition is applied onto the first resist layer to form a second resist layer, and after selective exposure, the first resist layer and the second resist layer Simultaneously developing the resist layer to remove part of the latent image portion of the dense pattern and exposing part of the dense pattern
Including
The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method is used.

ここで、密パターンとは、ライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭いことを示す。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンまでの間隔の比が、好ましくは1以下、特に好ましくは0.9以下、さらには0.8以下であるものである。下限値は実質的には0.5以上である。なお、ホール状パターンにおけるパターンの幅とは、レジスト層が除去される範囲を示すものとし、例えばホールパターンのホールの直径を示す。ライン状パターンにおけるパターン幅とは、ラインの幅を示す。
疎パターンは、密パターンよりも隣接するパターンの間隔が広いものである。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンどうしの間隔の比が、好ましくは2以上、特に好ましくは3以上、さらには5以上であるものである。上限値は実質的には10以下である。
なお、パターンの幅や間隔は、基板とレジスト層との界面付近のサイズを示す。
Here, the dense pattern indicates that the interval between adjacent patterns is narrow when a pattern such as a line shape or a hole shape is formed. Specifically, for example, in the cross section of the pattern, the ratio of the distance to the adjacent pattern with respect to the width of the pattern is preferably 1 or less, particularly preferably 0.9 or less, and even 0.8 or less. . The lower limit is substantially 0.5 or more. Note that the width of the pattern in the hole-shaped pattern indicates a range in which the resist layer is removed, for example, the diameter of the hole in the hole pattern. The pattern width in the line pattern indicates the width of the line.
The sparse pattern has a larger interval between adjacent patterns than the dense pattern. Specifically, for example, in the pattern cross section, the ratio of the spacing between adjacent patterns to the pattern width is preferably 2 or more, particularly preferably 3 or more, and even 5 or more. The upper limit value is substantially 10 or less.
The width and interval of the pattern indicate the size near the interface between the substrate and the resist layer.

図1(a)は第1の態様の手順の例(以下、プロセス1という)のフローを示したものである。図2はプロセス1の説明図(断面図)である。図4はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。   FIG. 1A shows a flow of an example of the procedure of the first aspect (hereinafter referred to as process 1). FIG. 2 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of the process 1. FIG. 4 is a plan view showing a state after forming a dense pattern and a sparse pattern through a process.

プロセス1においては、以下の工程を順次行う。
(i−1)第1のポジ型レジスト組成物塗布工程
塗布装置を用いて、基板1上に、露光により酸を発生する酸発生剤成分(以下、「酸発生剤」ということがある)を含む化学増幅型のポジ型レジスト組成物(第1のポジ型レジスト組成物)を塗布する(図2(a)参照)。
In the process 1, the following steps are sequentially performed.
(I-1) First positive resist composition coating step An acid generator component (hereinafter also referred to as “acid generator”) that generates an acid by exposure on the substrate 1 using a coating apparatus. A chemical amplification type positive resist composition (first positive resist composition) is applied (see FIG. 2A).

(i−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第1のレジスト層2を形成する(図2(a)参照)。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第1のレジスト層2の厚さは例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μmである。
(I-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heated to form the first resist layer 2 (see FIG. 2A).
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the first resist layer 2 is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, and preferably 0.1 to 0.5 μm.

(i−3)露光工程
第1のレジスト層2を選択的に露光することにより、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部(露光部)2a’を形成する。(図2(a)参照)。なお、「潜像部」とは露光された範囲をいうものとする。
すなわち、密パターン用のマスク(レチクル)3を用いて、第1のレジスト層2を選択的露光する。
なお、図2(a)は、ホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:1のサイズで形成された密パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図4に示す様に、第1のレジスト層2には、パターンの幅Dの複数のホール2aが間隔Lで密に配置された密パターンを形成するように選択的露光が施される。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができるが、ArFエキシマレーザーが好適である(以下の露光工程についても同様である)。
(I-3) Exposure Step By selectively exposing the first resist layer 2, a latent image portion (exposed portion) 2a ′ having a dense pattern is formed on the first resist layer. (See FIG. 2 (a)). The “latent image portion” means an exposed range.
That is, the first resist layer 2 is selectively exposed using a dense pattern mask (reticle) 3.
FIG. 2A shows an example in which the hole pattern is exposed to form a dense pattern in which the pattern width D 1 and the interval L 1 are formed with a size of about 1: 1.
That is, as shown in FIG. 4, the first resist layer 2, is selectively exposed to form a dense pattern in which a plurality of holes 2a in the width D 1 of the pattern is closely spaced L 1 facilities Is done.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and includes ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Although it can be performed using radiation, an ArF excimer laser is preferable (the same applies to the following exposure steps).

(i−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第1のレジスト層2を加熱処理して、第1のレジスト層2中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、PEB工程は必ずしも必要ではない。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(I-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The first resist layer 2 subjected to selective exposure is subjected to heat treatment, and an acid component generated from the acid generator in the first resist layer 2 is appropriately adjusted. By diffusing, the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base material component of the positive resist composition is eliminated. However, some acid dissociable, dissolution inhibiting groups may be eliminated by exposure alone. Therefore, the PEB process is not always necessary.
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii−1)第2のポジ型レジスト組成物の塗布工程
塗布装置を用いて、第1のレジスト層2の上に酸発生剤を含む化学増幅型のポジ型レジスト組成物(第2のポジ型レジスト組成物)を塗布する(図2(b)参照)。
なお、第1のポジ型レジスト組成物、第2のポジ型レジスト組成物とは、第1のレジスト層2を形成するポジ型レジスト組成物と、第2のレジスト層12を形成するポジ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。
(Ii-1) Application Step of Second Positive Resist Composition Using a coating apparatus, a chemically amplified positive resist composition containing a acid generator on the first resist layer 2 (second positive resist composition) (Type resist composition) is applied (see FIG. 2B).
The first positive resist composition and the second positive resist composition are a positive resist composition that forms the first resist layer 2 and a positive resist that forms the second resist layer 12. It is a term used to distinguish the composition from the convenience.

(ii−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第2のレジスト層12を形成する(図2(b)参照)。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第2のレジスト層12の厚さは例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μmである。
(Ii-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heated to form the second resist layer 12 (see FIG. 2B).
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the second resist layer 12 is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, and preferably 0.1 to 0.5 μm.

(ii−3)露光工程
第2のレジスト層12に選択的露光を施す。
すなわち、所望のマスク(レチクル)13を用いて、第2のレジスト層12を選択的露光すると、潜像部(露光部)12a’が形成される(図2(b)参照)。
なお、図2(b)は、ホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:2のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図4に示す様に、図面中、左右の端部に位置する領域21は、その全体を露光し、かつこれらに挟まれた領域22においては、第2のレジスト層12に、パターンの幅Dのホール12aが、間隔Lで配置される様なマスク13を用いて選択的露光を施す。
なお、図2(b)、図2(c)、図4に示す様に、疎パターンのホール12aの直径(パターンの幅)Dは、第1のレジスト層2に形成されるホール2a(潜像部2a’)の直径(パターンの幅)Dより大きく設計されている。そして、ホール12a(潜像部12a’)はその直下に形成されるホール2a(潜像部2a’)を含む範囲に形成される。
(Ii-3) Exposure Step The second resist layer 12 is selectively exposed.
That is, when the second resist layer 12 is selectively exposed using a desired mask (reticle) 13, a latent image portion (exposed portion) 12a ′ is formed (see FIG. 2B).
FIG. 2B shows an example in which the hole pattern is exposed to form a sparse pattern in which the pattern width D 2 and the interval L 2 are formed with a size of about 1: 2.
That is, as shown in FIG. 4, in the drawing, the region 21 located at the left and right ends is exposed as a whole, and in the region 22 sandwiched between them, the pattern of the pattern is formed on the second resist layer 12. hole 12a of width D 2 is subjected to a selective exposure using a mask 13 such as are arranged at intervals L 2.
Incidentally, as shown in FIG. 2 (b), FIG. 2 (c), the Figure 4, D 2 (width of the pattern) diameter sparse pattern of holes 12a are holes 2a formed in the first resist layer 2 ( It is designed larger than the diameter (pattern width) D 1 of the latent image portion 2a '). The hole 12a (latent image portion 12a ′) is formed in a range including the hole 2a (latent image portion 2a ′) formed immediately below.

(ii−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第2のレジスト層12を、加熱処理して第2のレジスト層12中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させる(図2(b)参照)。これにより、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、PEB工程は必ずしも必要ではない。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(Ii-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The second resist layer 12 subjected to the selective exposure is subjected to a heat treatment so that an acid component generated from the acid generator in the second resist layer 12 is appropriately treated. Spread (see FIG. 2B). As a result, the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base component of the positive resist composition is eliminated. However, some acid dissociable, dissolution inhibiting groups may be eliminated by exposure alone. Therefore, the PEB process is not always necessary.
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii−5)第1のレジスト層と第2のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2と第2のレジスト層12の積層体を現像処理する。現像処理には、例えば0.1〜10質量%(好ましくは2.38質量%)濃度のTMAH水溶液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)が用いられる。
現像処理を行うと、図4に示す領域22では、図2(c)に示す様に、まず第2のレジスト層12の露光部(潜像部12a’)が除去されて疎パターンのホール12aが形成される。そして、このホール12aから侵入した現像液が、ホール12aの底面を構成している第1のレジスト層2に接触することにより、第1のレジスト層2の露光部(潜像部2a’)が現像され、除去されて露出する。すなわち、第1のレジスト層2の潜像部2a’がパターニングされる。これによりホール12aの直下のホール2aが形成される。そして、その結果、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンが形成される。
一方、領域21では、選択的露光の際に、その全体に光を当てている為、領域21における第2のレジスト層12全体が現像液で現像され、除去される。そして、第1のレジスト層2に形成された密パターンの露光部(潜像部2a’)が現像されて、ホール2aが形成される。
(Ii-5) Development process of first resist layer and second resist layer The laminate of the first resist layer 2 and the second resist layer 12 is developed. For the development processing, for example, a TMAH aqueous solution (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) having a concentration of 0.1 to 10% by mass (preferably 2.38% by mass) is used.
When the development process is performed, in the region 22 shown in FIG. 4, the exposed portion (latent image portion 12a ′) of the second resist layer 12 is first removed as shown in FIG. Is formed. Then, the developer entering from the hole 12a comes into contact with the first resist layer 2 constituting the bottom surface of the hole 12a, so that the exposed portion (latent image portion 2a ′) of the first resist layer 2 becomes. Developed, removed and exposed. That is, the latent image portion 2a ′ of the first resist layer 2 is patterned. As a result, a hole 2a immediately below the hole 12a is formed. As a result, a sparse hole pattern in which the holes 2a and the holes 12a are continuous is formed.
On the other hand, in the region 21, the entire second resist layer 12 in the region 21 is developed with a developer and removed because light is applied to the entire region during selective exposure. Then, the dense pattern exposure portion (latent image portion 2a ′) formed in the first resist layer 2 is developed to form a hole 2a.

すなわち、領域22において、ホール2aは、広いDOF特性を確保できる密パターンで形成されているため、所望のサイズで正確に形成することができる。そして、疎のホール12aにおいては、第1のレジスト層2に形成された密パターンの一部のホール2a上に形成されている。
すなわち、この方法は、現像により下層の第1のレジスト層2で形成した広いDOFの密パターンの一部を露出させてパターニングし、疎のパターンとして利用するものである。
下層の第1のレジスト層2に初めから疎のパターンを形成しても、広いDOF特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いDOF特性を有する疎パターンを得ることができる。
なお、上層の第2のレジスト層12のDOF特性については、下層(第1のレジスト層2)に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層2のホール2aであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層2のパターンが転写される為である(基板に転写する際は、下層2のパターンに依存する)。
That is, in the region 22, the hole 2 a is formed in a dense pattern that can ensure a wide DOF characteristic, and thus can be accurately formed in a desired size. The sparse holes 12 a are formed on a part of the holes 2 a of the dense pattern formed in the first resist layer 2.
That is, in this method, a part of the wide DOF dense pattern formed in the first resist layer 2 as a lower layer is exposed and patterned by development, and used as a sparse pattern.
Even if a sparse pattern is formed in the lower first resist layer 2 from the beginning, a wide DOF characteristic cannot be secured, but a sparse pattern having a wide DOF characteristic can be obtained through the above-described steps. it can.
The DOF characteristics of the upper second resist layer 12 are not required to be as high as the pattern formed in the lower layer (first resist layer 2). This is because the hole 2a in the lower layer 2 is important in a sparse hole pattern in which the holes 2a and 12a are continuous. This is because the pattern of the lower layer 2 is transferred when the substrate is etched (depending on the pattern of the lower layer 2 when transferred to the substrate).

この様にしてひとつの基板上に同じDOF特性を有する密パターンの領域21と疎パターンの領域22とが両方形成されたいわゆる疎密混在パターンが得ることができる。   In this way, a so-called sparse / dense mixed pattern in which both a dense pattern region 21 and a sparse pattern region 22 having the same DOF characteristic are formed on one substrate can be obtained.

本発明の方法においては、第2のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。レジスト組成物の材料については、第2の態様と共通であるので、第2の態様の工程例を説明した後にまとめて説明する。   In the method of the present invention, a specific positive resist composition is used as the second positive resist composition. Since the material of the resist composition is the same as that of the second aspect, it will be described collectively after explaining the process example of the second aspect.

[第2の態様]
第2の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[第4の態様]
第4の態様は、下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[Second embodiment]
The second aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed, developed, and then developed. Step (ii ′) of forming a dense pattern on the first resist layer A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern and form a second resist layer And selectively exposing and developing to remove a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern and to expose a part of the dense pattern,
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A feature is a method of forming a resist pattern.
[Fourth aspect]
A fourth aspect is a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
The following steps (i ′) to (ii ′)
(I ′) a step of forming a first resist layer on the substrate using the first positive resist composition, selectively exposing, and developing to form a dense pattern in the first resist layer
(Ii ′) A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern, and a second resist layer is formed, selectively exposed, and developed. Removing a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern to expose a part of the dense pattern
Including
The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method is used.

図1(b)は第2の態様の手順の例(以下、プロセス2という)のフローを示したものである。図3はプロセス2の説明図(断面図)である。図4はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。   FIG. 1B shows a flow of an example of the procedure of the second aspect (hereinafter referred to as process 2). FIG. 3 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of the process 2. FIG. 4 is a plan view showing a state after forming a dense pattern and a sparse pattern through a process.

プロセス2においては、以下の工程を順次行う。
(i’−1)第1のポジ型レジスト組成物塗布工程
第1の態様の(i−1)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−2)PAB(プレベーク)工程
第1の態様の(i−2)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−3)露光工程
第1の態様の(i−3)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−4)PEB(露光後加熱処理)工程
第1の態様の(i−4)と同様である(図3(a)参照)。
In the process 2, the following steps are sequentially performed.
(I′-1) First positive resist composition coating step The same as (i-1) in the first embodiment (see FIG. 3A).
(I′-2) PAB (pre-baking) step This is the same as (i-2) in the first embodiment (see FIG. 3A).
(I′-3) Exposure Step This is the same as (i-3) in the first aspect (see FIG. 3A).
(I′-4) PEB (post-exposure heat treatment) step This is the same as (i-4) in the first embodiment (see FIG. 3A).

(i’−5)第1のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2を現像処理する。現像処理には、例えば0.1〜10質量%(好ましくは2.38質量%)濃度のTMAH水溶液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)が用いられる。
現像処理を行うと、図3(b)に示す様に露光部分が除去されて、第1のレジスト層2には、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:1のサイズで設計された複数のホール2aを有する密パターンが得られる。
すなわち、図4に示す様に、第1のレジスト層2の全面に、パターンの幅Dのホール2aが、間隔Lで密に配置された密パターンが形成される。
(I′-5) First resist layer development step The first resist layer 2 is developed. For the development processing, for example, a TMAH aqueous solution (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) having a concentration of 0.1 to 10% by mass (preferably 2.38% by mass) is used.
When the development process is performed, the exposed portion is removed as shown in FIG. 3B, and the first resist layer 2 is designed with a pattern width D 1 and a distance L 1 of about 1: 1. A dense pattern having a plurality of holes 2a is obtained.
That is, as shown in FIG. 4, the first resist layer 2 entirely, hole 2a of the width D 1 of the pattern is dense patterns are densely arranged at intervals L 1 is formed.

(ii’−1)第2のポジ型レジスト組成物の塗布工程
図3(c)に示す様に、塗布装置を用いて、密パターンが形成された第1のレジスト層2の上に酸発生剤を含む化学増幅型の第2のポジ型レジスト組成物を塗布する。
なお、第1のポジ型レジスト組成物、第2のポジ型レジスト組成物とは、第1のレジスト層2を形成するポジ型レジスト組成物と、第2のレジスト層12を形成するポジ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。
すると、ホール2aの中に第2のポジ型レジスト組成物が充填され、ホール2aが埋め込まれ、その上にレジスト膜が形成され、密パターンが形成された第1のレジスト層2はレジスト膜によって被覆される。
(Ii'-1) Application process of second positive resist composition As shown in FIG. 3C, acid is generated on the first resist layer 2 on which a dense pattern is formed, using an application apparatus. A chemically amplified second positive resist composition containing an agent is applied.
The first positive resist composition and the second positive resist composition are a positive resist composition that forms the first resist layer 2 and a positive resist that forms the second resist layer 12. It is a term used to distinguish the composition from the convenience.
Then, the hole 2a is filled with the second positive resist composition, the hole 2a is buried, a resist film is formed thereon, and the first resist layer 2 on which the dense pattern is formed is formed by the resist film. Covered.

(ii’−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第2のレジスト層12を形成する(図3(c)参照)。
加熱温度は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第2のレジスト層12の厚さ(第1のレジスト層2の表面から第2のレジスト層12の表面までの長さ)は例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μm程度である。
(Ii′-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heat-treated to form the second resist layer 12 (see FIG. 3C).
The heating temperature is, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the second resist layer 12 (the length from the surface of the first resist layer 2 to the surface of the second resist layer 12) is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, preferably 0.1. About 0.5 μm.

(ii’−3)露光工程
第2のレジスト層12に選択的露光を施す。
すなわち、所望ののマスク(レチクル)13を用いて、第2のレジスト層12を選択的露光する。
なお、図3(c)は、図3(c)におけるホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:2のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、この例においても、第1の態様と同じマスクを用いて同じ範囲を露光し、図4に示す様に、領域21は、その全体を露光し、領域22において、第2のレジスト層12を、パターンの幅Dのホール12aが間隔Lで配置される様に選択的露光すると、潜像部(露光部)12a’が形成される。
なお、図3(d)、図4に示す様に、疎パターンのホール12aの直径(パターンの幅)Dは、第1のレジスト層2に形成されるホール2aの直径(パターンの幅)Dより大きく設計されている。そして、ホール12aはその直下に形成されているホール2aを含む範囲に形成される。
(Ii′-3) Exposure Step The second resist layer 12 is selectively exposed.
In other words, the second resist layer 12 is selectively exposed using a desired mask (reticle) 13.
FIG. 3C shows an example in which the hole pattern in FIG. 3C is exposed to form a sparse pattern in which the pattern width D 2 and the interval L 2 are formed with a size of about 1: 2. is there.
That is, also in this example, the same area is exposed using the same mask as in the first aspect, and as shown in FIG. 4, the entire region 21 is exposed, and in the region 22, the second resist layer 12 is exposed. the, by conducting selective exposure as a hole 12a of a width D 2 of the pattern are arranged at intervals L 2, the latent image portion (exposed portion) 12a 'is formed.
As shown in FIGS. 3D and 4, the diameter (pattern width) D 2 of the sparsely patterned holes 12 a is the diameter (pattern width) of the holes 2 a formed in the first resist layer 2. D is designed larger than 1. The hole 12a is formed in a range including the hole 2a formed immediately below the hole 12a.

(ii’−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第2のレジスト層12を、加熱処理して第2のレジスト層12中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、ポジ型レジスト組成物の基材成分が有する酸解離性溶解抑制基を脱離させる。(図3(c)参照)。
ただし、酸解離性溶解抑制基によっては、露光だけで該酸解離性溶解抑制基が脱離するものもある。よって、PEB工程は必ずしも必要ではない。
加熱温度は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(Ii′-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The second resist layer 12 subjected to selective exposure is subjected to a heat treatment to moderately generate an acid component generated from the acid generator in the second resist layer 12. To dissociate the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base component of the positive resist composition. (See FIG. 3C).
However, some acid dissociable, dissolution inhibiting groups may be eliminated by exposure alone. Therefore, the PEB process is not always necessary.
The heating temperature is, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii’−5)第2のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2と第2のレジスト層12の積層体を現像処理すると、図4に示す領域22では、図3(d)に示す様に、第2のレジスト層12の露光部(潜像部12a’)が除去されて疎パターンのホール12aが形成される。
これにより、領域22では、ホール12aとその直下のホール2aとが連続する疎のホールパターンが形成される。また、選択的露光の際に、領域21では、その全体に光を当てている為、領域21における第2のレジスト層12は、その全体が現像液で現像され、第1のレジスト層の密パターンを埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物も同時に除去され、ホール2aが形成される。
(Ii′-5) Development Step of Second Resist Layer When the laminate of the first resist layer 2 and the second resist layer 12 is developed, the region 22 shown in FIG. 4 is shown in FIG. Similarly, the exposed portion (latent image portion 12a ′) of the second resist layer 12 is removed to form a sparsely patterned hole 12a.
As a result, in the region 22, a sparse hole pattern in which the holes 12a and the holes 2a immediately below are continuous is formed. In addition, in the selective exposure, the entire region 21 is exposed to light. Therefore, the entire second resist layer 12 in the region 21 is developed with a developer, and the first resist layer is densely formed. The second positive resist composition in which the pattern is embedded is also removed at the same time, and a hole 2a is formed.

すなわち、この方法は第1のレジスト層2に形成した広いDOFの密パターンを、第2のレジスト層12で埋め込み、選択的に露光して現像し、第2レジスト層12の一部を除去して、第1のレジスト層2に形成された密パターンの一部を露出させることにより、この密パターンを疎のパターンとして利用するものである。なお、密パターンにおいて、第2のレジスト層12を除去しない部分は、第2のレジスト層12で埋め込まれた状態となる。
下層の第1のレジスト層2に初めから疎のパターンを形成しても広いDOF特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いDOFの疎パターンを得ることができる。
That is, this method embeds a wide DOF dense pattern formed in the first resist layer 2 with the second resist layer 12, selectively exposes and develops, and removes a part of the second resist layer 12. By exposing a part of the dense pattern formed on the first resist layer 2, this dense pattern is used as a sparse pattern. Note that, in the dense pattern, a portion where the second resist layer 12 is not removed is buried with the second resist layer 12.
Although a wide DOF characteristic cannot be ensured even if a sparse pattern is formed on the first resist layer 2 as a lower layer from the beginning, a wide DOF sparse pattern can be obtained through the above-described steps.

なお、上層の第2のレジスト層12のDOF特性については、第1のレジスト層(下層)2に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層2のホール2aであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層2のパターンが転写される為である(基板に転写する際は、下層のパターンに依存する)。
この様にして図4に示す様に、ひとつの基板上に密パターンの領域21と疎パターンの領域22とが両方形成されたいわゆる疎密混在パターンが得られる。
Note that the DOF characteristics of the upper second resist layer 12 are not required to be as high as those of the pattern formed in the first resist layer (lower layer) 2. This is because the hole 2a in the lower layer 2 is important in a sparse hole pattern in which the holes 2a and 12a are continuous. This is because the pattern of the lower layer 2 is transferred when the substrate is etched (depending on the pattern of the lower layer when transferred to the substrate).
In this way, as shown in FIG. 4, a so-called sparse / dense mixed pattern in which both a dense pattern region 21 and a sparse pattern region 22 are formed on one substrate is obtained.

なお、プロセス2においては、現像後のスカムがより発生しにくいという利点がある。
また、第1のレジスト層を一旦現像処理してから、第2のレジスト層を形成するので、第2のレジスト層が第1のレジスト層中の酸発生剤の影響を受けず、より高精度のパターンを形成できるという利点もある。
Process 2 has an advantage that scum after development is less likely to occur.
In addition, since the first resist layer is once developed and then the second resist layer is formed, the second resist layer is not affected by the acid generator in the first resist layer, and is more accurate. There is also an advantage that the pattern can be formed.

本発明の方法においては、第2のレジスト層12を形成するために用いる第2のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。レジスト組成物等の材料については、第1の態様と共通であるので、以下にまとめて説明する。   In the method of the present invention, a specific positive resist composition is used as the second positive resist composition used for forming the second resist layer 12. The materials such as the resist composition are the same as those in the first aspect, and will be described below.

[第2のポジ型レジスト組成物]
ポジ型レジスト組成物は、(A’)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用により、アルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を、有機溶剤に溶解したものが好ましい。
そして、本発明に用いる第2のポジ型レジスト組成物は、これらの成分を特定の有機溶剤に溶解してなることを特徴とする。
[Second positive resist composition]
The positive resist composition contains (A ′) a resin component that contains a structural unit derived from an acrylate ester and increases alkali solubility by the action of an acid, and (B) acid generation that generates an acid upon exposure. What dissolved the agent component in the organic solvent is preferable.
The second positive resist composition used in the present invention is characterized by dissolving these components in a specific organic solvent.

有機溶剤
第2のポジ型レジスト組成物においては、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤を用いる。これによりミキシングを抑制することができる。
この様な有機溶剤としては、第1のレジスト層と相溶性を有さない溶剤であればいずれも使用可能である。
第1のレジスト層を溶解しないとは、好ましくは、例えば23℃条件下、膜厚0.2μmの第1のレジスト層を形成し、これを有機溶剤に浸漬したときに、60分後においても膜厚の変動が生じないことを示す。
Organic Solvent In the second positive resist composition, an organic solvent that does not dissolve the first resist layer is used. Thereby, mixing can be suppressed.
As such an organic solvent, any solvent which is not compatible with the first resist layer can be used.
The fact that the first resist layer is not dissolved preferably means, for example, that after forming a first resist layer having a thickness of 0.2 μm under a condition of 23 ° C. and immersing it in an organic solvent, after 60 minutes It shows that the film thickness does not vary.

このような溶剤としてはアルコール系溶剤、フッ素系溶剤等が挙げられる。これらは1種または2種以上混合して用いることができる。
その中でも、塗布性、樹脂成分などの材料の溶解性の点から、アルコール系溶剤が好ましい。よって、有機溶剤は、アルコール系溶剤を含むことが好ましい。
そして、アルコール系溶剤としては、1価アルコールがさらに好ましく、その中でも、炭素数にもよるが、1級または2級の1価アルコールが好ましく、中でも1級の1価アルコールが最も好ましい。
沸点は80〜160℃であることが好ましく、90〜150℃であることがさらに好ましく、100〜135℃であることが塗布性、保存時の組成の安定性、およびPAB工程やPEB工程の加熱温度の観点から最も好ましい。
ここで1価アルコールとは、アルコール分子に含まれるヒドロキシ基の数が1個の場合を意味するものであり、2価アルコール、又は3価アルコール及びその誘導体は含まれない。
Examples of such a solvent include alcohol solvents and fluorine solvents. These can be used alone or in combination.
Among these, alcohol solvents are preferable from the viewpoint of applicability and solubility of materials such as resin components. Therefore, the organic solvent preferably contains an alcohol solvent.
The alcohol solvent is more preferably a monohydric alcohol. Among them, although depending on the number of carbons, a primary or secondary monohydric alcohol is preferable, and a primary monohydric alcohol is most preferable.
The boiling point is preferably 80 to 160 ° C., more preferably 90 to 150 ° C., and preferably 100 to 135 ° C., coating properties, stability of composition during storage, and heating in the PAB process and PEB process. Most preferable from the viewpoint of temperature.
Here, the monohydric alcohol means a case where the number of hydroxy groups contained in the alcohol molecule is 1, and does not include a dihydric alcohol, a trihydric alcohol, or a derivative thereof.

アルコール系溶剤の具体例としては、n−アミルアルコール(沸点138.0℃)、s−アミルアルコール(沸点119.3℃)、t−アミルアルコール(101.8℃)、イソアミルアルコール(沸点130.8℃)、イソブタノール(イソブチルアルコール又は2−メチル−1−プロパノールとも呼ぶ)(沸点107.9℃)、イソプロピルアルコール(沸点82.3℃)、2−エチルブタノール(沸点147℃)、ネオペンチルアルコール(沸点114℃)、n−ブタノール(沸点117.7℃)、s−ブタノール(沸点99.5℃)、t−ブタノール(沸点82.5℃)、1−プロパノール(沸点97.2℃)、n−ヘキサノール(沸点157.1℃)、2−ヘプタノール(沸点160.4℃)、3−ヘプタノール(沸点156.2℃)、2−メチル−1−ブタノール(沸点128.0℃)、2−メチル−2−ブタノール(沸点112.0℃)、4−メチル−2−ペンタノール(沸点131.8℃)等が挙げられる。特にはイソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、4−メチル−2−ペンタノール、n−ブタノール等が好適である。中でもイソブタノール、n−ブタノールが好ましい。   Specific examples of the alcohol solvent include n-amyl alcohol (boiling point 138.0 ° C.), s-amyl alcohol (boiling point 119.3 ° C.), t-amyl alcohol (101.8 ° C.), isoamyl alcohol (boiling point 130.degree. C.). 8 ° C), isobutanol (also called isobutyl alcohol or 2-methyl-1-propanol) (boiling point 107.9 ° C), isopropyl alcohol (boiling point 82.3 ° C), 2-ethylbutanol (boiling point 147 ° C), neopentyl Alcohol (boiling point 114 ° C), n-butanol (boiling point 117.7 ° C), s-butanol (boiling point 99.5 ° C), t-butanol (boiling point 82.5 ° C), 1-propanol (boiling point 97.2 ° C) , N-hexanol (boiling point 157.1 ° C.), 2-heptanol (boiling point 160.4 ° C.), 3-heptanol (boiling point 156.2) ), 2-methyl-1-butanol (boiling point 128.0 ° C.), 2-methyl-2-butanol (boiling point 112.0 ° C.), 4-methyl-2-pentanol (boiling point 131.8 ° C.) and the like. It is done. In particular, isobutanol (2-methyl-1-propanol), 4-methyl-2-pentanol, n-butanol and the like are preferable. Of these, isobutanol and n-butanol are preferred.

なお、フッ素系溶剤としてはパーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。
Examples of the fluorine-based solvent include perfluoro-2-butyltetrahydrofuran.
The organic solvent can be used alone or in combination.

有機溶剤は、第1のレジスト層を溶解しない限り、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等以外の有機溶剤を用いてもよいが、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等の好ましい溶剤を80質量%以上、好ましくは100質量%用いることが好ましい。
他の有機溶剤としては、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
As long as the first resist layer is not dissolved, an organic solvent other than an alcohol solvent, a fluorine solvent, or the like may be used as the organic solvent. It is preferable to use 100% by mass.
As the other organic solvent, one or two or more kinds of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate Polyhydric alcohols such as dipropylene glycol or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, Methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, pyruvate Le, methyl methoxypropionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.

有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。   Although the amount of the organic solvent used is not particularly limited, it is a concentration that can be applied to a substrate and the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 to 20 mass. %, Preferably 5-15% by mass.

(A’)樹脂成分、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分、その他添加可能な任意成分などについては、特に限定するものではなく、従来ポジ型レジスト組成物の材料として提案されているものを適宜用いることができる。
なお、第2のポジ型レジスト組成物が第1のレジスト層2に接触することに関する影響を考慮すると、第2のポジ型レジスト組成物としては、感度の高いものが望ましい。
好ましいものとしては、以下の様なものが挙げられる。
(A ′) Resin component, (B) Acid generator component that generates acid upon exposure, and other optional components that can be added are not particularly limited and have been proposed as materials for conventional positive resist compositions. Can be used as appropriate.
In view of the influence of the second positive resist composition coming into contact with the first resist layer 2, it is desirable that the second positive resist composition has high sensitivity.
Preferred examples include the following.

なお、以下のポジ型レジスト組成物の例の説明において、用語の意義は以下の通りである。「構成単位」とは、重合体(樹脂)を構成するモノマー単位を示す。
「アクリル酸から誘導される構成単位」とは、アクリル酸のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレ性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」は、α位の水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。なお、「アクリル酸から誘導される構成単位」、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」において、「α位(α位の炭素原子)」という場合は、特に断りがない限り、カルボキシ基が結合している炭素原子のことである。
また、「アクリル酸から誘導される構成単位」は、α位の炭素原子に結合する水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換された構成単位や、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルから誘導される構成単位等も含む概念とする。
また、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、環状または分岐鎖状のアルキル基を包含するものとする。
In the following description of examples of positive resist compositions, the meanings of terms are as follows. “Structural unit” refers to a monomer unit constituting a polymer (resin).
“Structural unit derived from acrylic acid” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylic acid.
The “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit constituted by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
The “structural unit derived from an acrylate ester” is a concept that includes those in which the hydrogen atom at the α-position is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group. In the “structural unit derived from acrylic acid” and “structural unit derived from acrylate ester”, the term “α-position (α-position carbon atom)” means that a carboxy group is present unless otherwise specified. It is a bonded carbon atom.
The “structural unit derived from acrylic acid” is a structural unit in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group, The concept includes a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom is bonded to a carbon atom at the position.
Further, the “alkyl group” includes a linear, cyclic or branched alkyl group unless otherwise specified.

(A’)樹脂成分
第2のポジ型レジスト組成物の(A’)成分としては、(A’)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分
を用いることが好ましい。
また、(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むことがより好ましい。
第2のポジ型レジスト組成物において、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)を有する樹脂成分を用いることにより、アルコール系有機溶剤への溶解性が良好であることから好適である。
(A ′) Resin Component The (A ′) component of the second positive resist composition contains (A ′) a structural unit derived from an acrylate ester, and increases alkali solubility by the action of an acid. It is preferable to use a resin component.
The component (A ′) contains a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group ( a2 ′) is more preferable.
In the second positive resist composition, by using a resin component having a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group, the solubility in an alcohol-based organic solvent is improved. It is preferable because it is good.

・酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)
構成単位(a1’)において、α炭素原子に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基である。
低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
ハロゲン化低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のハロゲン化アルキル基であり、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のフッ素化低級アルキル基であり、トリフルオロメチル基であることが最も好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
そして、中でも水素原子またはメチル基が好ましい。
A structural unit derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group (a1 ′)
In the structural unit (a1 ′), a hydrogen atom, a halogen atom, a halogenated lower alkyl group, or a lower alkyl group is bonded to the α carbon atom.
The lower alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and pentyl. Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
The halogenated lower alkyl group is preferably a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a linear or branched fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. And most preferably a trifluoromethyl group.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Of these, a hydrogen atom or a methyl group is preferred.

構成単位(a1’)の酸解離性溶解抑制基は、露光前の(A’)成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に酸発生剤(B)から発生した酸の作用により解離し、この(A’)成分全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
酸解離性溶解抑制基としては、例えばArFエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。一般的には、アクリル酸のカルボキシ基と環状又は鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基、及び環状又は鎖状のアルコキシアルキルを形成する基が広く知られている。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a1 ′) has an alkali dissolution inhibiting property that renders the entire component (A ′) before exposure insoluble in alkali, and at the same time, an acid generated from the acid generator (B) after exposure. It is a group that dissociates by the action of and changes the entire component (A ′) to alkali-soluble.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, a resin for resist composition of ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed in large numbers. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group of acrylic acid and a group that forms a cyclic or chain alkoxyalkyl are widely known.

環状または鎖状のアルコキシアルキルエステルとは、カルボキシ基の水素原子がアルコキシアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O―)の末端の酸素原子に前記アルコキシアルキル基が結合している構造を示し、このアルコキシアルキルエステル基は酸が作用すると酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。このような環状または鎖状のアルコキシアルキル基としては、1−メトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−イソプロポキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル基、2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基等が挙げられる。
鎖状の第3級アルキルエステルを形成する酸解離性溶解抑制基としては、例えばt−ブチル基、tert−アミル基等が挙げられる。
なお、構成単位(a1’)としては、環状、特に、「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」を含む構成単位が好ましい。脂環式基としては、単環、または多環のいずれでもよく、例えばArFレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができるが、エッチング耐性の点からは多環の脂環式基が好ましい。また、脂環式基は炭化水素基が好ましく、飽和であることが好ましい。
単環の脂環式基としては、例えば、シクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。多環の脂環式基としては、例えばビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、単環のものとしては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。多環のものとしては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
これらの中でもアダマンタンから1個の水素原子を除いたアダマンチル基、ノルボルナンから1個の水素原子を除いたノルボルニル基、トリシクロデカンからの1個の水素原子を除いたトリシクロデカニル基、テトラシクロドデカンから1個の水素原子を除いたテトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
The cyclic or chain alkoxyalkyl ester forms an ester by replacing the hydrogen atom of the carboxy group with an alkoxyalkyl group, and the terminal of the carbonyloxy group (—C (O) —O—) is formed. This shows a structure in which the alkoxyalkyl group is bonded to an oxygen atom, and this alkoxyalkyl ester group is cleaved between the oxygen atom and the alkoxyalkyl group when an acid acts. Examples of such cyclic or chain alkoxyalkyl groups include 1-methoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-isopropoxyethyl, 1-cyclohexyloxyethyl group, 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Examples thereof include a xymethyl group and a 4-oxo-2-adamantoxymethyl group.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group that forms a chain-like tertiary alkyl ester include a t-butyl group and a tert-amyl group.
In addition, as the structural unit (a1 ′), a structural unit including a cyclic group, in particular, an “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group” is preferable. The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and can be appropriately selected and used from among many proposed, for example, ArF resists. Are preferred. The alicyclic group is preferably a hydrocarbon group and is preferably saturated.
Examples of the monocyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
Specific examples of the monocyclic group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Among these, an adamantyl group obtained by removing one hydrogen atom from adamantane, a norbornyl group obtained by removing one hydrogen atom from norbornane, a tricyclodecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from tricyclodecane, and tetracyclo A tetracyclododecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from dodecane is preferred industrially.

より具体的には、構成単位(a1’)は、下記一般式(I’)〜(III’)から選ばれる少なくとも1種であると好ましい。   More specifically, the structural unit (a1 ′) is preferably at least one selected from the following general formulas (I ′) to (III ′).

Figure 0004347209
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、R21は低級アルキル基である。]
Figure 0004347209
[Wherein, R 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a halogenated lower alkyl group, or a lower alkyl group, and R 21 represents a lower alkyl group. ]

Figure 0004347209
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、R22及びR23はそれぞれ独立に低級アルキル基である。]
Figure 0004347209
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom, a halogen atom, a halogenated lower alkyl group, or a lower alkyl group, and R 22 and R 23 are each independently a lower alkyl group. ]

Figure 0004347209
[式中、R24は第3級アルキル基である。]
Figure 0004347209
[Wherein R 24 represents a tertiary alkyl group. ]

は水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基である。低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
ハロゲン化低級アルキル基は、上記低級アルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ハロゲン化低級アルキル基において、水素原子と置換されているハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
そして、Rとしては、これらの中でも水素原子またはメチル基が好ましい。
前記R21としては、炭素数1〜5の低級の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。その中でも、メチル基、エチル基であることが工業的に入手が容易であることから好ましい。
R 0 is a hydrogen atom, a halogen atom, a halogenated lower alkyl group, or a lower alkyl group. The lower alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and pentyl. Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
The halogenated lower alkyl group is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the lower alkyl group are substituted with halogen atoms. In the halogenated lower alkyl group, examples of the halogen atom substituted with a hydrogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
And as R0 , a hydrogen atom or a methyl group is preferable among these.
R 21 is preferably a lower linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, pentyl group, isopentyl group. And neopentyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable because they are easily available industrially.

前記R22及びR23は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数1〜5の直鎖または分岐の低級アルキル基である。中でも、R22、R23が共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピルアクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。 R 22 and R 23 are each independently preferably a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, it is industrially preferable that both R 22 and R 23 are methyl groups, and specific examples include structural units derived from 2- (1-adamantyl) -2-propyl acrylate.

また、前記R24は鎖状の第3級アルキル基または環状の第3級アルキル基であることが好ましい。鎖状の第3級アルキル基としては、例えばtert−ブチル基やtert−アミル基であり、tert−ブチル基である場合が工業的に好ましい。なお、第3級アルキル基とは、第3級炭素原子を有するアルキル基である。
環状の第3級アルキル基としては、前述の「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示したものと同じであり、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−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−メチルシクロペンチル基等を挙げることができる。
また、基−COOR24は、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。また、アクリレート構成単位のカルボキシ基残基も同様に式中に示した8または9の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。
R 24 is preferably a chain-like tertiary alkyl group or a cyclic tertiary alkyl group. The chain-like tertiary alkyl group is, for example, a tert-butyl group or a tert-amyl group, and the case where it is a tert-butyl group is industrially preferable. The tertiary alkyl group is an alkyl group having a tertiary carbon atom.
The cyclic tertiary alkyl group is the same as that exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group”, and includes a 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2 -Adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-methylcyclopentyl group and the like can be mentioned.
Further, the group —COOR 24 may be bonded to the 3 or 4 position of the tetracyclododecanyl group shown in the formula, but the bonding position cannot be specified. Similarly, the carboxy group residue of the acrylate structural unit may be bonded to the position 8 or 9 shown in the formula, but the bonding position cannot be specified.

構成単位(a1’)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
構成単位(a1’)は、(A’)成分中の全構成単位の合計に対して、20〜60モル%、好ましくは30〜50モル%であり、35〜45モル%であることが最も好ましい。下限値以上とすることによってパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a1 ′) can be used alone or in combination of two or more.
The structural unit (a1 ′) is 20 to 60 mol%, preferably 30 to 50 mol%, most preferably 35 to 45 mol%, based on the total of all structural units in the component (A ′). preferable. A pattern can be obtained by setting it to the lower limit value or more, and balancing with other structural units can be achieved by setting it to the upper limit value or less.

・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)
構成単位(a2’)を有することにより、アルコール系有溶剤に対する溶解性が向上する効果が得られる。
.Structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group
By having the structural unit (a2 ′), an effect of improving the solubility in an alcohol-based solvent can be obtained.

・・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基
構成単位(a2’)において、脂環式基はフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基は、ヒドロキシ基を有するアルキル基において、当該アルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素によって置換されているものである。当該基においては、フッ素化によって水酸基の水素原子が遊離しやすくなっている。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基において、アルキル基は直鎖または分岐鎖状であり、炭素数は特に限定するものではないが、例えば1〜20、好ましくは4〜16とされる。水酸基の数は特に限定するものではないが、通常は1つとされる。
中でも、当該アルキル基において、ヒドロキシ基が結合したα位の炭素原子(ここではヒドロキシアルキル基のα位の炭素原子を指す)に、フッ素化されたアルキル基及び/またはフッ素原子が結合しているものが好ましい。そして、当該α位に結合するフッ素化されたアルキル基は、アルキル基の水素原子の全部がフッ素で置換されていることが好ましい。
.. Alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group In the structural unit (a2 ′), the alicyclic group has a fluorinated hydroxyalkyl group.
The fluorinated hydroxyalkyl group is an alkyl group having a hydroxy group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine. In the group, the hydrogen atom of the hydroxyl group is easily liberated by fluorination.
In the fluorinated hydroxyalkyl group, the alkyl group is linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20, preferably 4 to 16. The number of hydroxyl groups is not particularly limited, but is usually one.
In particular, in the alkyl group, a fluorinated alkyl group and / or a fluorine atom is bonded to the α-position carbon atom to which the hydroxy group is bonded (in this case, the α-position carbon atom of the hydroxyalkyl group). Those are preferred. In the fluorinated alkyl group bonded to the α-position, it is preferable that all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine.

脂環式基は単環でも多環でもよいが、多環式基であることが好ましい。また、脂環式炭化水素基が好ましい。また、飽和であることが好ましい。また、脂環式基の炭素数は5〜15であることが好ましい。   The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, but is preferably a polycyclic group. Moreover, an alicyclic hydrocarbon group is preferable. Moreover, it is preferable that it is saturated. Moreover, it is preferable that carbon number of an alicyclic group is 5-15.

脂環式基の具体例としては以下のものが挙げられる。
すなわち、単環式基としてはシクロアルカンから1個水素原子を除いた基などが挙げられる。多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個又は2個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
そして、さらに具体的には、単環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサンから1個又は2個の水素原子を除いた基が挙げられ、シクロヘキサンから2個の水素原子を除いたが好ましい。
多環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個又は2個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
なお、この様な多環式基は、例えばArFエキシマレーザープロセス用のポジ型ホトレジスト組成物用樹脂において、酸解離性溶解抑制基を構成するものとして多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
これらの中でもシクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、テトラシクロドデカンから2個の水素原子を除いた基が工業上入手しやすく、好ましい。
これら例示した単環式基、多環式基の中でも、特にノルボルナンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。
Specific examples of the alicyclic group include the following.
That is, examples of the monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane or the like.
More specifically, examples of the monocyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from cyclopentane or cyclohexane, and two hydrogen atoms have been removed from cyclohexane.
Examples of the polycyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane.
Such a polycyclic group is appropriately selected from among many that have been proposed as constituting an acid dissociable, dissolution inhibiting group in a resin for a positive photoresist composition for ArF excimer laser process, for example. Can be used.
Of these, groups in which two hydrogen atoms have been removed from cyclohexane, adamantane, norbornane, and tetracyclododecane are preferred because they are readily available in the industry.
Of these exemplified monocyclic groups and polycyclic groups, groups in which two hydrogen atoms have been removed from norbornane are particularly preferred.

構成単位(a2’)は、アクリル酸から誘導される構成単位であることが好ましく、アクリル酸エステルのエステル基[−C(O)O−]に上記脂環式基が結合した構造(カルボキシ基の水素原子が上記脂環式基で置換されている構造)が好ましい。   The structural unit (a2 ′) is preferably a structural unit derived from acrylic acid, and has a structure (carboxy group) in which the alicyclic group is bonded to the ester group [—C (O) O—] of the acrylate ester. In which the hydrogen atom is substituted with the above alicyclic group).

構成単位(a2’)として、より具体的には以下の一般式(1)で表されるものが好ましい。   As the structural unit (a2 ′), more specifically, those represented by the following general formula (1) are preferable.

Figure 0004347209
(式中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子であり、m、n、pはそれぞれ独立して1〜5の整数である。)
Figure 0004347209
(In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, and m, n and p are each independently an integer of 1 to 5.)

Rは、水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子である。
アルキル基としては、炭素数5以下の低級アルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、メチル基が好ましい。
フッ素化アルキル基は、好ましくは炭素数5以下の低級アルキル基の水素原子の1つ以上がフッ素原子で置換された基である。アルキル基の具体例は上記の説明と同様である。フッ素原子で置換される水素原子は、アルキル基を構成する水素原子の一部でもよいし、全部でもよい。
Rにおいて、好ましいのは水素原子またはアルキル基であり、特に水素原子またはメチル基が好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
また、n、m、pはそれぞれ1であることが好ましい。
R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms. For example, a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group A methyl group is preferable.
The fluorinated alkyl group is preferably a group in which one or more hydrogen atoms of a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms are substituted with fluorine atoms. Specific examples of the alkyl group are the same as described above. The hydrogen atoms substituted with fluorine atoms may be part or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group.
In R, a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
N, m, and p are each preferably 1.

一般式(1)で表されるものの中でも、下記[化14]のmに相当するモノマーから誘導される構成単位は、効果の点、及び合成が容易で、かつ高エッチング耐性が得られる点からも好ましい。   Among those represented by the general formula (1), the structural unit derived from the monomer corresponding to m in the following [Chemical Formula 14] is effective and can be easily synthesized and has high etching resistance. Is also preferable.

構成単位(a2’)は1種または2種以上を混合して用いることができる。
構成単位(a2’)は、(A’)成分中の全構成単位の合計に対して、10〜65モル%、好ましくは20〜60モル%であり、25〜55モル%であることが最も好ましい。下限値以上上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a2 ′), one type or a mixture of two or more types can be used.
The structural unit (a2 ′) is 10 to 65 mol%, preferably 20 to 60 mol%, most preferably 25 to 55 mol%, based on the total of all structural units in the component (A ′). preferable. By setting the lower limit value to the upper limit value, it is possible to balance with other structural units.

(A’)成分は、構成単位(a1’)、及び構成単位(a2’)に加えて、さらに、ラクトン含有単環または多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。   In addition to the structural unit (a1 ′) and the structural unit (a2 ′), the component (A ′) is further a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group. It is preferable to have.

・構成単位(a2)
構成単位(a2)のラクトン含有単環または多環式基は、(A’)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
ここで、ラクトン含有単環または多環式基とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
・ Structural unit (a2)
When the lactone-containing monocyclic or polycyclic group of the structural unit (a2) is used in the formation of a resist film, the component (A ′) increases the adhesion of the resist film to the substrate, or is hydrophilic with the developer. It is effective in improving the sex.
Here, the lactone-containing monocyclic or polycyclic group refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring, and when it is only the lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.

構成単位(a2)としては、このようなラクトンの構造(−O−C(O)−)と環基とを共に持てば、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。特に、以下のような構造式を有するラクトン含有トリシクロアルカンから水素原子を1つを除いた基が、工業上入手し易いなどの点で有利である。
As the structural unit (a2), any structural unit can be used without particular limitation as long as it has both such a lactone structure (—O—C (O) —) and a cyclic group.
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from γ-butyrolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring. In particular, a group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone-containing tricycloalkane having the following structural formula is advantageous in that it is easily available industrially.

Figure 0004347209
Figure 0004347209

構成単位(a2)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位が挙げられる。   More specifically, examples of the structural unit (a2) include structural units represented by general formulas (a2-1) to (a2-5) shown below.

Figure 0004347209
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化低級アルキル基、または低級アルキル基であり、R’は水素原子、低級アルキル基、または炭素数1〜5のアルコキシ基であり、m’は0または1の整数である。]
Figure 0004347209
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom, a halogen atom, a halogenated lower alkyl group, or a lower alkyl group, R ′ is a hydrogen atom, a lower alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms; Is an integer of 0 or 1. ]

一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRおよびR’の低級アルキル基としては、前記構成単位(a1)におけるRの低級アルキル基と同じである。
一般式(a2−1)〜(a2−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
The lower alkyl group for R 0 and R ′ in formulas (a2-1) to (a2-5) is the same as the lower alkyl group for R 0 in the structural unit (a1).
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.

これらの中でも、一般式(a2−1)〜(a2−5)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましく、一般式(a2−1)〜(a2−3)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。   Among these, it is preferable to use at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-5), and at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-3). It is preferable to use more than one species.

構成単位(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A’)成分中の構成単位(a2)の割合は、(A’)成分を構成する全構成単位の合計に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a2) in the component (A ′) is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A ′). 20-50 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

・構成単位(a3)
(A’)成分は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有していてもよい。構成単位(a3)を有することにより、(A’)成分の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、多環式の脂肪族炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含み、かつ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。この様な多環式基は、ArFエキシマレーザー用レジスト組成物用のポリマー(樹脂成分)において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
・ Structural unit (a3)
The component (A ′) may have a structural unit (a3) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. By having the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A ′) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. .
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom. A hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group (polycyclic group). . As the polycyclic group, for example, a resin for a resist composition for ArF excimer laser can be appropriately selected from among many proposed ones.
Among them, an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom, and (α-lower alkyl) acrylic A structural unit derived from an acid ester is more preferred. Examples of the polycyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Such a polycyclic group can be appropriately selected and used from among many proposed polymers (resin components) for resist compositions for ArF excimer lasers. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.

構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基のときは、(α−低級アルキル)アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式(a3−1)で表される構成単位、(a3−2)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。   As the structural unit (a3), when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, (α-lower alkyl) acrylic acid A structural unit derived from hydroxyethyl ester is preferred, and when the hydrocarbon group is a polycyclic group, a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by (a3-2) Is preferable.

Figure 0004347209
(式中、Rは前記に同じであり、jは1〜3の整数であり、kは1〜3の整数である。)
Figure 0004347209
(In the formula, R 0 is the same as above, j is an integer of 1 to 3, and k is an integer of 1 to 3.)

式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3rd position of the adamantyl group is particularly preferred.

式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。   In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

構成単位(a3)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A’)成分が構成単位(a3)を有する場合、(A’)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該(A’)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、さらに好ましくは15〜45モル%、最も好ましくは15〜35モル%がより好ましい。
As the structural unit (a3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the component (A ′) has the structural unit (a3), the proportion of the structural unit (a3) in the component (A ′) is 5 to 50 mol with respect to all the structural units constituting the component (A ′). %, More preferably 15 to 45 mol%, and most preferably 15 to 35 mol%.

・構成単位(a4)
(A’)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1’)、(a2)’、(a2)、および(a3)からなる群(以下、これらをまとめて「構成単位群」という)に含まれない以外の他の構成単位(a4)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)は、上記「構成単位群」に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFポジエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
構成単位(a4)としては、例えば酸非解離性の脂肪族多環式基を含み、かつアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該多環式基は、例えば、前記の構成単位(a1’)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFポジエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のアルキル基で置換されていてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)の構造のものを例示することができる。
・ Structural unit (a4)
The component (A ′) is a group consisting of the structural units (a1 ′), (a2) ′, (a2), and (a3) (hereinafter referred to as “configuration” as long as the effects of the present invention are not impaired. Other structural units (a4) other than those not included in the “unit group” may be included.
The structural unit (a4) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the above-mentioned “structural unit group”, such as for ArF excimer laser, for KrF positive excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. Many things conventionally known as what is used for resin for resists can be used.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit containing an acid non-dissociable aliphatic polycyclic group and derived from an acrylate ester is preferable. Examples of the polycyclic group include those similar to those exemplified for the structural unit (a1 ′). For ArF excimer laser, for KrF positive excimer laser (preferably ArF excimer laser) A large number of hitherto known materials can be used for the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may be substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-5).

Figure 0004347209
(式中、Rは前記と同じである。)
Figure 0004347209
(Wherein R 0 is the same as described above.)

かかる構成単位(a4)は、(A’)成分を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a4)を1〜30モル%、好ましくは10〜20モル%含有させると好ましい。   The structural unit (a4) is preferably contained in an amount of 1 to 30 mol%, preferably 10 to 20 mol% of the structural unit (a4) based on the total of all the structural units constituting the component (A ′).

(A’)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、(A’)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH−CH−CH−C(CF−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A ′) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). .
In addition, for the component (A ′), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, -C terminated (CF 3) may be introduced 2 -OH group. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing

(A’)成分は、例えば各構成単位を誘導するモノマーを常法によりラジカル重合することによって得ることができる。
(A’)成分は1種または2種以上混合して用いることができる。
The component (A ′) can be obtained, for example, by radical polymerization of a monomer for deriving each structural unit by a conventional method.
(A ') A component can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

・質量平均分子量
(A’)成分の質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)は、例えば30000以下であり、20000以下であることが好ましく、12000以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは10000以下とされる。
下限値は特に限定するものではないが、パターン倒れの抑制、解像性向上等の点で、好ましくは4000以上、さらに好ましくは5000以上とされる。
-Mass average molecular weight (A ') The mass average molecular weight (polystyrene conversion mass average molecular weight by gel permeation chromatography, the same shall apply hereinafter) of the component is, for example, 30000 or less, preferably 20000 or less, and preferably 12000 or less. Is more preferable, and most preferably 10,000 or less.
The lower limit is not particularly limited, but is preferably 4000 or more, and more preferably 5000 or more, from the viewpoint of suppressing pattern collapse and improving resolution.

また、
(A’)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
Also,
What is necessary is just to adjust content of (A ') component according to the resist film thickness to form.

(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分
(B)成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに用いることができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
(B) Acid generator component that generates acid by exposure The component (B) can be used without particular limitation from known acid generators used in conventional chemically amplified resist compositions.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, iminosulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。   Specific examples of the onium salt-based acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethane. Sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethane Sulfonate, its heptafluoropropane sulphonate or its Nafluorobutane sulfonate, trifluoromethane sulfonate of monophenyldimethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, trifluoromethane sulfonate of diphenyl monomethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, (4- Trifluoromethanesulfonate of methylphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, tri (4 -Tert-bu Le) trifluoromethanesulfonate triphenylsulfonium, its like heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonates.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。   Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino)- Phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like can be mentioned. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物A)、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン(化合物B)、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物C)、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物D)、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン(化合物E)、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物F、)、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物G)、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物H)などを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (compound A) and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) having the following structure. Butane (compound B), 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound C), 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (compound D), 1,2-bis (cyclohexylsulfonyl) Diazomethylsulfonyl) ethane (compound E), 1,3-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (compound F,), 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound G), 1,10 -Bis (cyclohe Such Sil diazomethylsulfonyl) decane (compound H) can be mentioned.

Figure 0004347209
Figure 0004347209

また、(B)成分としては、下記一般式(b−1)または(b−2)   As the component (B), the following general formula (b-1) or (b-2)

Figure 0004347209
[式中、Xは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数2〜6のアルキレン基を表し;Y、Zは、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基を表し;R11〜R13は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し、R11〜R13のうち少なくとも1つはアリール基を表す]で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも1種のスルホニウム化合物も好ましい。
Figure 0004347209
[Wherein X represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom; Y and Z each independently represents at least one hydrogen atom substituted with a fluorine atom; R 11 to R 13 each independently represents an aryl group or an alkyl group, and at least one of R 11 to R 13 represents an aryl group]. Also preferred are at least one sulfonium compound selected from the group consisting of:

式(b−1)、(b−2)中、Xは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は例えば2〜6であり、好ましくは3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y、Zは、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は例えば1〜10であり、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜3である。
Xのアルキレン基の炭素数またはY、Zのアルキル基の炭素数が小さいほどレジスト溶媒への溶解性も良好であるため好ましい。
また、Xのアルキレン基またはY、Zのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
In the formulas (b-1) and (b-2), X is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has, for example, 2 carbon atoms. -6, preferably 3-5, most preferably 3 carbon atoms.
Y and Z are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has, for example, 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 -7, more preferably 1-3.
The smaller the number of carbon atoms of the alkylene group of X or the number of carbon atoms of the alkyl groups of Y and Z, the better the solubility in the resist solvent, which is preferable.
In addition, in the alkylene group of X or the alkyl group of Y and Z, the greater the number of hydrogen atoms substituted by fluorine atoms, the stronger the acid, and the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less Is preferable. The proportion of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. A perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group.

11〜R13はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。
11〜R13のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R11〜R13のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R11〜R13のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
11〜R13のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。
11〜R13のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R11〜R13はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
R 11 to R 13 each independently represents an aryl group or an alkyl group.
At least one of R 11 to R 13 represents an aryl group. Of R 11 to R 13 , two or more are preferably aryl groups, and most preferably all of R 11 to R 13 are aryl groups.
There is no restriction | limiting in particular as an aryl group of R < 11 > -R < 13 >, For example, it is a C6-C20 aryl group, Comprising: It may be substituted by the alkyl group, the alkoxy group, the halogen atom, etc. Good phenyl group and naphthyl group can be mentioned. An aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable because it can be synthesized at low cost.
The alkyl group of R 11 to R 13, not particularly limited, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
Among these, it is most preferable that all of R 11 to R 13 are phenyl groups.

これらのスルホニウム化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   These sulfonium compounds may be used alone or in combination of two or more.

中でも、(B)成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
なお、後述するポジ型レジスト組成物においても、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
(B)成分としては、1種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Especially, it is preferable to use the onium salt which uses a fluorinated alkylsulfonic acid ion as an anion as (B) component.
In the positive resist composition described later, it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion.
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(B)成分の含有量は、(A’)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることで、パターン形成が十分に行うことできる。また、均一なレジスト溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。   The content of the component (B) is 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A ′). By setting it as the said range, pattern formation can fully be performed. Moreover, since a uniform resist solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

(D)含窒素有機化合物
ポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)が挙げられる。その具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A’)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。これらの中でも、アルキルアルコールアミン及びトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンのようなアルキルアルコールアミンが最も好ましい。
(D) Nitrogen-containing organic compound In the positive resist composition, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability over time and the like. Component)).
Since a wide variety of components (D) have been proposed, any known one may be used, but aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred. .
Examples of the aliphatic amine include amines (alkyl amines or alkyl alcohol amines) in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms. Specific examples thereof include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, Dialkylamines such as di-n-octylamine and dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptyl Trialkylamines such as amine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n -Ok Noruamin, alkyl alcohol amines such as tri -n- octanol amine.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A ') component. Among these, alkyl alcohol amines and trialkyl amines are preferable, and alkyl alcohol amines are most preferable. Of the alkyl alcohol amines, alkyl alcohol amines such as triethanolamine and triisopropanolamine are most preferred.

(E)成分
前記(D)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A’)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
(E) Component For the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending with the (D) component, and improving the resist pattern shape, retention stability, etc., as an optional component, an organic carboxylic acid or an oxo acid of phosphorus or its A derivative (E) (hereinafter referred to as “component (E)”) can be contained. In addition, (D) component and (E) component can also be used together, and any 1 type can also be used.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
The component (E) is used in a proportion of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A ′).

その他の任意成分
ポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。
Other optional components In the positive resist composition, if necessary, there are miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving the coating property, and a dissolution inhibitor. , Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added as appropriate.

[第1のポジ型レジスト組成物]
第1のポジ型レジスト組成物は、例えば第2のポジ型レジスト組成物と同様のものが用いることができる。これらの中でも、(A’)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を含むポジ型レジスト組成物であることが好ましく、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むものが最も好ましい。
ただし、第1のポジ型レジスト組成物においては、第2のポジ型レジスト組成物の様に、第1のレジスト層2を溶解しない有機溶剤を用いるという制約がない。
そのため、上記第2のポジ型レジスト組成物にて説明した有機溶剤以外の有機溶剤を用いることも可能である。
例えば、有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
[First positive resist composition]
As the first positive resist composition, for example, the same one as the second positive resist composition can be used. Among these, (A ′) contains a resin component that contains a structural unit derived from an acrylate ester and increases alkali solubility by the action of an acid, and (B) an acid generator component that generates an acid upon exposure. A positive resist composition is preferable, and the component (A ′) is composed of a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and an acrylate ester having a lactone ring. Those containing the derived structural unit (a2) are most preferred.
However, in the first positive resist composition, there is no restriction that an organic solvent that does not dissolve the first resist layer 2 is used unlike the second positive resist composition.
Therefore, it is also possible to use an organic solvent other than the organic solvent described in the second positive resist composition.
For example, the organic solvent only needs to dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists may be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, ketones such as γ-butyrolactone, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol Or polyhydric alcohols such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, lactic acid Ethyl (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxy Methyl propionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.

これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
また、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比が好ましくは2:8〜8:2、より好ましくは3:7〜7:3であると好ましい。
また、有機溶剤として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
A mixed solvent obtained by mixing propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 2: 8 to 8: 2, more preferably 3: 7 to 7: 3.
In addition, as the organic solvent, a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.

第1のポジ型レジスト組成物の樹脂成分として好ましい(A’)成分は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を含むものが好ましい。さらには構成単位(a1’)及び構成単位(a2)に加え極性基含有多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を含むことが最も好ましい。
第2のポジ型レジスト組成物の樹脂成分として好ましい(A’)成分は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むことが好ましい。
A preferred component (A ′) as the resin component of the first positive resist composition is a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and an acrylate ester having a lactone ring What contains the structural unit (a2) induced | guided | derived from is preferable. Further, it is most preferable to include a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing polycyclic group in addition to the structural unit (a1 ′) and the structural unit (a2).
The component (A ′) preferable as the resin component of the second positive resist composition includes a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a fluorinated hydroxyalkyl group. And a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group.

また、第1のポジ型レジスト組成物の(A’)成分は、下記化学式(A’−1)で表される共重合体と下記化学式(A’−2)で表される共重合体のどちらかを含むことが好ましく、さらにはこれらの共重合体の混合物であることが特に好ましい。その混合比(質量比)は9:1〜1:9であることが好ましく、8:2〜2:8であることがさらに好ましく、6:4〜4:6であることが最も好ましい。   The component (A ′) of the first positive resist composition is composed of a copolymer represented by the following chemical formula (A′-1) and a copolymer represented by the following chemical formula (A′-2). It is preferable that either of them is included, and further, a mixture of these copolymers is particularly preferable. The mixing ratio (mass ratio) is preferably 9: 1 to 1: 9, more preferably 8: 2 to 2: 8, and most preferably 6: 4 to 4: 6.

Figure 0004347209
Figure 0004347209

Figure 0004347209
(式中、Rについては上記と同じである。)
Figure 0004347209
(In the formula, R 0 is the same as above.)

また、第2のポジ型レジスト組成物の(A’)成分は、下記化学式(A’−3)で表される共重合体を含むことが好ましい。

Figure 0004347209
(式中、Rについては上記と同じである。) The component (A ′) of the second positive resist composition preferably contains a copolymer represented by the following chemical formula (A′-3).
Figure 0004347209
(In the formula, R 0 is the same as above.)

本発明のレジストパターンの形成方法においては、上述の様に第2のポジ型レジスト組成物として、特定のポジ型レジスト組成物を用いることにより、下層に密パターンを形成し、上層にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制でき、良好な形状のレジストパターンの形成方法を提供することができる。   In the resist pattern forming method of the present invention, as described above, a specific positive resist composition is used as the second positive resist composition, whereby a dense pattern is formed in the lower layer and a pattern is formed in the upper layer. In the method for forming a resist pattern, mixing can be suppressed, and a method for forming a resist pattern having a good shape can be provided.

[参考例1]
(第2のレジスト層に用いるポジ型レジスト組成物の調整)
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂1を100質量部(質量比1:1)、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートを5.0質量部、含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを0.45質量部を有機溶剤としてイソブタノールに溶解して固形分濃度6質量%のポジ型レジスト組成物とした。
[Reference Example 1]
(Adjustment of positive resist composition used for second resist layer)
As resin components, 100 parts by mass of resin 1 represented by the following chemical formula (mass ratio 1: 1), 5.0 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate as an acid generator, and triethanolamine as a nitrogen-containing organic compound Was dissolved in isobutanol using 0.45 parts by mass as an organic solvent to obtain a positive resist composition having a solid concentration of 6% by mass.

Figure 0004347209
樹脂1(質量平均分子量9800、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)1.4、l/m=/48/52(モル比))
Figure 0004347209
Resin 1 (mass average molecular weight 9800, dispersity (mass average molecular weight / number average molecular weight) 1.4, l / m = / 48/52 (molar ratio))

[参考例2]
(第1のレジスト層に用いるポジ型レジスト組成物の調整)
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂1と樹脂2との混合物100質量部(質量比1:1)、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートを3.0質量部、含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを0.15質量部、及びその他の成分として界面活性剤(R−08:大日本インキ化学社製)を0.1質量部を有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと乳酸エチルとの混合溶媒(質量比6:4)に溶解して固形分濃度10質量%のポジ型レジスト組成物とした。
[Reference Example 2]
(Adjustment of positive resist composition used for first resist layer)
As a resin component, 100 parts by mass (mass ratio 1: 1) of a mixture of resin 1 and resin 2 represented by the following chemical formula, 3.0 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutane sulfonate as an acid generator, nitrogen-containing organic Propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate using 0.15 parts by weight of triethanolamine as a compound and 0.1 parts by weight of a surfactant (R-08: manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as other components. And a positive resist composition having a solid content concentration of 10% by mass.

Figure 0004347209
樹脂1(分子量10000、分散度2.0、l/m/n=4/4/2(モル比))
Figure 0004347209
Resin 1 (molecular weight 10,000, dispersity 2.0, l / m / n = 4/4/2 (molar ratio))

Figure 0004347209
樹脂2(分子量10000、分散度2.0、l/m/n=3/5/2(モル比))
Figure 0004347209
Resin 2 (molecular weight 10,000, dispersity 2.0, l / m / n = 3/5/2 (molar ratio))

有機系反射防止膜組成物「ARC−29」(商品名、ブリューワサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で215℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
そして、前記参考例2で調整した第1のポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて反射防止膜上に塗布し、ホットプレート上で115℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚300nmレジスト層を形成した。
ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥して140nmの1:1のデンスホールパターンを形成した。
次に、形成した前記デンスホールパターン上に、参考例1で調整した第2のポジ型レジスト組成物をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で115℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚200nmレジスト層を形成した。その際に、下層のレジスト層とミキシングは発生していなかった。ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥して140nmの1:1のデンス(密)コンタクトホールパターンと、ホールの幅が140nmの疎パターンとを共に有する疎密混在パターンを形成することができた。
An organic antireflective coating composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 215 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed.
Then, the first positive resist composition prepared in Reference Example 2 is applied onto the antireflection film using a spinner, prebaked (PAB) at 115 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried. Thus, a 300 nm-thick resist layer was formed.
Next, ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75).
Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water for 20 seconds and drying to a 140 nm 1: 1 dense A hole pattern was formed.
Next, on the formed dense hole pattern, the second positive resist composition prepared in Reference Example 1 was applied using a spinner, and prebaked (PAB) at 115 ° C. for 60 seconds on a hot plate, By drying, a 200 nm thick resist layer was formed. At that time, mixing with the lower resist layer was not generated. Next, ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75).
Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water for 20 seconds and drying to a 140 nm 1: 1 dense A dense / dense mixed pattern having both a (dense) contact hole pattern and a sparse pattern with a hole width of 140 nm could be formed.

この様に、本発明に係る実施例ではミキシングを防ぐことができ、実用的なレジストパターンを形成することができた。   Thus, in the example according to the present invention, mixing could be prevented and a practical resist pattern could be formed.

図1(a)は第1の態様の手順の例(プロセス1)のフローを示した説明図、図1(b)は第2の態様の手順の例(プロセス2)のフローを示した説明図。FIG. 1A is an explanatory diagram showing a flow of an example procedure (process 1) of the first aspect, and FIG. 1B is an explanatory diagram showing a flow of an example procedure (process 2) of the second aspect. Figure. プロセス1の説明図(断面図)。Explanatory drawing (sectional drawing) of the process 1. FIG. プロセス2の説明図(断面図)。Explanatory drawing (sectional drawing) of the process 2. FIG. プロセス1または2を経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図。The top view which showed the state after forming a dense pattern and a sparse pattern through the process 1 or 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板、2・・・第1のレジスト層(下層)、2a・・・ホール、2a’・・・潜像部(露光部)、12・・・第2のレジスト層(上層)、12a・・・ホール、12a’・・・潜像部(露光部)、3、13・・・マスク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... 1st resist layer (lower layer), 2a ... Hole, 2a '... Latent image part (exposure part), 12 ... 2nd resist layer (upper layer) , 12a ... holes, 12a '... latent image part (exposure part), 3, 13 ... mask

Claims (7)

下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
A resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i) to (ii) below (i) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed to form a first resist layer. Step (ii) forming a latent image portion of a dense pattern After applying a second positive resist composition on the first resist layer to form a second resist layer and selectively exposing, Simultaneously developing the first resist layer and the second resist layer to remove a part of the latent image portion of the dense pattern and to expose a part of the dense pattern;
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A method for forming a resist pattern.
下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程
を含み、
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含むポジ型レジスト組成物を用い、
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、アルコール系溶剤を含み、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有するポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
A resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
Steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) A first resist layer is formed on a substrate using a first positive resist composition, selectively exposed, developed, and then developed. Step (ii ′) of forming a dense pattern on the first resist layer A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern and form a second resist layer And selectively exposing and developing to remove a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern and to expose a part of the dense pattern,
As the first positive resist composition, a positive resist composition comprising (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure. Use
As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, an alcohol solvent is included, dissolved in an organic solvent which does not dissolve the first resist layer, and the component (a ') is the use of a positive resist composition containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A method for forming a resist pattern.
請求項1または2に記載のレジストパターンの形成方法において、前記アルコール系溶剤がイソブタノールおよび/またはn−ブタノールであるレジストパターンの形成方法。 3. The method of forming a resist pattern according to claim 1 , wherein the alcohol solvent is isobutanol and / or n-butanol. 前記第1のポジ型レジスト組成物の(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。 The component (A ′) of the first positive resist composition is derived from a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and an acrylate ester having a lactone ring. The resist pattern formation method as described in any one of Claims 1-3 containing the structural unit (a2). 前記第2のポジ型レジスト組成物の(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)とフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含む請求項1〜4のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。 The component (A ′) of the second positive resist composition has an alicyclic ring having a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a fluorinated hydroxyalkyl group. The resist pattern formation method as described in any one of Claims 1-4 containing the structural unit (a2 ') containing a formula group. 下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、A resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
下記(i)〜(ii)の工程  Steps (i) to (ii) below
(i)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光して、該第1のレジスト層に密パターンの潜像部を形成する工程(I) A step of forming a first resist layer on a substrate using a first positive resist composition and selectively exposing to form a latent image portion having a dense pattern on the first resist layer.
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、前記第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記密パターンの潜像部の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程(Ii) A second positive resist composition is applied onto the first resist layer to form a second resist layer, and after selective exposure, the first resist layer and the second resist layer Simultaneously developing the resist layer to remove part of the latent image portion of the dense pattern and exposing part of the dense pattern
を含み、Including
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、  The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。  As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method.
下層の第1のレジスト層に密パターンを形成し、その上層の第2のレジスト層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、A resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower first resist layer, and a pattern different from the lower layer is formed in an upper second resist layer,
下記(i’)〜(ii’)の工程  The following steps (i ′) to (ii ′)
(i’)基板上に第1のポジ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程(I ′) a step of forming a first resist layer on the substrate using the first positive resist composition, selectively exposing, and developing to form a dense pattern in the first resist layer
(ii’)該第1のレジスト層の上に第2のポジ型レジスト組成物を塗布して前記密パターンを埋め込むとともに第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して、前記密パターンに埋め込んでいた第2のポジ型レジスト組成物の一部を除去し、前記密パターンの一部を露出させる工程(Ii ′) A second positive resist composition is applied on the first resist layer to embed the dense pattern, and a second resist layer is formed, selectively exposed, and developed. Removing a part of the second positive resist composition embedded in the dense pattern to expose a part of the dense pattern
を含み、Including
前記第1のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含み、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)とを含むポジ型レジスト組成物を用い、The first positive resist composition includes (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid upon exposure, ') A positive resist in which the component contains a structural unit (a1') derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having a lactone ring Using the composition,
前記第2のポジ型レジスト組成物として、(A’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分とを、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解し、且つ、前記(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a2’)とを含むポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。  As the second positive resist composition, (A ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component which generates an acid by exposure, the first resist layer And the component (A ′) comprises a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a fluorinated hydroxyalkyl group. A positive resist composition comprising a structural unit (a2 ′) containing an alicyclic group having a resist pattern forming method.
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