JP2005249807A - Photoresist composition for photomask and method for forming resist pattern - Google Patents

Photoresist composition for photomask and method for forming resist pattern Download PDF

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祐 松宮
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武 岩井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoresist composition for a photomask with which a pattern shape having a side wall exhibiting high perpendicularity and a cross section being nearly rectangular is obtained in the manufacture of a photomask. <P>SOLUTION: The photoresist composition for a photomask comprises (A) a resin component having a constituting unit derived from an (α-lower alkyl)acrylic acid as a primary component, (B) an acid generator generating an acid by the exposure to a light, and (D) a polymer compound containing a hydroxystyrene constituting unit (d11) and a constituting unit (d12) having a dissolution inhibiting group being dissociated by an acid. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はホトマスク用ホトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a photoresist composition for a photomask and a method for forming a resist pattern.

ホトリソグラフィ技術においては、例えば基板の上にレジスト組成物からなるレジスト層を形成し、これに所定のパターンが形成されたホトマスクを介して光、電子線等の放射線にて選択的露光し、現像して前記レジスト層に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。そして、露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト組成物をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト組成物をネガ型という。   In photolithography technology, for example, a resist layer made of a resist composition is formed on a substrate, and selectively exposed to radiation such as light and electron beams through a photomask on which a predetermined pattern is formed, and developed. Then, a step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist layer is performed. A resist composition in which the exposed portion changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist composition that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.

ところで、前記ホトマスクもレジスト組成物を用いて製造されている。
ホトマスクは、透明基板と、その上に所定のパターンに形成された遮蔽層を備えている。
ホトマスクは、例えば、従来以下の様にして製造されている。
すなわち、ガラス基板等の透明基板の上にクロム等の遮蔽材料を主成分とする遮蔽層を設けた遮蔽基板材料を用意し、その上にレジスト層を形成し、さらにホトマスク形成用のホトマスクを介して選択的露光し、現像し、遮蔽層上にレジストパターンを形成する。
ついで、レジストパターンをマスクとして、パターンが形成されていない部分の遮蔽層をエッチングして当該遮蔽層にパターンを転写することにより、透明基板と、その上に所定のパターンを有する遮蔽層とを備えたホトマスクが得られる(例えば下記非特許文献1参照)。
田辺 功等著、「フォトマスク技術のはなし」、株式会社工業調査会、初版、1996年8月20日、p.10−19
By the way, the photomask is also manufactured using a resist composition.
The photomask includes a transparent substrate and a shielding layer formed in a predetermined pattern thereon.
For example, the photomask is conventionally manufactured as follows.
That is, a shielding substrate material provided with a shielding layer mainly composed of a shielding material such as chromium on a transparent substrate such as a glass substrate is prepared, a resist layer is formed thereon, and a photomask for forming a photomask is interposed therebetween. Selective exposure, development, and formation of a resist pattern on the shielding layer.
Next, using the resist pattern as a mask, a portion of the shielding layer where the pattern is not formed is etched to transfer the pattern to the shielding layer, thereby providing a transparent substrate and a shielding layer having a predetermined pattern thereon. A photomask is obtained (for example, see Non-Patent Document 1 below).
Isao Tanabe et al., “The story of photomask technology”, Industrial Research Co., Ltd., first edition, August 20, 1996, p. 10-19

しかしながら、従来、ホトマスクを製造するにあたって、遮蔽基板材料の遮蔽層の上にレジスト層を形成し、露光すると、側壁の垂直性の高い、断面矩形の良好なパターン形状が得られないという問題がある。具体的にはパターン側壁にスタンディングウェーブが発生したり、パターン断面形状がT―トップ状になり、場合によってはこれによりパターン倒れが生じることがあり、問題である。また、この様な形状不良のレジストパターンをマスクとして遮蔽層をエッチングすると、パターンの転写を忠実に行うことができず、精密なマスクが得られないため不都合である。この傾向は遮蔽層の上に直接レジスト層を形成した場合に特に顕著になる。   However, conventionally, when a photomask is manufactured, when a resist layer is formed on the shielding layer of the shielding substrate material and exposed, there is a problem that a favorable pattern shape having a high cross-sectional rectangle with high verticality cannot be obtained. . Specifically, a standing wave is generated on the side wall of the pattern, or the cross-sectional shape of the pattern becomes a T-top shape. In some cases, the pattern collapses, which is a problem. In addition, if the shielding layer is etched using such a defective resist pattern as a mask, the pattern cannot be transferred faithfully, and a precise mask cannot be obtained. This tendency becomes particularly prominent when a resist layer is formed directly on the shielding layer.

なお、従来この様なパターン形状の問題を改善するため、遮蔽基板材料自体を工夫する技術が提案されている。例えば、クロム膜の表面に酸化クロムの干渉膜を形成した多層タイプの遮蔽基板材料である(上記非特許文献1参照)。この遮蔽基板材料においては、クロム層上に酸化クロム層を設けることで反射率を20%以下に低減できるとされ、これにより上記パターン形状の問題を改善できる。
しかしながら、遮蔽基板材料を工夫する以外の他の手段により、上記パターン形状の問題を低減する技術が求められている。
Conventionally, in order to improve such a problem of the pattern shape, a technique for devising the shielding substrate material itself has been proposed. For example, it is a multilayer type shielding substrate material in which a chromium oxide interference film is formed on the surface of a chromium film (see Non-Patent Document 1 above). In this shielding substrate material, it is said that the reflectance can be reduced to 20% or less by providing a chromium oxide layer on the chromium layer, thereby improving the problem of the pattern shape.
However, there is a demand for a technique for reducing the problem of the pattern shape by means other than devising the shielding substrate material.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ホトマスクの製造にあたって側壁の垂直性の高い、断面矩形に近いパターン形状が得られるホトマスク用ホトレジスト組成物及び該ホトマスク用ホトレジスト組成物を用いたレジストパターン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 in manufacturing a photomask, a photoresist composition for a photomask capable of obtaining a pattern shape close to a rectangular cross section with high verticality of the side wall, and the photoresist composition for the photomask are used. It is an object of the present invention to provide a resist pattern forming method.

上記の目的を達成するために、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物は、(A)(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位を主成分とする樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤と、(D)ヒドロキシスチレン構成単位(d11)と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位(d12)とを含む高分子化合物とを含むことを特徴とする。
本発明のレジストパターン形成方法は、遮蔽層を設けた透明基板上に、本願発明のホトマスク用ホトレジスト組成物を塗布し、プレべーク(PAB)し、選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を施し、アルカリ現像してレジストパターンを形成することを特徴とする。
なお、本特許請求の範囲及び本明細書において「露光」には電子線等の照射も含むものとする。
「α−低級アルキルアクリル酸」とは、アクリル酸のα炭素原子に結合した水素原子が低級アルキル基で置換されたものを意味する。
「(α−低級アルキル)アクリル酸」とは、α−低級アルキルアクリル酸とアクリル酸の一方あるいは両方を示す。「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を示す。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル[(α−低級アルキル)アクリレート]から誘導される構成単位とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位である。
In order to achieve the above object, a photoresist composition for a photomask according to the present invention comprises (A) a resin component mainly composed of a structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid, and (B) exposure. It comprises an acid generator that generates an acid, (D) a hydroxystyrene structural unit (d11), and a polymer compound including a structural unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
In the resist pattern forming method of the present invention, a photoresist composition for a photomask of the present invention is applied on a transparent substrate provided with a shielding layer, pre-baked (PAB), selectively exposed, and then exposed to PEB (exposure). The resist pattern is formed by performing post-heating and alkali development.
In the claims and in this specification, “exposure” includes irradiation with an electron beam or the like.
The “α-lower alkyl acrylic acid” means a hydrogen atom bonded to the α carbon atom of acrylic acid substituted with a lower alkyl group.
“(Α-Lower alkyl) acrylic acid” refers to one or both of α-lower alkylacrylic acid and acrylic acid. “Structural unit” refers to a monomer unit constituting a polymer.
The structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylate ester [(α-lower alkyl) acrylate] is a structure formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylate ester. Unit.

本発明においては、側壁の垂直性の高い、断面矩形に近いパターン形状が得られるホトマスク用ホトレジスト組成物を提供できる。   In the present invention, a photoresist composition for a photomask can be provided in which a pattern shape close to a rectangular cross section with high verticality of side walls can be obtained.

[ホトマスク用ホトレジスト組成物]
本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物は、(A)(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位を主成分とする樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤と、(D)ヒドロキシスチレン構成単位(d11)と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位(d12)とを含む高分子化合物とを含むことを特徴とする。
(A)成分と(D)成分を含有することにより、パターン形状が改善し、断面矩形に近いパターン形状が得られる。
[Photoresist composition for photomask]
The photoresist composition for a photomask of the present invention comprises (A) a resin component mainly composed of a structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid, and (B) an acid generator that generates an acid upon exposure, (D) It includes a polymer compound containing a hydroxystyrene structural unit (d11) and a structural unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
By containing the component (A) and the component (D), the pattern shape is improved, and a pattern shape close to a rectangular cross section is obtained.

・(A)樹脂成分
本発明のレジスト組成物は、(A)成分として、通常、化学増幅型レジスト用のベース樹脂として用いられている、一種又は2種以上のアルカリ可溶性樹脂又はアルカリ可溶性となり得る樹脂を使用することができる。前者の場合はいわゆるネガ型、後者の場合はいわゆるポジ型のレジスト組成物である。本発明のレジスト組成物は、好ましくはポジ型である。
ネガ型の場合、レジスト組成物には、(B)成分と共に架橋剤が配合される。そして、レジストパターン形成時に、露光により(B)成分から酸が発生すると、かかる酸が作用し、(A)成分と架橋剤間で架橋が起こり、アルカリ不溶性となる。前記架橋剤としては、例えば、通常は、メチロール基又はアルコキシメチル基を有するメラミン、尿素又はグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤が用いられる。
ポジ型の場合は、(A)成分はいわゆる酸解離性溶解抑制基を有するアルカリ不溶性のものであり、露光により(B)成分から酸が発生すると、かかる酸が前記酸解離性溶解抑制基を解離させることにより、(A)成分がアルカリ可溶性となる。
-(A) Resin Component The resist composition of the present invention can be one or two or more alkali-soluble resins or alkali-soluble resins that are usually used as the base resin for chemically amplified resists as the component (A). Resin can be used. In the former case, a so-called negative type resist composition is used, and in the latter case, a so-called positive type resist composition. The resist composition of the present invention is preferably a positive type.
In the case of the negative type, a crosslinking agent is blended in the resist composition together with the component (B). When an acid is generated from the component (B) by exposure at the time of resist pattern formation, the acid acts to cause crosslinking between the component (A) and the cross-linking agent, resulting in alkali insolubility. As the crosslinking agent, for example, an amino crosslinking agent such as melamine, urea or glycoluril having a methylol group or alkoxymethyl group is usually used.
In the case of the positive type, the component (A) is an alkali-insoluble one having a so-called acid dissociable dissolution inhibiting group. When an acid is generated from the component (B) by exposure, the acid dissociates the acid dissociable dissolution inhibiting group. By dissociating, the component (A) becomes alkali-soluble.

(A)成分は、ポジ型、ネガ型のいずれの場合にも、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を露光光源としたときの解像性の向上等の観点から、波長193nmの光を吸収しにくい構成単位を主成分とすることが好ましい。本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物は、後述する様にArFエキシマレーザー(波長193nm)を露光光源に用いるプロセス用として有用だからである。
そのため、(A)成分は、(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を含有することが好ましい。
本発明においては、(A)成分中、(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位を好ましくは20モル%以上、より好ましくは50モル%以上含むと好適なレジスト組成物が得られるので、望ましい。
そして、さらに好ましくは(A)成分は、(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位を主成分とする樹脂成分であることが好ましい。ここで、主成分とは、好ましくは(A)成分を構成する全構成単位中の(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位の割合が、60モル%以上、好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上(最も好ましくは100モル%)であることを示す。
また、前記(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位は、上記解像性向上の観点から、波長193nmの光を吸収する能力を有する、芳香族環(例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等)を樹脂骨格中に含まない構成単位からなることが好ましい。
なお、上記好ましい態様において、(A)成分は、(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位以外の構成単位を含んでいてもよいが、上記解像性向上の観点から、波長193nmの光を吸収する能力を有する、ヒドロキシスチレン構成単位やスチレン構成単位の様な、芳香族環(例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等)を樹脂骨格中に含まない構成単位からなることが好ましい。
The component (A) is less likely to absorb light with a wavelength of 193 nm from the viewpoint of improving resolution when an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) is used as an exposure light source in both positive and negative types. It is preferable that the structural unit is a main component. This is because the photoresist composition for a photomask of the present invention is useful for a process using an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) as an exposure light source as described later.
Therefore, the component (A) preferably contains a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester.
In the present invention, a preferable resist composition can be obtained when the constituent unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid is preferably 20 mol% or more, more preferably 50 mol% or more in the component (A). So desirable.
More preferably, the component (A) is a resin component whose main component is a structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid. Here, the main component is preferably such that the proportion of structural units derived from (α-lower alkyl) acrylic acid in all structural units constituting the component (A) is 60 mol% or more, preferably 70 mol%. More preferably, it is 80 mol% or more (most preferably 100 mol%).
The structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid has an aromatic ring (for example, a benzene ring, a naphthalene ring, etc.) having the ability to absorb light having a wavelength of 193 nm from the viewpoint of improving the resolution. The anthracene ring and the like are preferably composed of structural units that are not contained in the resin skeleton.
In the preferred embodiment, the component (A) may contain a structural unit other than the structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid, but from the viewpoint of improving the resolution, the wavelength is 193 nm. It is preferably composed of a structural unit that does not contain an aromatic ring (for example, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, etc.) in the resin skeleton, such as a hydroxystyrene structural unit or a styrene structural unit, that has the ability to absorb the light. .

そして、(A)成分は、単環式又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を含む(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(a1)、ラクトン含有単環または多環式基を含む(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(a2)、水酸基含有多環式基を含む(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)を含むことが好ましい。なお、この際(A)成分は前記構成単位を含む共重合体であっても、混合樹脂であってもよいが、好ましくは共重合体である。   The component (A) includes a structural unit (a1) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a monocyclic or polycyclic group-containing acid dissociable, dissolution inhibiting group, a lactone-containing monocyclic or polycyclic group. Structural unit (a2) derived from (α-lower alkyl) acrylate ester containing cyclic group, Structural unit (a3) derived from (α-lower alkyl) acrylate ester containing hydroxyl group-containing polycyclic group It is preferable to contain. In this case, the component (A) may be a copolymer containing the structural unit or a mixed resin, but is preferably a copolymer.

(a1)〜(a4)
・構成単位(a1)
構成単位(a1)は、単環式又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される単位である。
単環式基としては、シクロアルカンから1個の水素原子を除いた基、例えばシクロヘキシル基等の脂肪族単環式基が挙げられる。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として、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、すなわち脂肪族多環式基が挙げられる。ここで、これらの単環式基又は多環式基は、ArFレジストにおいて多く提案されたもので、本発明においてもこれらの単環式又は多環式基を任意に選択し使用することができるが、中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基等の脂肪族多環式基を用いるのが、工業上入手し易いなどの点で好ましい。
(A1) to (a4)
・ Structural unit (a1)
The structural unit (a1) is a unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a monocyclic or polycyclic group-containing acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Examples of the monocyclic group include a group obtained by removing one hydrogen atom from a cycloalkane, for example, an aliphatic monocyclic group such as a cyclohexyl group. As the polycyclic group, bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, etc., a group in which one hydrogen atom is removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, An aliphatic polycyclic group is mentioned. Here, many of these monocyclic groups or polycyclic groups have been proposed in ArF resists, and in the present invention, these monocyclic groups or polycyclic groups can be arbitrarily selected and used. However, it is preferable to use an aliphatic polycyclic group such as an adamantyl group, a norbornyl group, or a tetracyclododecanyl group from the viewpoint of industrial availability.

酸解離性溶解抑制基は、露光前には(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し、露光後には後述する(B)成分から発生した酸の作用により解離し、(A)成分全体をアルカリ可溶性へと変化させるものである。
このような酸解離性溶解抑制基としては、例えば(α−低級アルキル)アクリル酸のカルボキシル基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成するものが広く知られている。
構成単位(a1)としては、前述した機能を有するものであれ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、下記一般式(1)、(2)または(3)から選択される少なくとも1種の構成単位が、解像性、耐ドライエッチング性に優れている等の点で好ましい。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A) insoluble in alkali before exposure, and is dissociated by the action of an acid generated from the component (B) described later after exposure. A) The whole component is changed to alkali-soluble.
As such an acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, those that form a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxyl group of (α-lower alkyl) acrylic acid are widely known.
As the structural unit (a1), any unit can be used without particular limitation as long as it has the functions described above. Specifically, at least one structural unit selected from the following general formula (1), (2), or (3) is preferable in that it has excellent resolution and dry etching resistance.

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、Rは低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 1 is a lower alkyl group)

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、RおよびRはそれぞれ独立して低級ア
ルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 2 and R 3 are each independently a lower alkyl group)

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、Rは第3級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 4 is a tertiary alkyl group)

一般式(1)で表される構成単位は、(α−低級アルキル)アクリル酸のエステル部の酸素原子(−O−)に隣接する炭素原子が、アダマンチル基のような環骨格上の第3級アルキル基となる場合である。
Rとしては、水素原子またはメチル基、さらにはC2〜C5程度の低級アルキル基、具体的にはエチル基、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の低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられるが、水素原子またはメチル基が好ましい。
また、Rとしては、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の低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられる。ここで、Rを炭素数2以上のアルキル基とすれば、メチル基の場合に比べて酸解離性が高くなる傾向にあり、好ましい。ただし、工業的にはメチル基、エチル基とするのが最も好ましい。
In the structural unit represented by the general formula (1), the carbon atom adjacent to the oxygen atom (—O—) of the ester part of (α-lower alkyl) acrylic acid is a third unit on a ring skeleton such as an adamantyl group. This is the case when it becomes a secondary alkyl group.
R is a hydrogen atom or a methyl group, and further a lower alkyl group of about C2 to C5, specifically an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, Examples include lower linear or branched alkyl groups such as an isopentyl group and neopentyl group, and a hydrogen atom or a methyl group is preferable.
R 1 is a lower linear or branched group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, or a neopentyl group. Of the alkyl group. Here, if R 1 is an alkyl group having 2 or more carbon atoms, the acid dissociation tends to be higher than that of a methyl group, which is preferable. However, industrially, a methyl group or an ethyl group is most preferable.

一般式(2)で表される構成単位は、(α−低級アルキル)アクリル酸のエステル部の酸素原子(−O−)に隣接する炭素原子が第3級アルキル基であり、該アルキル基中にさらにアダマンチル基のような環骨格が存在する場合である。一般式(2)で表される構成単位において、Rは、前記一般式(1)の場合と同じ定義であり、RおよびRはそれぞれ独立した低級アルキル基、すなわち前記したC1〜C5程度の直鎖状または分岐状アルキル基である。このような基は、2−メチル−2−アダマンチル基より酸解離性が高くなる傾向がある。なお、前記のRおよびRについては、共にメチル基とするのが工業的に好ましい。 In the structural unit represented by the general formula (2), the carbon atom adjacent to the oxygen atom (—O—) of the ester portion of (α-lower alkyl) acrylic acid is a tertiary alkyl group, Further, a ring skeleton such as an adamantyl group is present. In the structural unit represented by the general formula (2), R has the same definition as in the general formula (1), and R 2 and R 3 are independent lower alkyl groups, that is, about the above-described C1 to C5. These are linear or branched alkyl groups. Such groups tend to be more acid dissociable than 2-methyl-2-adamantyl groups. In addition, it is industrially preferable that R 2 and R 3 are both methyl groups.

一般式(3)で表される構成単位は、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル部ではなく、別のエステル部の酸素原子(−O−)に隣接する炭素原子が第3級アルキル基であり、該エステル部と(α−低級アルキル)アクリル酸エステル部とをテトラシクロドデカニル基のような環骨格で連結する場合である。一般式(3)で表される単位において、Rは前記一般式(1)の場合と同じ定義であり、Rはtert−ブチル基やtert−アミル基のような第3級アルキル基である。なお、Rについては、tert−ブチル基とするのが工業的に好ましい。
また、このような一般式(1)〜(3)で表される構成単位の中では、特に一般式(1)で表される構成単位で、かつRがメチル基またはエチル基であるものが、解像性に優れる等の点で好ましい。
The structural unit represented by the general formula (3) is not a (α-lower alkyl) acrylic ester part, but a carbon atom adjacent to an oxygen atom (—O—) of another ester part is a tertiary alkyl group. Yes, this is the case where the ester moiety and the (α-lower alkyl) acrylic acid ester moiety are linked by a ring skeleton such as a tetracyclododecanyl group. In the unit represented by the general formula (3), R has the same definition as in the general formula (1), and R 4 is a tertiary alkyl group such as a tert-butyl group or a tert-amyl group. . As for R 4 is, to an tert- butyl group is preferred industrially.
Among the structural units represented by the general formulas (1) to (3), particularly, the structural unit represented by the general formula (1), and R 1 is a methyl group or an ethyl group However, it is preferable in terms of excellent resolution.

・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、ラクトン含有単環または多環式基を含む(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である。ラクトン官能基は、本発明の組成物から形成されるレジスト膜の遮蔽基板材料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上で有効なものである。
構成単位(a2)としては、このようなラクトン官能基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、また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン基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(6)または構造式(7)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。
・ Structural unit (a2)
The structural unit (a2) is a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group. The lactone functional group is effective in increasing the adhesion of the resist film formed from the composition of the present invention to the shielding substrate material or increasing the hydrophilicity with the developer.
As the structural unit (a2), any unit can be used without particular limitation as long as it has both such a lactone functional group and a cyclic group.
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, and examples of the lactone-containing polycyclic group include bicycloalkanes having a lactone group, tricyclo groups. Examples include groups in which one hydrogen atom has been removed from an alkane or tetracycloalkane. In particular, a group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone-containing tricycloalkane having the following structural formula (6) or structural formula (7) is advantageous in that it is easily available in the industry.

Figure 2005249807
Figure 2005249807

Figure 2005249807
Figure 2005249807

また、構成単位(a2)として具体的には、ラクトン含有モノシクロアルキル基またはトリシクロアルキル基を含む(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挙げられ、より具体的には、下記一般式(8)〜(10)で表される構成単位が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (a2) include structural units derived from (α-lower alkyl) acrylate esters containing a lactone-containing monocycloalkyl group or tricycloalkyl group, and more specifically. And structural units represented by the following general formulas (8) to (10).

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

Figure 2005249807
結合位置が5位又は6位の異性体の混合物として存在する。
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
It exists as a mixture of isomers at the 5-position or 6-position.
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

また、このような一般式(8)〜(10)で表される構成単位の中では、近接効果の抑制・低減についての効果が優れる等の点では、α炭素にエステル結合を有する一般式(10)で表される(α−低級アルキル)アクリル酸のγ−ブチロラクトンエステル、すなわちγ−ブチロラクトンの(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好ましい。
また、一般式(8)、(9)で表される(α−低級アルキル)アクリル酸のノルボルナンラクトンエステル、すなわちノルボルナンラクトンの(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は、得られるレジストパターンの形状、例えば矩形性がさらに良好であるため、好ましい。特に、一般式(9)で表される構成単位はその効果が極めて高く、好ましい。
In addition, among the structural units represented by the general formulas (8) to (10), the general formula having an ester bond on the α carbon (for example, the effect of suppressing and reducing the proximity effect is excellent) The structural unit derived from γ-butyrolactone ester of (α-lower alkyl) acrylic acid represented by 10), that is, (α-lower alkyl) acrylate ester of γ-butyrolactone is preferred.
In addition, a structural unit derived from a norbornane lactone ester of (α-lower alkyl) acrylic acid represented by the general formulas (8) and (9), that is, a (α-lower alkyl) acrylate ester of norbornane lactone is obtained. This is preferable because the shape of the resist pattern to be formed, for example, rectangularity is even better. In particular, the structural unit represented by the general formula (9) is preferable because of its extremely high effect.

構成単位(a3)は、水酸基含有多環式基を含む(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であり、極性基である水酸基を有することにより、(A)成分全体の現像液との親水性を高め、露光部のアルカリ溶解性を向上し、これにより解像性の向上に寄与するものである。ここで、多環式基としては、前記の構成単位(a1)の場合と同様の多環式基を用いることができる。
このような構成単位(a3)としては、水酸基含有多環式基であれ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、水酸基含有アダマンチル基、特に下記一般式(4)で表される構成単位が、耐ドライエッチング性を上昇させる効果と、パターン断面を矩形状にする効果とを有する点で好ましい。
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a hydroxyl group-containing polycyclic group, and has a hydroxyl group that is a polar group, thereby developing the entire component (A). This improves the hydrophilicity with the liquid and improves the alkali solubility of the exposed portion, thereby contributing to the improvement of the resolution. Here, as the polycyclic group, the same polycyclic group as in the structural unit (a1) can be used.
Such a structural unit (a3) is not particularly limited as long as it is a hydroxyl group-containing polycyclic group, and any unit can be used. Specifically, a hydroxyl group-containing adamantyl group, particularly a structural unit represented by the following general formula (4) is preferable in that it has an effect of increasing dry etching resistance and an effect of making the pattern cross section rectangular.

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

また、(A)成分は、さらに下記の様な構成単位(a4)を有するものであると好ましい。
・構成単位(a4)
構成単位(a4)は、前記構成単位(a2)、(a3)以外の多環式基含有非酸解離性溶解抑制基を含む(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である。
多環式基含有非酸解離性溶解抑制基を含む(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とは、露光前後の(A)成分全体の疎水性を高めてアルカリ溶解性を抑制する機能を有する構成単位である。すなわち、露光前の(A)成分全体のアルカリ溶解性を低減させるとともに、露光後に、(B)成分から発生する酸の作用により解離することなく、前記構成単位(a1)の酸解離性溶解抑制基の解離により(A)成分全体がアルカリ可溶性へと変化した際の(A)成分全体のアルカリ溶解性を、アルカリ不溶とならない範囲で低減する溶解抑制性を有する基を含む構成単位である。
構成単位(a4)は、前記構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a3)とは重複しない。すなわち、構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基、構成単位(a2)におけるラクトン基、構成単位(a3)における水酸基といった基をいずれも保持しない。
構成単位(a4)の多環式基としては、前記構成単位(a1)の場合と同様の多環式基を用いることができる。
このような構成単位(a4)としては、ArFポジ型レジスト材料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が、特にトリシクロデカニル(α−低級アルキル)アクリレート、アダマンチル(α−低級アルキル)アクリレート、テトラシクロドデカニル(α−低級アルキル)アクリレートから選ばれる少なくとも1種より誘導される構成単位が、工業上入手し易いなどの点で好ましい。例示したこれらの構成単位を、以下に一般式(11)〜(13)として示す。これらの中でも、一般式(11)で表される構成単位は、得られるレジストパターンの形状、例えば矩形性が特に良好であるため、好ましい。
The component (A) preferably further has the following structural unit (a4).
・ Structural unit (a4)
The structural unit (a4) is a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a polycyclic group-containing non-acid dissociable, dissolution inhibiting group other than the structural units (a2) and (a3). .
A structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a polycyclic group-containing non-acid dissociable, dissolution inhibiting group means that the hydrophobicity of the entire component (A) before and after exposure is increased and alkali solubility is increased. It is a structural unit having a function to suppress. That is, the alkali solubility of the entire component (A) before exposure is reduced, and the acid dissociable dissolution of the structural unit (a1) is suppressed without being dissociated by the action of an acid generated from the component (B) after exposure. It is a structural unit containing a group having a dissolution inhibitory property that reduces the alkali solubility of the entire component (A) when the entire component (A) is changed to alkali-soluble due to the dissociation of the group within a range that does not become insoluble in alkali.
The structural unit (a4) does not overlap with the structural unit (a1), the structural unit (a2), or the structural unit (a3). That is, none of the groups such as the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1), the lactone group in the structural unit (a2), and the hydroxyl group in the structural unit (a3) are retained.
As the polycyclic group for the structural unit (a4), the same polycyclic groups as those for the structural unit (a1) can be used.
As such a structural unit (a4), many conventionally known ArF positive resist materials can be used. Particularly, tricyclodecanyl (α-lower alkyl) acrylate, adamantyl (α- A structural unit derived from at least one selected from lower alkyl) acrylate and tetracyclododecanyl (α-lower alkyl) acrylate is preferable in terms of industrial availability. These exemplified structural units are shown below as general formulas (11) to (13). Among these, the structural unit represented by the general formula (11) is preferable because the shape of the obtained resist pattern, for example, rectangularity is particularly good.

Figure 2005249807
結合位置が5位又は6位の異性体の混合物として存在する。
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
It exists as a mixture of isomers at the 5-position or 6-position.
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

(A)成分としては、前記一般式(1)〜(3)から選択される少なくとも1種の構成単位と、前記一般式(8)〜(10)から選択される少なくとも1種の構成単位と、前記一般式(4)で表される構成単位を有するものが好ましい。
また、特に、構成単位(a1)として前記一般式(1)で表される構成単位を含み、構成単位(a2)として前記一般式(10)で表される構成単位を含み、構成単位(a3)として前記一般式(4)で表される構成単位を含む3種の構成単位を少なくとも含む共重合体が好ましい。
As the component (A), at least one structural unit selected from the general formulas (1) to (3) and at least one structural unit selected from the general formulas (8) to (10) Those having a structural unit represented by the general formula (4) are preferred.
In particular, the structural unit (a1) includes the structural unit represented by the general formula (1), the structural unit (a2) includes the structural unit represented by the general formula (10), and the structural unit (a3 ) Is preferably a copolymer containing at least three structural units including the structural unit represented by the general formula (4).

(A)成分中における各構成単位(a1)〜(a3)の割合については、構成単位(a1)が25〜50モル%、好ましくは30〜40モル%の範囲であり、構成単位(a2)が25〜50モル%、好ましくは30〜40モル%の範囲であり、構成単位(a3)が10〜30モル%、好ましくは10〜20モル%の範囲であると好ましい。
また、構成単位(a4)を含む場合には、この構成単位(a4)が3〜25モル%、好ましくは5〜20モル%の範囲であるのが好適とされる。
このような範囲とすれば、得られるレジスト組成物から形成される孤立パターンの焦点深度幅を大きく向上させ、かつ近接効果も十分に抑制してこれを大きく低減することができる。なお、前記の範囲を大きく逸脱すると、解像性が低下するといった不具合が生じるおそれがある。
(A) About the ratio of each structural unit (a1)-(a3) in a component, structural unit (a1) is 25-50 mol%, Preferably it is the range of 30-40 mol%, and structural unit (a2) Is in the range of 25 to 50 mol%, preferably 30 to 40 mol%, and the structural unit (a3) is in the range of 10 to 30 mol%, preferably 10 to 20 mol%.
When the structural unit (a4) is included, the structural unit (a4) is preferably in the range of 3 to 25 mol%, preferably 5 to 20 mol%.
With such a range, the depth of focus of the isolated pattern formed from the resist composition obtained can be greatly improved, and the proximity effect can be sufficiently suppressed to greatly reduce this. In addition, if it deviates greatly from the said range, there exists a possibility that the malfunction that resolution may fall may arise.

上記例示した樹脂成分は、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。   The resin component exemplified above 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). .

(A)成分の質量平均分子量(Mw: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基準)は、3000〜30000、好ましくは5000〜20000とされる。   The weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the component (A) is 3000 to 30000, preferably 5000 to 20000.

・(B)酸発生剤
(B)成分は、特に限定されず、従来化学増幅型ホト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を用いることができる。
酸発生剤は、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、オキシムスルホネート類、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、ニトロベンジルスルホネート類、イミノスルホネート類、ジスルホン類など多種のものが知られているので、このような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。
その中でも、特にフッ化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとして含むオニウム塩(以下、オニウム塩系酸発生剤という)が、発生する酸の強度が強いことから、好適である。
かかるオニウム塩系酸発生剤のカチオンとしては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、n‐ブチル基、tert‐ブチル基などの低級アルキル基;メトキシ基、エトキシ基などの低級アルコキシ基などで置換されていてもよいモノまたはジフェニルヨードニウム、モノ、ジ、またはトリフェニルスルホニウム;ジメチル(4‐ヒドロキシナフチル)スルホニウムなどが好ましい。
-(B) Acid generator (B) A component is not specifically limited, The well-known acid generator currently used in the chemically amplified photoresist composition can be used.
Various acid generators have been known such as onium salts such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonates, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, nitrobenzyl sulfonates, iminosulfonates, and disulfones. Therefore, these known acid generators can be used without particular limitation.
Of these, onium salts containing fluorinated alkyl sulfonate ions as anions (hereinafter referred to as onium salt acid generators) are particularly preferred because the strength of the acid generated is strong.
Examples of the cation of the onium salt acid generator include a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group; a lower alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group. Preferred are mono- or diphenyliodonium, mono-, di-, or triphenylsulfonium; dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium and the like.

また、かかるオニウム塩系酸発生剤のアニオンは、炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたフッ化アルキルスルホン酸イオンが、安全性が高いことから好ましい。炭素数が7以下であることにより、スルホン酸としての強度も高くなる。また、該フッ化アルキルスルホン酸イオンのフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。このようなものとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホネート、ヘプタフルオロプロパンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。   The anion of the onium salt acid generator is a fluorine atom in which part or all of the hydrogen atoms of a linear alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms are substituted with fluorine atoms. Alkyl sulfonate ions are preferred because of their high safety. When the number of carbon atoms is 7 or less, the strength as a sulfonic acid is increased. Further, the fluorination rate of the fluorinated alkyl sulfonate ion (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are fluorine atoms. The substituted one is preferable because the strength of the acid is increased. Specific examples thereof include trifluoromethane sulfonate, heptafluoropropane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate.

このような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などが挙げられる。
(B)成分は1種単独で、または2種以上混合して用いることができる。
Specific examples of such onium salt acid generators include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium. Trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium Trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate Or its nonafluorobutane sulfonate, monophenyldimethylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, diphenyl monomethylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, etc. Is mentioned.
(B) A component can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し好ましくは0.5〜30質量部、より好ましくは1〜10質量部とされる。0.5質量部以上とすることにより(A)成分の酸解離性溶解抑制基(ポジ型の場合)または(A)成分および架橋剤(ネガ型の場合)に対して必要な酸成分が与えられ、解像することができる。30質量部以下とすることにより、均一な溶液を得ることができ、レジスト組成物の保存安定性が良好となる。   The content of the component (B) is preferably 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). By setting the amount to 0.5 parts by mass or more, the acid dissociable, dissolution inhibiting group (A) component (in the case of positive type) or (A) component and a crosslinking agent (in the case of negative type) are provided with the necessary acid component. And can be resolved. By setting it as 30 mass parts or less, a uniform solution can be obtained and the storage stability of a resist composition becomes favorable.

・(C)有機溶剤
本発明のレジスト組成物は、材料を(C)成分に溶解あるいは分散させて製造することができる。
(C)成分としては、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。
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。
-(C) Organic solvent The resist composition of the present invention can be produced by dissolving or dispersing the material in the component (C).
As the component (C), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and any one of conventionally known solvents for chemically amplified resists can 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.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.

中でも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)と極性溶剤との混合溶媒が好ましい。PGMEAと極性溶剤との質量比は、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1:9〜8:2、より好ましくは2:8〜5:5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2:8〜5:5、より好ましくは3:7〜4:6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。
Among these, a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent is preferable. The mass ratio between PGMEA and the polar solvent may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 8: 2, more preferably 2: 8 to 5: 5. 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 5: 5, more preferably 3: 7 to 4: 6. 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.

(C)成分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%の範囲内とされる。   (C) Although the usage-amount of a component is not specifically limited, Although it is a density | concentration which can be apply | coated to a board | substrate etc. and is suitably set according to a coating film thickness, generally the solid content density | concentration 2-2 of a resist composition. It is within the range of 20% by mass, preferably 5-15% by mass.

本発明のホトレジスト組成物においては、(D)成分として、ヒドロキシスチレン構成単位(d11)と酸解離性溶解抑制基を有する構成単位(d12)とを含む高分子化合物が用いられる。このような高分子化合物(D)を含むホトレジスト組成物を用いてレジストパターンを形成すると、特にコントラストに優れる。また、芳香環を有していることで波長193nmにおける吸収能に貢献し得る。
ヒドロキシスチレン構成単位(d11)(以下、「ヒドロキシスチレン単位」という場合がある)は、下記一般式で表される構成単位である。
In the photoresist composition of the present invention, a polymer compound containing a hydroxystyrene structural unit (d11) and a structural unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is used as the component (D). When a resist pattern is formed using a photoresist composition containing such a polymer compound (D), the contrast is particularly excellent. Moreover, it can contribute to the absorptivity in wavelength 193nm by having an aromatic ring.
The hydroxystyrene structural unit (d11) (hereinafter sometimes referred to as “hydroxystyrene unit”) is a structural unit represented by the following general formula.

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基を表し、mは1〜3の整数である。)
Figure 2005249807
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, and m is an integer of 1 to 3.)

Rは、水素原子、または炭素数1〜5の直鎖または分岐状低級アルキル基(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)であり、好ましくは水素原子である。また、m=1であることが好ましい。上記式(14)においてm=1である場合、水酸基の位置は、o−位、m−位、p−位のいずれでもよいが、容易に入手可能で低価格であることからp−位が好ましい。   R represents a hydrogen atom or a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group) Group, isopentyl group, neopentyl group), preferably a hydrogen atom. Moreover, it is preferable that m = 1. When m = 1 in the above formula (14), the position of the hydroxyl group may be any of the o-position, m-position, and p-position, but the p-position is easily available and inexpensive. preferable.

酸解離性溶解抑制基を有する構成単位(d12)(以下、「酸解離性溶解抑制基を有する単位」という場合がある)は、上記のヒドロキシスチレン単位から誘導される単位であってもよいし、その他構成単位から誘導される単位であってもよい。
ヒドロキシスチレン単位から誘導され、酸解離性溶解抑制基を有する単位としては、ヒドロキシスチレン単位の水酸基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で置換されたものが挙げられる。
その他構成単位から誘導され、酸解離性溶解抑制基を有する単位としては、(α―低級アルキル)アクリル酸から誘導される単位であって、(α―低級アルキル)アクリル酸のカルボキシル基の水素原子が酸解離性溶解抑制基で置換された単位が挙げられる。このような構成単位の具体例としては、上記(A)成分において説明した構成単位(a1)が例示できる。
The structural unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter sometimes referred to as “unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group”) may be a unit derived from the above hydroxystyrene unit. The unit may be derived from other structural units.
Examples of the unit derived from a hydroxystyrene unit and having an acid dissociable, dissolution inhibiting group include those in which the hydrogen atom of the hydroxyl group of the hydroxystyrene unit is substituted with an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
The other unit derived from a structural unit and having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is a unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid, and is a hydrogen atom of the carboxyl group of (α-lower alkyl) acrylic acid. Are units substituted with an acid dissociable, dissolution inhibiting group. Specific examples of such a structural unit include the structural unit (a1) described in the component (A).

酸解離性溶解抑制基としては、従来の化学増幅型のポジ型レジスト中で、被膜形成成分樹脂の水酸基を保護するために用いられている基の中から任意に選択して用いることができるが、酸解離性、耐熱性、パターン形状などを考慮すると、第三級アルコキシカルボニル基、第三級アルキル基、アルコキシアルキル基及び環状エーテル基が好ましい。第三級アルコキシカルボニル基としては、例えばtert‐ブチルオキシカルボニル基、tert‐アミルオキシカルボニル基などが挙げられ、第三級アルキル基としては、例えばtert‐ブチル基、tert‐アミル基などが挙げられる。また、環状エーテル基としては、例えばテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基などが挙げられ、アルコキシアルキル基としては、例えば1‐エトキシエチル基、1‐メトキシプロピル基などの低級アルコキシアルキル基が挙げられる。   The acid dissociable, dissolution inhibiting group can be arbitrarily selected from the groups used for protecting the hydroxyl group of the film-forming component resin in the conventional chemically amplified positive resist. In view of acid dissociability, heat resistance, pattern shape and the like, a tertiary alkoxycarbonyl group, a tertiary alkyl group, an alkoxyalkyl group and a cyclic ether group are preferred. Examples of the tertiary alkoxycarbonyl group include a tert-butyloxycarbonyl group and tert-amyloxycarbonyl group. Examples of the tertiary alkyl group include a tert-butyl group and tert-amyl group. . Examples of the cyclic ether group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group. Examples of the alkoxyalkyl group include lower alkoxyalkyl groups such as a 1-ethoxyethyl group and a 1-methoxypropyl group.

ヒドロキシスチレン単位(d11)の含有率は、(D)成分100モル%に対して60〜90モル%、好ましくは70〜85モル%であることが好ましい。これは、コントラストを高める点で有利なためである。また、酸解離性溶解抑制基を有する単位(d12)の含有率は、(D)成分100モル%に対して5〜40モル%、好ましくは10〜30モル%であることが好ましい。これは、ドライエッチング耐性を高める点で有利なためである。
また、該高分子化合物(D)の質量平均分子量(Mw:ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、3000〜50000、好ましくは5000〜20000であることが好ましい。
The content of the hydroxystyrene unit (d11) is 60 to 90 mol%, preferably 70 to 85 mol%, relative to 100 mol% of the component (D). This is because it is advantageous in increasing the contrast. The content of the unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is 5 to 40 mol%, preferably 10 to 30 mol%, relative to 100 mol% of the component (D). This is because it is advantageous in increasing dry etching resistance.
Moreover, it is preferable that the mass mean molecular weight (Mw: polystyrene conversion reference | standard by gel permeation chromatography) of this high molecular compound (D) is 3000-50000, Preferably it is 5000-20000.

当該高分子化合物は、上記構成単位(d11)、(d12)以外に、その他構成単位を含んでいて構わない。他の構成単位としては、例えば、スチレン系単位(d13)等が挙げられる。スチレン系単位は、下記一般式(15)で表される構成単位である。   The polymer compound may contain other structural units in addition to the structural units (d11) and (d12). As another structural unit, a styrene-type unit (d13) etc. are mentioned, for example. The styrenic unit is a structural unit represented by the following general formula (15).

Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基を表し、Rは低級アルキル基を示し、nは0または1〜3の整数である。)
Figure 2005249807
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 5 represents a lower alkyl group, and n is 0 or an integer of 1 to 3).

Rは、水素原子、又は炭素数1〜5の直鎖または分岐状低級アルキル基(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)であり、好ましくは水素原子である。上記Rは、炭素数1〜5の直鎖または分岐状低級アルキル基であり、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る。Rとしては、工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
上記nは、0または1〜3の整数である。これらのうち、nは0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
なお、nが1〜3である場合には、Rの置換位置はo−位、m−位、p−位のいずれでもよく、さらに、nが2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
R represents a hydrogen atom or a straight or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group). Group, isopentyl group, neopentyl group), preferably a hydrogen atom. R 5 is a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. R 5 is preferably a methyl group or an ethyl group industrially.
The n is 0 or an integer of 1 to 3. Of these, n is preferably 0 or 1, and is particularly preferably 0 industrially.
When n is 1 to 3, the substitution position of R 5 may be any of the o-position, m-position, and p-position, and when n is 2 or 3, any substitution is possible. The positions can be combined.

スチレン系単位は芳香族環を含むので、(D)成分の波長193nmにおける吸収能に貢献し得る。
スチレン系単位を用いる場合、その配合量は、(D)成分100モル%に対して5〜30モル%が好ましく、7〜20モル%がさらに好ましい。
Since the styrenic unit contains an aromatic ring, it can contribute to the absorption ability of the component (D) at a wavelength of 193 nm.
When using a styrene-type unit, 5-30 mol% is preferable with respect to 100 mol% of (D) component, and its 7-20 mol% is more preferable.

前記高分子化合物(D)の中でも、下記一般式(16)に示した構成単位を含む共重合体が好ましく用いられる。   Among the polymer compounds (D), a copolymer containing a structural unit represented by the following general formula (16) is preferably used.

Figure 2005249807
Figure 2005249807

(D)成分の配合量は、その波長193nmの光の吸収能によって適宜調整されるが、(A)成分100質量部に対して3〜15質量部、好ましくは5〜10質量部である。上記の範囲にすることで、レジストパターンを矩形形状とすることができる。   (D) Although the compounding quantity of a component is suitably adjusted with the light absorptivity of the wavelength of 193 nm, it is 3-15 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 5-10 mass parts. By setting it as the above range, the resist pattern can be formed into a rectangular shape.

・(E)含窒素有機化合物
本発明のホト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(E)((E)成分)を配合することができる。
この(E)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、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言い、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
(E)成分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。
(E)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。
-(E) Nitrogen-containing organic compound In the photoresist composition of the present invention, a nitrogen-containing organic compound (E) ((E) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, the stability over time and the like. Component) can be blended.
Since a wide variety of components (E) have already been proposed, any known one may be used, but amines, particularly secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are preferred. .
Here, the lower aliphatic amine refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms, and examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, Tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine and the like can be mentioned, and tertiary alkanolamines such as triethanolamine are particularly preferable.
(E) A component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

・(F)成分
また、前記(E)成分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(F)(以下、(F)成分という)を含有させることができる。 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。
(F)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。
-(F) component Moreover, the organic carboxylic acid or phosphorus oxo acid is further included as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending of the (E) component and improving the resist pattern shape, retention stability, etc. Or its derivative (F) (henceforth (F) component) can be contained. 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.
Component (F) is used in a proportion of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).

・その他の任意成分
本発明のホトマスク用ホト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などを適宜、添加含有させることができる。
Other optional components The photoresist composition for photomasks of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of resist films, and surfactants for improving coating properties. Further, a dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, and the like can be appropriately added and contained.

[ホトマスクの製造方法]
以下、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物を適用すると好ましいホトマスクの材料、製造工程等について説明する。
[Photomask manufacturing method]
Hereinafter, the photomask material, manufacturing process, and the like that are preferable when the photomask photoresist composition of the present invention is applied will be described.

・遮蔽基板材料
遮蔽基板材料は透明基板とその上に設けられた遮蔽層(パターン形成前)を有するものである。
・・透明基板
透明基板としては、ポリエステルなどの合成樹脂からなるフィルムやガラス基板を用いることができるが、加工精度、耐熱性、機械的強度等の点からガラス基板が好ましい。ガラス基板としては、ソーダライムガラス、低膨張ガラス、石英ガラス等からなる基板が挙げられ、いずれも使用可能であり、用途等によって適宜選択される。基板の形状や大きさ、厚さ等も用途等によって適宜選択可能である。
-Shielding substrate material A shielding substrate material has a transparent substrate and the shielding layer (before pattern formation) provided on it.
.. Transparent substrate As the transparent substrate, a film made of a synthetic resin such as polyester or a glass substrate can be used, but a glass substrate is preferable in terms of processing accuracy, heat resistance, mechanical strength, and the like. Examples of the glass substrate include substrates made of soda lime glass, low expansion glass, quartz glass, and the like, and any of them can be used and is appropriately selected depending on the use and the like. The shape, size, thickness, and the like of the substrate can be appropriately selected depending on the application.

・・遮蔽層
遮蔽層を形成する遮光材料としては、一般に金属薄膜が用いられる。
金属薄膜の材料としては、クロムが主に用いられるが、その他シリコン、酸化鉄、モリブデンシリコンサイド等が挙げられる。
透明基板上に遮蔽層を形成する方法は常法が適用できる。遮蔽層の厚さ等は用途等によって適宜選択可能である。
.. Shielding layer A metal thin film is generally used as the light shielding material for forming the shielding layer.
As a material for the metal thin film, chromium is mainly used, but other examples include silicon, iron oxide, molybdenum silicon side, and the like.
Conventional methods can be applied to the method of forming the shielding layer on the transparent substrate. The thickness and the like of the shielding layer can be appropriately selected depending on the application.

・製造方法の手順
以下、ガラス基板の上にクロム等の金属薄膜からなる遮蔽層が設けられた遮蔽基板材料を用いる場合を例として説明する。
まず、前記遮蔽基板材料の遮蔽層上に、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物をスピンナーなどで塗布する。ついで、80〜150℃の温度条件下、プレベークを40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに例えばArF露光装置などにより、ArFエキシマレーザー光を所望のマスクを介して選択的に露光した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。ついで、これをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
-Procedure of manufacturing method Hereinafter, the case where the shielding board | substrate material provided with the shielding layer which consists of metal thin films, such as chromium, on a glass substrate is demonstrated as an example.
First, the photoresist composition for a photomask of the present invention is applied on the shielding layer of the shielding substrate material with a spinner or the like. Then, pre-baking is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C., and ArF excimer laser light is selectively exposed through a desired mask, for example, using an ArF exposure apparatus or the like. After that, PEB (post-exposure heating) is applied for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, at a temperature of 80 to 150 ° C. Next, this is developed using an alkali developer, for example, an aqueous solution of 0.1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH). In this way, a resist pattern faithful to the mask pattern can be obtained.

パターンの種類(形態)は特に限定せず、用途等によって適宜選択可能であるが、上記パターン形状の問題が生じやすいライン状、例えばL&S(ラインアンドスペース)パターン、孤立ラインパターン等に対して、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物は特に有効である。
また、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。特に、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物は、微細加工やスループットの点等から有利なArFエキシマレーザーに対して有効である。
The type (form) of the pattern is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application, etc., but for the line shape that easily causes the above pattern shape problem, such as an L & S (line and space) pattern, an isolated line pattern, etc. The photoresist composition for a photomask of the present invention is particularly effective.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray It can be performed using radiation. In particular, the photoresist composition for a photomask of the present invention is effective for an ArF excimer laser that is advantageous in terms of fine processing and throughput.

ついで、レジストパターンをマスクとして、その下の遮蔽層をエッチングし、当該遮蔽層にパターンを転写する。最後にレジストパターンを剥離するとホトマスクが得られる。   Next, using the resist pattern as a mask, the underlying shielding layer is etched, and the pattern is transferred to the shielding layer. Finally, the photomask is obtained by removing the resist pattern.

なお、遮蔽基板材料とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けることもできる。しかしながら、本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物を用いると、反射防止膜を設けなくても、パターン形状の改善が図れるため、用いない方が好ましい。それは、さらに反射防止膜を除去する工程が必要となるからである。また、膜厚が50〜80nm程度の反射防止膜のみを、例えばドライエッチングにより選択的に除去することは非常に困難であり、結果的にその下の遮蔽層まで侵食してしまうおそれがあるからである。   An organic or inorganic antireflection film may be provided between the shielding substrate material and the coating layer of the resist composition. However, when the photoresist composition for a photomask of the present invention is used, the pattern shape can be improved without providing an antireflection film. This is because it is necessary to further remove the antireflection film. Moreover, it is very difficult to selectively remove only the antireflection film having a film thickness of about 50 to 80 nm, for example, by dry etching, and as a result, the underlying shielding layer may be eroded. It is.

この様に本発明のホトマスク用ホトレジスト組成物を用いることにより、ホトマスク製造時に形成されるレジストパターンにおいて、側壁の垂直性の高い、断面矩形に近いパターン形状が得られる。具体的にはパターン側壁にスタンディングウェーブが発生したり、パターン断面形状がT―トップ状になり、場合によってはこれによりパターン倒れが生じたりする問題を改善できる。また、遮蔽層の上に直接レジスト層を形成した場合にも、この問題を改善できる。   As described above, by using the photoresist composition for a photomask of the present invention, a resist pattern formed at the time of manufacturing the photomask can have a pattern shape with a high verticality of the side wall and close to a rectangular cross section. Specifically, it is possible to improve the problem that a standing wave is generated on the side wall of the pattern or the cross-sectional shape of the pattern becomes a T-top shape. This problem can also be improved when a resist layer is formed directly on the shielding layer.

以下、本発明について実施例を示してさらに詳細に説明する。
・ホトレジスト組成物の製造
「実施例1」
下記成分を混合してポジ型ホトレジスト組成物を製造した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
-Production of photoresist composition "Example 1"
The following components were mixed to produce a positive photoresist composition.

(A)成分
下記一般式に示した構成単位からなる共重合体[n:m:l=40:40:20(モル%) Mw=10000]100質量部
Component (A): A copolymer composed of structural units represented by the following general formula [n: m: l = 40: 40: 20 (mol%) Mw = 10000] 100 parts by mass

Figure 2005249807
Figure 2005249807

(B)成分: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、(A)成分100質量部に対して2.5質量部 (B) component: triphenylsulfonium nonafluorobutane sulfonate, (A) 2.5 mass parts with respect to 100 mass parts of component

(C)成分:PGMEAとELとの質量比6:4の混合溶剤 レジスト組成物の固形分濃度が9質量%となるように調製
(D)成分:下記一般式に示した構成単位からなる共重合体[p:q:r=65:10:25(モル%)、Mw=12000、Mw/Mn=2.0]、(A)成分100質量部に対して10質量部
Component (C): Mixed solvent of PGMEA and EL in a mass ratio of 6: 4 Prepared so that the solid content concentration of the resist composition is 9% by mass. Component (D): Copolymer composed of structural units represented by the following general formula Polymer [p: q: r = 65: 10: 25 (mol%), Mw = 12000, Mw / Mn = 2.0], (A) 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component

Figure 2005249807
Figure 2005249807

(E)成分:トリエタノールアミン、(A)成分100質量部に対して0.25質量部 (E) component: triethanolamine, (A) 0.25 mass part with respect to 100 mass parts of component

「比較例1」
(D)成分を用いない以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
"Comparative Example 1"
A photoresist composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the component (D) was not used.

・ レジストパターンの形成
ガラス基板の上にクロムからなる遮蔽層が積層された遮蔽基板材料上にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理を施した後、ポジ型ホトレジスト組成物を膜厚300nmにて均一に塗布し135℃にて90秒プレベーク処理(PAB)を行って成膜した。
ついで、ニコン社製NSR S-302B(NA=0.60、2/3anuu)にてバイナリーマスクを介して選択的露光を行い、135℃にて90秒ベーク処理(PEB)、TMAH2.38質量%濃度水溶液にて60秒現像、純水にて30秒リンス、振り切り乾燥を行った後、100℃にて60秒ベーク処理を行った。
なお、幅150nm、200nm、300nmのL&Sパターンの3種のレジストパターンについて、それぞれ上記操作を行い、得られたパターンの断面形状を走査電子顕微鏡にて観察して評価した。
-Formation of resist pattern After a HMDS (hexamethyldisilazane) treatment is applied to a shielding substrate material in which a shielding layer made of chromium is laminated on a glass substrate, a positive photoresist composition is uniformly formed at a film thickness of 300 nm. The film was applied and subjected to a pre-baking process (PAB) at 135 ° C. for 90 seconds.
Next, selective exposure was performed through a binary mask with NSR S-302B (NA = 0.60, 2/3 annu) manufactured by Nikon Corporation, baking at 135 ° C. for 90 seconds (PEB), 2.38% by mass of TMAH. After developing for 60 seconds with a concentrated aqueous solution, rinsing with pure water for 30 seconds, shaking off and drying, baking was performed at 100 ° C. for 60 seconds.
The above operations were performed for three types of resist patterns of L & S patterns having a width of 150 nm, 200 nm, and 300 nm, and the cross-sectional shapes of the obtained patterns were observed and evaluated.

・結果
実施例1:いずれのパターンサイズにおいても断面矩形の良好なパターンが得られた。
比較例1((D)成分を用いていない例):いずれのパターンサイズにおいても断面形状がT―トップ状となった。特に、パターン幅150nmにおいてパターン倒れが認められた。
これらの結果より、本発明に係る実施例では、パターン形状の改善を図ることができることが確認できた。
したがって、実施例1で得られた遮蔽基板材料とレジストパターンの積層体において、遮蔽層をエッチングし、レジストパターンを除去すれば、レジストパターンに忠実な遮蔽パターンを有するホトマスクが得られることがわかった。

-Results Example 1: A good pattern having a rectangular cross section was obtained at any pattern size.
Comparative Example 1 (Example in which component (D) is not used): The cross-sectional shape was T-top in any pattern size. In particular, pattern collapse was observed at a pattern width of 150 nm.
From these results, it was confirmed that the pattern shape can be improved in the example according to the present invention.
Therefore, in the laminate of the shielding substrate material and the resist pattern obtained in Example 1, it was found that a photomask having a shielding pattern faithful to the resist pattern can be obtained by etching the shielding layer and removing the resist pattern. .

Claims (9)

(A)(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位を主成分とする樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤と、(D)ヒドロキシスチレン構成単位(d11)と、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位(d12)とを含む高分子化合物とを含むことを特徴とするホトマスク用ホトレジスト組成物。 (A) a resin component whose main component is a structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid, (B) an acid generator that generates acid upon exposure, and (D) a hydroxystyrene structural unit (d11). And a high molecular compound containing the structural unit (d12) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group. A photoresist composition for a photomask, comprising: 前記(D)成分が、さらにスチレン系単位(d13)を含むことを特徴とする請求項1記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。   The photoresist composition for a photomask according to claim 1, wherein the component (D) further contains a styrene-based unit (d13). 前記(D)成分が、下記一般式に示す構成単位を含む共重合体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のホトマスク用レジスト組成物。
Figure 2005249807
3. The photomask resist composition according to claim 1, wherein the component (D) is a copolymer containing a structural unit represented by the following general formula.
Figure 2005249807
前記(A)成分が、単環式又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を含む(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(a1)、ラクトン含有単環または多環式基を含む(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(a2)、水酸基含有多環式基を含む(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)を有する請求項1ないし3のいずれかに記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。   Component (A) is a structural unit (a1) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a monocyclic or polycyclic group-containing acid dissociable, dissolution inhibiting group, a lactone-containing monocycle or polycycle A structural unit (a2) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a formula group, and a structural unit (a3) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing a hydroxyl group-containing polycyclic group. The photoresist composition for a photomask according to any one of claims 1 to 3. 前記構成単位(a1)が下記一般式
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、Rは低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、RおよびRはそれぞれ独立して低級ア
ルキル基である)
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基、Rは第3級アルキル基である)
で表される構成単位から選択される少なくとも1種の構成単位であり、
前記構成単位(a2)が下記一般式
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
で表される構成単位からから選択される少なくとも1種の構成単位であり、
かつ前記構成単位(a3)が下記一般式
Figure 2005249807
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基である)
で表される構成単位であることを特徴とする請求項4に記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。
The structural unit (a1) is represented by the following general formula:
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 1 is a lower alkyl group)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 2 and R 3 are each independently a lower alkyl group)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 4 is a tertiary alkyl group)
At least one kind of structural unit selected from the structural units represented by:
The structural unit (a2) is represented by the following general formula:
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
At least one structural unit selected from structural units represented by:
And said structural unit (a3) is the following general formula
Figure 2005249807
(Wherein R is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
The photoresist composition for a photomask according to claim 4, wherein the photoresist composition is represented by the formula:
前記(A)成分が、下記一般式に示した構成単位を含む共重合体であることを特徴とする請求項5に記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。
Figure 2005249807
6. The photoresist composition for a photomask according to claim 5, wherein the component (A) is a copolymer containing structural units represented by the following general formula.
Figure 2005249807
前記(B)成分が、フッ化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとして含むオニウム塩であることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。   7. The photoresist composition for a photomask according to claim 1, wherein the component (B) is an onium salt containing a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion. (E)含窒素有機化合物をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のホトマスク用ホトレジスト組成物。   The photoresist composition for a photomask according to any one of claims 1 to 7, further comprising (E) a nitrogen-containing organic compound. 遮蔽層を設けた透明基板上に、請求項1〜8のいずれか一項記載のホトマスク用ホトレジスト組成物を塗布し、プレべーク(PAB)し、選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を施し、アルカリ現像してレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。

A photoresist composition for a photomask according to any one of claims 1 to 8 is applied on a transparent substrate provided with a shielding layer, pre-baked (PAB), selectively exposed, and then exposed to PEB (exposure). A resist pattern forming method comprising: performing post-heating) and performing alkali development to form a resist pattern.

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