JP2006194962A - Material for forming protective film, laminate and resist pattern forming method - Google Patents

Material for forming protective film, laminate and resist pattern forming method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for forming a protective film capable of forming a protective film excellent in substance shielding property, and to provide a laminated body and a resist pattern forming method using the material for forming a protective film. <P>SOLUTION: The material for forming a protective film removable with an alkaline developer for a resist layer is obtained by dissolving in an organic solvent an alkali-soluble resin (A1) including a constitutional unit (a0-1) derived from acrylic acid, having no cyclic structure and having an alcoholic hydroxyl group in a side chain and a constitutional unit (a1) including an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レジスト層上に、該レジスト層を保護する保護膜を形成するために用いられる保護膜形成用材料、該保護膜形成用材料を用いた積層体およびレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a protective film forming material used for forming a protective film for protecting the resist layer on a resist layer, a laminate using the protective film forming material, and a resist pattern forming method.

近年、半導体デバイス分野においては、デバイスの高集積化や微細化に伴い、露光光の短波長化が進んでいる。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(248nm)が導入され、さらに、ArFエキシマレーザー(193nm)が導入され始めている。また、それより短波長のFエキシマレーザー(157nm)や、EUV(極紫外線)、電子線、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、膜形成能を有し、酸の作用によりアルカリ溶解性の変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する化学増幅型レジストが知られている。化学増幅型レジストには、露光によりアルカリ可溶性が低下するネガ型と、露光によりアルカリ可溶性が増大するポジ型とがある。
In recent years, in the semiconductor device field, the wavelength of exposure light has been shortened along with the high integration and miniaturization of devices. Specifically, in the past, ultraviolet rays typified by g-line and i-line were used, but now KrF excimer laser (248 nm) has been introduced, and ArF excimer laser (193 nm) has begun to be introduced. Yes. In addition, studies have been conducted on shorter wavelength F 2 excimer lasers (157 nm), EUV (extreme ultraviolet rays), electron beams, X-rays, and the like.
In addition, as one of the resist materials that satisfy the conditions of high resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions, a base material component that has film forming ability and changes in alkali solubility by the action of an acid, and exposure. A chemically amplified resist containing an acid generator component that generates an acid is known. Chemically amplified resists include a negative type in which alkali solubility is reduced by exposure and a positive type in which alkali solubility is increased by exposure.

しかし、化学増幅型レジストを用いる場合、感度の低下やレジストパターンの形状劣化、解像性の低下等の不具合が生じることがある。
このような不具合の原因の1つとして、環境中に存在するアミン等の塩基性物質のレジスト層へのコンタミネーション(環境影響)が挙げられる。すなわち、化学増幅型レジストは、酸の作用を利用するという反応機構上、塩基性物質のコンタミネーションにより酸が失活し、その性能(感度や形状、解像性等)が影響を受ける。また、このような環境影響は、工程遅延の長さ、たとえばレジストの塗布後、露光を行うまでの時間や、露光後、露光後加熱(PEB)を行うまでの時間等の長さによってもその程度が異なり、このことがロット間の性能の違いを生じさせ、感度や形状、解像性の変動等を生じさせてしまう。
However, when a chemically amplified resist is used, problems such as a decrease in sensitivity, a deterioration in the shape of the resist pattern, and a decrease in resolution may occur.
One of the causes of such problems is contamination (environmental influence) on the resist layer of a basic substance such as amine existing in the environment. That is, in the chemically amplified resist, due to the reaction mechanism of utilizing the action of acid, the acid is deactivated by the contamination of the basic substance, and its performance (sensitivity, shape, resolution, etc.) is affected. In addition, such environmental influence is also caused by the length of the process delay, for example, the time from the application of the resist to the exposure and the time from the exposure to the post-exposure heating (PEB). The degree differs, and this causes a difference in performance between lots, and changes in sensitivity, shape, resolution, and the like.

このような問題を抑制する方法の1つとして、レジスト層上に保護膜を設ける方法が行われている。保護膜を形成するための材料としては、一般に、水溶性の被膜形成用樹脂を含有する組成物が用いられている(たとえば特許文献1参照)。
特開平8−15859号公報
As one method of suppressing such a problem, a method of providing a protective film on a resist layer is performed. As a material for forming the protective film, a composition containing a water-soluble film-forming resin is generally used (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-8-15859

しかし、かかる材料を用いて形成される保護膜は、レジスト層と環境との間を物質透過を充分に遮断できず、環境中の塩基性物質がレジスト層に侵入してしまうため、該保護膜による環境影響の低減効果は充分なものではなかった。   However, the protective film formed using such a material cannot sufficiently block the permeation of the substance between the resist layer and the environment, and the basic substance in the environment enters the resist layer. The effect of reducing the environmental impact due to was not sufficient.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、物質遮断性に優れた保護膜形成用材料、該保護膜形成用材料を用いた積層体およびレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a protective film forming material excellent in substance blocking properties, a laminate using the protective film forming material, and a resist pattern forming method. For the purpose.

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。
すなわち、本発明の第一の態様は、アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a0−1)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(a1)とを含むアルカリ可溶性樹脂(A1)を有機溶剤に溶解してなる、レジスト層用のアルカリ現像液で除去可能な保護膜形成用材料である。
また、本発明の第二の態様は、基板上に、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A’)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)を含有するレジスト層と、前記第一の態様の保護膜形成用材料からなる保護膜とが順に積層されてなる積層体である。
さらに、本発明の第三の態様は、基板上にレジスト層を形成した後、該レジスト層上に前記第一の態様の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成し、該保護膜を介して前記レジスト層を選択的に露光し、PEB(露光後加熱)を施した後、アルカリ現像液により前記保護膜の除去および前記レジスト層の現像を行ってレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
That is, the first aspect of the present invention is a fluorinated structural unit (a0-1) derived from acrylic acid and having no cyclic structure and having an alcoholic hydroxyl group in the side chain. A protective film formed by dissolving an alkali-soluble resin (A1) containing a structural unit (a1) containing an alicyclic group having a hydroxyalkyl group in an organic solvent and removable with an alkali developer for a resist layer Material.
Moreover, the 2nd aspect of this invention contains the base material component (A ') from which alkali solubility changes with the effect | action of an acid, and the acid generator component (B') which generate | occur | produces an acid by exposure on a board | substrate. A laminate in which a resist layer and a protective film made of the protective film-forming material of the first aspect are sequentially laminated.
Further, according to a third aspect of the present invention, after a resist layer is formed on a substrate, a protective film is formed on the resist layer using the protective film-forming material of the first aspect. The resist pattern is formed by selectively exposing the resist layer through a PEB (post-exposure heating) and then removing the protective film and developing the resist layer with an alkali developer. It is.

なお、本特許請求の範囲および明細書において、「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。   In the claims and the specification, the term “exposure” includes not only light irradiation but also general radiation irradiation such as electron beam irradiation.

本発明により、物質遮断性に優れた保護膜を形成することができる保護膜形成用材料、該保護膜形成用材料を用いた積層体およびレジストパターン形成方法を提供する。   According to the present invention, there are provided a protective film forming material capable of forming a protective film having excellent substance blocking properties, a laminate using the protective film forming material, and a resist pattern forming method.

本発明の保護膜形成用材料は、アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a0−1)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(a1)とを含むアルカリ可溶性樹脂(A1)(以下、(A1)成分ということがある。)を有機溶剤に溶解してなるものである。該保護膜形成用材料をレジスト層上に塗布した後、加熱することにより保護膜が形成される。そして、該保護膜は、アルカリ現像液で除去可能である。つまり、保護膜は、アルカリ現像液に可溶であり、アルカリ現像液を用いて溶解させることにより除去できる。
ここで、保護膜がアルカリ現像液で除去可能であるとは、例えば、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液(23℃)に対しての溶解速度が、10nm/秒以上であるものとする。
The protective film-forming material of the present invention is a fluorinated component unit (a0-1) derived from acrylic acid and having no cyclic structure and having an alcoholic hydroxyl group in the side chain. An alkali-soluble resin (A1) containing a structural unit (a1) containing an alicyclic group having a hydroxyalkyl group (hereinafter also referred to as component (A1)) is dissolved in an organic solvent. . The protective film is formed by applying the protective film-forming material on the resist layer and then heating. The protective film can be removed with an alkaline developer. That is, the protective film is soluble in an alkali developer and can be removed by dissolving with an alkali developer.
Here, the fact that the protective film can be removed with an alkali developer means that, for example, the dissolution rate in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution (23 ° C.) is 10 nm / second or more. It shall be.

さらに、本発明の保護膜形成用材料を用いて形成される保護膜は、後述する液浸露光用として用いる場合、保護膜は、液浸露光用の液浸媒体に不溶であることが好ましい。これにより、レジスト膜と液浸媒体との接触を防止でき、該接触によるレジスト膜の性能低下や液浸媒体や露光装置の汚染を防止できる。
ここで、「液浸媒体に不溶」とは、たとえば、保護膜を使用する液浸媒体(23℃)中に浸漬した際に、該保護膜が60秒以内に溶解しないことを意味する。
本発明においては、特に、(A1)成分が水に不溶であることが好ましい。
Furthermore, when the protective film formed using the protective film forming material of the present invention is used for immersion exposure described later, the protective film is preferably insoluble in an immersion medium for immersion exposure. Thereby, the contact between the resist film and the immersion medium can be prevented, and the performance degradation of the resist film due to the contact and the contamination of the immersion medium and the exposure apparatus can be prevented.
Here, “insoluble in the immersion medium” means, for example, that the protective film does not dissolve within 60 seconds when immersed in an immersion medium (23 ° C.) using the protective film.
In the present invention, it is particularly preferable that the component (A1) is insoluble in water.

<(A1)成分>
(A1)成分は、アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a0−1)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(a1)とを含むアルカリ可溶性樹脂である。
<(A1) component>
The component (A1) is a structural unit derived from acrylic acid and having no cyclic structure, the structural unit (a0-1) having an alcoholic hydroxyl group in the side chain, and a fluorinated hydroxyalkyl group. It is alkali-soluble resin containing the structural unit (a1) containing the alicyclic group which has.

(A1)成分は、炭素数4〜6のアルコールに可溶であることが好ましい。これにより、(A1)成分を溶解する有機溶剤として炭素数4〜6のアルコールを用いることができ、後記有機溶剤の項で述べるように、レジスト層と保護膜とのミキシング現象を防止できる。
ここで、「炭素数4〜6のアルコールに可溶」とは、たとえば、23℃条件下、(A1)成分に対し、炭素数4〜6のアルコールを、濃度が2.5質量%となるように添加した際に、該(A1)成分が完全に溶解することを意味する。
The component (A1) is preferably soluble in alcohol having 4 to 6 carbon atoms. As a result, alcohol having 4 to 6 carbon atoms can be used as the organic solvent for dissolving the component (A1), and the mixing phenomenon between the resist layer and the protective film can be prevented as described in the section of the organic solvent described later.
Here, “soluble in alcohol having 4 to 6 carbon atoms” means, for example, that the concentration of alcohol having 4 to 6 carbon atoms is 2.5% by mass with respect to component (A1) under the condition of 23 ° C. When added in such a manner, it means that the component (A1) is completely dissolved.

また、保護膜形成用材料を液浸露光用として用いる場合、(A1)成分は、液浸媒体に不溶であることが好ましい。   When the protective film forming material is used for immersion exposure, the component (A1) is preferably insoluble in the immersion medium.

なお、本特許請求の範囲および明細書において、「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。「アクリル酸から誘導される構成単位」には、α位の炭素原子に結合する水素原子が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まれる。また、「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」および「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、本特許請求の範囲および明細書においては、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基を包含するものとする。
In the claims and specification, the “structural unit” refers to a monomer unit constituting a polymer (resin).
The “structural unit derived from acrylic acid” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylic acid. “Structural unit derived from acrylic acid” includes a structural unit in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is substituted with another substituent such as an alkyl group, or a hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom. Also included are structural units derived from acrylic esters. The “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester. The “structural unit derived from an acrylate ester” has a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position is substituted with another substituent such as an alkyl group.
In the “structural unit derived from acrylic acid” and the “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.
In the claims and specification, the “alkyl group” includes a linear, branched or cyclic alkyl group unless otherwise specified.

・構成単位(a0−1)
本願発明の保護膜形成用材料において、(A1)成分は、本発明の効果のためには、アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a0−1)を有する必要がある。
・ Structural unit (a0-1)
In the material for forming a protective film of the present invention, for the effect of the present invention, the component (A1) is a structural unit derived from acrylic acid and having no cyclic structure, and an alcoholic hydroxyl group in the side chain. It is necessary to have a structural unit (a0-1) having

構成単位(a0−1)において、「環式構造を有しない」とは、脂環式基や芳香族基を有さないことを意味する。
構成単位(a0−1)としては、たとえば、主鎖(アクリル酸のエチレン性2重結合が開裂した部分)のα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基が結合している構成単位、ヒドロキシアルキル基がアクリル酸のカルボキシ基の水素原子と置換してエステルを構成している構成単位が挙げられる。(A1)成分中、構成単位(a0−1)として、これらのうちいずれか一方または両方が存在していることが好ましい。
ここで、α位にヒドロキシアルキル基が結合していない場合、α位の炭素原子には、水素原子にかわって、アルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が結合していてもよい。
α位の炭素原子に結合す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、具体例としては、たとえばメチル基、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。
α位の炭素原子に結合するフッ素化アルキル基としては、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が好ましい。フッ素化アルキル基におけるアルキル基の具体例は上記アルキル基の具体例と同様である。また、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。
α位に結合可能なもののうち、好ましいのは水素原子またはアルキル基であって、特に水素原子またはメチル基が好ましく、最も好ましいのは水素原子である。
In the structural unit (a0-1), “having no cyclic structure” means having no alicyclic group or aromatic group.
As the structural unit (a0-1), for example, a structural unit in which a hydroxyalkyl group is bonded to the α-position carbon atom of the main chain (the portion where the ethylenic double bond of acrylic acid is cleaved), Examples include a structural unit constituting an ester by substituting a hydrogen atom of a carboxy group of acrylic acid. In the component (A1), it is preferable that any one or both of them are present as the structural unit (a0-1).
Here, when a hydroxyalkyl group is not bonded to the α-position, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom may be bonded to the α-position carbon atom instead of the hydrogen atom.
The alkyl group bonded to the α-position carbon atom is preferably a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms. Specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, Examples include a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like, and a methyl group is preferable.
The fluorinated alkyl group bonded to the α-position carbon atom 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 a fluorine atom. Specific examples of the alkyl group in the fluorinated alkyl group are the same as the specific examples of the alkyl group. Further, the hydrogen atoms substituted with fluorine atoms may be a part or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group.
Of those capable of bonding to the α-position, 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.

構成単位(a0−1)としては、特に、下記一般式(3)で表される構成単位が好ましい。かかる構成単位を有する樹脂を用いて得られる保護膜は、物質遮断性が高く、アルカリ現像液で除去しやすい。また、水等の液浸媒体に不溶であることから液浸露光用として優れている。   As the structural unit (a0-1), a structural unit represented by the following general formula (3) is particularly preferable. A protective film obtained using a resin having such a structural unit has a high substance barrier property and is easily removed with an alkaline developer. Further, since it is insoluble in an immersion medium such as water, it is excellent for immersion exposure.

Figure 2006194962
[式中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、フッ素原子またはヒドロキシアルキル基であり、Rは、水素原子、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基であり、かつR、Rの少なくとも一方はヒドロキシアルキル基である。]
Figure 2006194962
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, a fluorine atom or a hydroxyalkyl group, R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group, and R 1 , R 2 At least one of these is a hydroxyalkyl group. ]

において、ヒドロキシアルキル基は、好ましくは炭素数が10以下のヒドロキシアルキル基であり、更に好ましくは炭素数2〜8のヒドロキシアルキル基であり、最も好ましくはヒドロキシメチル基またはヒドロキシエチル基である。ヒドロキシアルキル基における水酸基の数、結合位置は特に限定するものではないが、通常は1つであり、また、アルキル基の末端に結合していることが好ましい。
において、アルキル基は、好ましくは炭素数が10以下のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数2〜8のアルキル基であり、最も好ましくはエチル基またはメチル基である。
において、フッ素化アルキル基は、好ましくは炭素数が5以下の低級アルキル基(好ましくはエチル基、メチル基)において、その水素原子の一部または全部がフッ素で置換された基である。
において、アルキル基、ヒドロキシアルキル基としては、Rで挙げたものと同様のものが挙げられる。
In R 1 , the hydroxyalkyl group is preferably a hydroxyalkyl group having 10 or less carbon atoms, more preferably a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and most preferably a hydroxymethyl group or a hydroxyethyl group. . The number of hydroxyl groups and the bonding position in the hydroxyalkyl group are not particularly limited, but are usually one and preferably bonded to the terminal of the alkyl group.
In R 1 , the alkyl group is preferably an alkyl group having 10 or less carbon atoms, more preferably an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and most preferably an ethyl group or a methyl group.
In R 1 , the fluorinated alkyl group is preferably a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms (preferably an ethyl group or a methyl group) in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine.
In R 2 , examples of the alkyl group and hydroxyalkyl group include the same groups as those described for R 1 .

式(3)で表される構成単位として、具体的には、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸から誘導される構成単位、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位、(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位が挙げられる。
中でも、膜密度が特に向上しやすく、本発明の効果に優れる点から、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位および/または(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位を含むことが好ましい。
(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位としては、特に、(α−ヒドロキシメチル)−アクリル酸エチルエステルまたは(α−ヒドロキシメチル)−アクリル酸メチルエステルから誘導される構成単位が好ましい。
(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位としては、特に、(α−メチル)アクリル酸ヒドロキシエチルエステルまたは(α−メチル)アクリル酸ヒドロキシメチルエステルから誘導される構成単位が好ましい。
As the structural unit represented by the formula (3), specifically, a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid, a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester, ( and a structural unit derived from an α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester.
Among these, from the point that the film density is particularly easily improved and the effect of the present invention is excellent, it is derived from a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester and / or from (α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester. It is preferable that the structural unit is included.
As a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester, in particular, a structural unit derived from (α-hydroxymethyl) -acrylic acid ethyl ester or (α-hydroxymethyl) -acrylic acid methyl ester. Is preferred.
As the structural unit derived from (α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester, a structural unit derived from (α-methyl) acrylic acid hydroxyethyl ester or (α-methyl) acrylic acid hydroxymethyl ester is particularly preferable. .

構成単位(a0−1)は1種または2種以上を混合して用いることができる。
樹脂(A1)中の構成単位(a0−1)の割合は、樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、10〜80モル%が好ましく、15〜60モル%がより好ましく、15〜40モル%が最も好ましい。上記範囲とすることで、現像液に対する溶解性が優れたものとなる。
The structural unit (a0-1) can be used alone or in combination of two or more.
10-80 mol% is preferable with respect to the sum total of all the structural units which comprise resin (A1), and the ratio of the structural unit (a0-1) in resin (A1), 15-60 mol% is more preferable, 15 -40 mol% is most preferred. By setting it as the said range, the solubility with respect to a developing solution will be excellent.

・構成単位(a1)
(A1)成分は、構成単位(a0−1)に加えて、さらに、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(a1)を有する必要がある。構成単位(a1)を有することにより、リンス時や、後述する液浸プロセス等において、保護膜が水等で膨潤するのを抑制できる。また、有機溶剤に対して、良好な溶解性を得ることができる。
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。
・ Structural unit (a1)
In addition to the structural unit (a0-1), the component (A1) needs to further include a structural unit (a1) containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group. By having the structural unit (a1), it is possible to prevent the protective film from being swollen with water or the like during rinsing or in an immersion process described later. Moreover, favorable solubility can be obtained with respect to the organic solvent.
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。
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基が好ましい。
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。
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.
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 groups in which two hydrogen atoms have been removed from cyclohexane are preferred.
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.
In addition, such polycyclic groups are appropriately selected from those proposed as many constituting acid dissociable, dissolution inhibiting groups in, for example, positive photoresist composition resins for ArF excimer laser processes. 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(a1)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から誘導される構成単位がより好ましく、特に、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 (a1) is preferably a structural unit derived from acrylic acid, more preferably a structural unit derived from an acrylate ester, and particularly an ester group [—C (O) O— of the acrylate ester. ] The structure (The structure where the hydrogen atom of the carboxy group is substituted by the said alicyclic group) which the said alicyclic group couple | bonded with is preferable.

構成単位(a1)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 (a1), more specifically, those represented by the following general formula (1) are preferred.

Figure 2006194962
[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 2006194962
[Wherein, R represents 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、上記一般式(3)のRと同様である。
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 the same as R 1 in the general formula (3).
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、α,α’−ビス−(トリフルオロメチル)−ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタ−5−エン−2−エタノールアクリレート(下記[化16]の(i)から誘導される構成単位は、合成が容易であることから好ましい。   Among those represented by the general formula (1), α, α′-bis- (trifluoromethyl) -bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-ethanol acrylate (of the following [Chemical Formula 16] The structural unit derived from (i) is preferred because it can be easily synthesized.

構成単位(a1)は1種または2種以上を混合して用いることができる。
樹脂(A1)中の構成単位(a1)の割合は、樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、30〜60モル%が最も好ましい。上記範囲とすることで、有機溶剤に対しての溶解性が優れたものとなる。
The structural unit (a1) can be used alone or in combination of two or more.
10-80 mol% is preferable with respect to the sum total of all the structural units which comprise resin (A1), and, as for the ratio of the structural unit (a1) in resin (A1), 20-70 mol% is more preferable, and 30-60 Mole% is most preferred. By setting it as the said range, the solubility with respect to the organic solvent will be excellent.

・構成単位(a0−2)
樹脂(A1)は、構成単位(a0−1)及び構成単位(a1)に加えて、さらに、アクリル酸エステルから誘導され、かつ水酸基含有脂環式基を含む構成単位(a0−2)を有していても良い。構成単位(a0−2)を有することで、レジスト膜に対しての密着性が向上する。
ここで、構成単位(a0−2)は、脂環式基を有することにより、環式構造を有さない構成単位(a0−1)と明らかに区別される。
構成単位(a0−2)において、水酸基含有脂環式基とは、脂環式基に水酸基が結合している基である。水酸基は例えば1〜3個結合していることが好ましく、さらに好ましくは1個である。また、脂環式基には炭素数1〜4のアルキル基が結合していてもよい。
水酸基含有脂環式基は、アクリル酸エステルのエステル基(−C(O)O−)に結合していることが好ましい。
ここで、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。
・ Structural unit (a0-2)
In addition to the structural unit (a0-1) and the structural unit (a1), the resin (A1) further has a structural unit (a0-2) derived from an acrylate ester and containing a hydroxyl group-containing alicyclic group. You may do it. By having the structural unit (a0-2), the adhesion to the resist film is improved.
Here, the structural unit (a0-2) is clearly distinguished from the structural unit (a0-1) having no cyclic structure by having an alicyclic group.
In the structural unit (a0-2), the hydroxyl group-containing alicyclic group is a group in which a hydroxyl group is bonded to the alicyclic group. It is preferable that 1-3 hydroxyl groups are couple | bonded, for example, More preferably, it is one. Moreover, the C1-C4 alkyl group may couple | bond with the alicyclic group.
The hydroxyl group-containing alicyclic group is preferably bonded to the ester group (—C (O) O—) of the acrylate ester.
Here, 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個の水素原子を除いた基が挙げられ、シクロヘキシル基が好ましい。
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シル基、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、シクロヘキシル基、アダマンチル基が好ましく、特にアダマンチル基が好ましい。
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 hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
More specifically, examples of the monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from cyclopentane or cyclohexane, and a cyclohexyl group is preferred.
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.
In addition, such polycyclic groups are appropriately selected from those proposed as many constituting acid dissociable, dissolution inhibiting groups in, for example, positive photoresist composition resins for ArF excimer laser processes. Can be used.
Among these, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclododecanyl group are preferred because they are easily available in the industry.
Among these exemplified monocyclic groups and polycyclic groups, a cyclohexyl group and an adamantyl group are preferable, and an adamantyl group is particularly preferable.

構成単位(a0−2)において、アクリル酸エステルのα位(α位の炭素原子)には、水素原子にかわって、他の置換基が結合していてもよい。置換基としては、好ましくはアルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が挙げられる。
これらの説明は、上記構成単位(a0−1)において説明した、α位の炭素原子に結合していてもよいアルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子と同様である。α位に結合可能なもののうち、好ましいのは水素原子またはアルキル基であって、特に水素原子またはメチル基が好ましく、最も好ましいのは水素原子である。
In the structural unit (a0-2), other substituents may be bonded to the α-position (α-position carbon atom) of the acrylate ester instead of the hydrogen atom. The substituent is preferably an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom.
These descriptions are the same as the alkyl group, fluorinated alkyl group, or fluorine atom which may be bonded to the α-position carbon atom described in the structural unit (a0-1). Of those capable of bonding to the α-position, 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.

構成単位(a0−2)の具体例として、例えば下記一般式(2)で表される構成単位が好ましい。   As a specific example of the structural unit (a0-2), for example, a structural unit represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 2006194962
[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、qは1〜3の整数である。]
Figure 2006194962
[Wherein, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, and q represents an integer of 1 to 3. ]

Rは、上記一般式(3)のRと同様である。一般式(2)において、Rは水素原子であることが最も好ましい。
また、qは1〜3の整数であるが、1であることが好ましい。
また、水酸基の結合位置は特に限定しないが、アダマンチル基の3位の位置に結合していることが好ましい。
R is the same as R 1 in the general formula (3). In the general formula (2), R is most preferably a hydrogen atom.
Moreover, q is an integer of 1 to 3, but is preferably 1.
Further, the bonding position of the hydroxyl group is not particularly limited, but is preferably bonded to the position of the 3rd position of the adamantyl group.

構成単位(a0−2)は1種または2種以上を混合して用いることができる。
(A1)成分中、構成単位(a0−2)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%が好ましく、10〜40モル%がより好ましく、15〜35モル%がさらに好ましい。
The structural unit (a0-2) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a0-2) is preferably from 5 to 50 mol%, more preferably from 10 to 40 mol%, based on the total of all the structural units constituting the component (A1). More preferred is ~ 35 mol%.

・構成単位(a2)
(A1)成分は、構成単位(a0−1)、構成単位(a1)、及び構成単位(a0−2)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)を有していてもよい。
・ Structural unit (a2)
The component (A1) is derived from an acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group in addition to the structural unit (a0-1), the structural unit (a1), and the structural unit (a0-2). The structural unit (a2) may be included.

構成単位(a2)のラクトン含有単環または多環式基は、保護膜の、レジスト膜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。また、保護膜が水等で膨潤するのを抑制できる。
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。
The lactone-containing monocyclic or polycyclic group of the structural unit (a2) is effective for enhancing the adhesion of the protective film to the resist film and the hydrophilicity with the developer. Moreover, it can suppress that a protective film swells with water.
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 2006194962
Figure 2006194962

また、構成単位(a2)においては、ラクトン含有多環式基であるものが好ましく、中でもノルボルナンラクトンを有するものが好ましい。   In the structural unit (a2), those having a lactone-containing polycyclic group are preferred, and those having norbornane lactone are particularly preferred.

構成単位(a2)において、α位(α位の炭素原子)には、水素原子にかわって、他の置換基が結合していてもよい。置換基としては、好ましくはアルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が挙げられる。
これらの説明は上記一般式(3)中のRの説明と同様であって、α位に結合可能なもののうち、好ましいのは水素原子またはアルキル基であって、特に水素原子またはメチル基が好ましく、最も好ましいのは水素原子である。
In the structural unit (a2), other substituents may be bonded to the α-position (α-position carbon atom) instead of a hydrogen atom. The substituent is preferably an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom.
These explanations are the same as those of R 1 in the general formula (3), and among those which can be bonded to the α-position, a hydrogen atom or an alkyl group is preferred, and in particular, a hydrogen atom or a methyl group is preferred. A hydrogen atom is preferred and most preferred.

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 2006194962
[式中、Rは前記と同じである。R’は水素原子、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 2006194962
[Wherein, R is the same as defined above. R ′ is a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 0 or 1. ]

一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRおよびR’のアルキル基としては、前記構成単位(a1)におけるRの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。
以下に、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)の具体的な構成単位を例示する。
In general formulas (a2-1) to (a2-5), the alkyl group for R and R ′ is the same as the alkyl group for R in the structural unit (a1).
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Below, the specific structural unit of the said general formula (a2-1)-(a2-5) is illustrated.

Figure 2006194962
Figure 2006194962

Figure 2006194962
Figure 2006194962

Figure 2006194962
Figure 2006194962

Figure 2006194962
Figure 2006194962

Figure 2006194962
Figure 2006194962

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。
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。具体的には、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−2)、(a2−3−1)、(a2−3−2)、(a2−3−9)及び(a2−3−10)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。
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
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. Specifically, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3) -2), at least one selected from (a2-3-9) and (a2-3-10) is preferably used.

構成単位(a2)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。
構成単位(a2)は必須の成分ではないが、構成単位(a2)を有する場合、樹脂(A11)中の構成単位(a2)の割合は、樹脂(A11)を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%が好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜20モル%が最も好ましい。
As the structural unit (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Although the structural unit (a2) is not an essential component, when the structural unit (a2) is included, the proportion of the structural unit (a2) in the resin (A11) is the sum of all the structural units constituting the resin (A11). On the other hand, 5 to 50 mol% is preferable, 5 to 40 mol% is more preferable, and 5 to 20 mol% is most preferable.

(A1)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。   The component (A1) can be obtained, for example, by radical polymerization of a monomer for deriving each structural unit by a conventional method.

(A1)成分の質量平均分子量は、好ましくは2000〜30000、さらに好ましくは2000〜10000、最も好ましくは3000〜8000である。質量平均分子量が2000以上であると、保護膜の成膜性が良好である。また、質量平均分子量が30000以下であると、アルカリ現像液に対する溶解性が良好である。   (A1) The mass average molecular weight of a component becomes like this. Preferably it is 2000-30000, More preferably, it is 2000-10000, Most preferably, it is 3000-8000. When the mass average molecular weight is 2000 or more, the film formability of the protective film is good. Moreover, the solubility with respect to an alkali developing solution is favorable in the mass mean molecular weight being 30000 or less.

保護膜形成用材料中に含まれる(A1)成分は1種単独であってもよく、2種以上の混合物であってもよい。
保護膜形成用材料中、(A1)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。
The component (A1) contained in the protective film-forming material may be a single type or a mixture of two or more types.
The content of the component (A1) in the protective film forming material may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.

<有機溶剤>
本発明の保護膜形成用材料は、上記(A1)成分および後述する任意の成分を有機溶剤に溶解させてなるものである。
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特に限定されない。本発明においては、有機溶剤が、炭素数4〜6のアルコールからなる群から選択される少なくとも1種を含有することが、ミキシング現象の防止効果が高いこと、上述した樹脂(A11)等の(A1)成分の溶解性に優れること、環境等に対する安全性が高いこと等の点で好ましい。ミキシング現象は、保護膜形成用材料の成分とレジスト層の成分とが混ざり合ってしまう現象のことである。ミキシング現象の原因の1つとして、保護膜を形成する際に、保護膜形成材料中の有機溶剤によりレジスト層が溶解してしまうことが考えられるが、炭素数4〜6のアルコールは、下層のレジスト層との相溶性が低く、そのため、保護膜とレジスト層との界面でのミキシング現象を防止できる。
<Organic solvent>
The material for forming a protective film of the present invention is obtained by dissolving the component (A1) and an optional component described later in an organic solvent.
The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. In the present invention, when the organic solvent contains at least one selected from the group consisting of alcohols having 4 to 6 carbon atoms, the effect of preventing the mixing phenomenon is high, and the resin (A11) described above ( A1) It is preferable in terms of excellent solubility of the component and high safety against the environment. The mixing phenomenon is a phenomenon in which the component of the protective film forming material and the component of the resist layer are mixed. One of the causes of the mixing phenomenon is that when the protective film is formed, the resist layer is dissolved by the organic solvent in the protective film forming material. The compatibility with the resist layer is low, so that the mixing phenomenon at the interface between the protective film and the resist layer can be prevented.

炭素数4〜6のアルコールとしては、1価アルコールがさらに好ましく、その中でも1級の1価アルコールが最も好ましい。
炭素数4〜6のアルコールの沸点は、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水酸基の数が1個の場合を意味するものであり、多価アルコール及びその誘導体(たとえば一部の水酸基の水素原子がアルキル基等の置換基で置換されたもの)は含まれない。
炭素数4〜6のアルコールの具体例としては、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℃)、イソブチルアルコール(沸点107.9℃)、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℃)、n−ヘキサノール(沸点157.1℃)、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。
本発明においては、特に、有機溶剤が、イソブチルアルコール(2−メチル−1−プロパノール)、4−メチル−2−ペンタノールおよびn−ブタノールからなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
有機溶剤中、炭素数4〜6のアルコールの割合は、50〜100質量%が好ましく、75〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%がさらに好ましく、100質量%が最も好ましい。
As the alcohol having 4 to 6 carbon atoms, a monohydric alcohol is more preferable, and among them, a primary monohydric alcohol is most preferable.
The boiling point of the alcohol having 4 to 6 carbon atoms is preferably 80 to 160 ° C, more preferably 90 to 150 ° C, and most preferably 100 to 135 ° C from the viewpoint of applicability. Here, the monohydric alcohol means a case where the number of hydroxyl groups contained in the alcohol molecule is one, and a polyhydric alcohol and its derivatives (for example, a hydrogen atom of some hydroxyl groups is a substituent such as an alkyl group). Is not included).
Specific examples of the alcohol having 4 to 6 carbon atoms 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 130.8 ° C), isobutyl alcohol (boiling point 107.9 ° 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), n-hexanol (boiling point 157.1 ° C), 2-methyl-1-butanol (boiling point 128.0 ° C), 2-methyl- Examples include 2-butanol (boiling point 112.0 ° C.) and 4-methyl-2-pentanol (boiling point 131.8 ° C.).
In the present invention, in particular, the organic solvent may contain at least one selected from the group consisting of isobutyl alcohol (2-methyl-1-propanol), 4-methyl-2-pentanol and n-butanol. preferable.
In the organic solvent, the proportion of the alcohol having 4 to 6 carbon atoms is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 75 to 100% by mass, further preferably 90 to 100% by mass, and most preferably 100% by mass.

有機溶剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の有機溶剤を含有していてもよい。かかる有機溶剤としては、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、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類や、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;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などの多価アルコールおよびその誘導体におけるアルコール性水酸基をすべてアルコキシ基(メトキシ基、エトキシキ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)で置換した鎖状エーテル類;ジオキサンのような環式エーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、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。
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2:8〜6:4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1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2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。
The organic solvent may contain an organic solvent other than the above as long as the effects of the present invention are not impaired. As such an 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, dipropylene glycol, or dipropylene glycol monoacetate All alcoholic hydroxyl groups in polyhydric alcohols and their derivatives are substituted with alkoxy groups (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc.) Chain ethers; Cyclic ethers such as dioxane; Esters such as methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate And so on.
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 mixing ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 6: 4. 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 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2.
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.

有機溶剤の使用量は、特に限定しないが、レジスト膜上に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定され、固形分濃度が1〜20質量%の範囲内となる様に用いられることが好ましく、1〜15質量%がより好ましい。   Although the amount of the organic solvent used is not particularly limited, it is a concentration that can be applied on the resist film, is set as appropriate according to the coating film thickness, and is used so that the solid content concentration is in the range of 1 to 20% by mass. It is preferable and 1-15 mass% is more preferable.

<その他の成分>
本発明の保護膜形成用材料は、さらに、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下(B)成分という)を含有してもよい。これにより、後述する(C)成分と(A1)成分との架橋反応を生じさせることができるため、本発明の効果がさらに向上する。
(B)成分としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。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、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、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。
オニウム塩系酸発生剤としては、下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物が挙げられる。
<Other ingredients>
The protective film-forming material of the present invention may further contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as component (B)). Thereby, since the crosslinking reaction with (C) component and (A1) component mentioned later can be produced, the effect of this invention improves further.
(B) It does not specifically limit as a component, The thing proposed so far as an acid generator for chemically amplified resists can be used. 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, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
Examples of the onium salt acid generator include compounds represented by the following general formula (b-1) or (b-2).

Figure 2006194962
[式中、R”〜R”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し;R”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表し;R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。]
Figure 2006194962
[Wherein, R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group; R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group; R 1 ″ to R 3 "at least one of represents an aryl group, R 5" represents at least one aryl group of to R 6 ".]

式(b−1)中、R”〜R”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R”〜R”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
”〜R”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、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、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。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n‐ブチル基、tert‐ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
”〜R”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、R〜Rはすべてフェニル基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group for R 1 "~R 3", is 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 1 to R 3 are phenyl groups.

式(b−2)中、R”〜R”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R”〜R”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
”〜R”のアリール基としては、R”〜R”のアリール基と同様のものが挙げられる。
”〜R”のアルキル基としては、R”〜R”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R”〜R”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. Of R 5 ″ to R 6 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably R 5 ″ to R 6 ″ are all aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Examples of the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″ include the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″.
Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.

前記一般式(b−1)及び(b−2)中のR”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
前記直鎖のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記Rで示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また。該フッ化アルキル基のフッ素化率(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。
R 4 ″ in the general formulas (b-1) and (b-2) is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
The linear alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 , preferably having 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and more preferably 6 to 6 carbon atoms. 10 is most preferred.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. Also. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%, and particularly those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Since the strength of the acid is increased, it is preferable.

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、(4−メトキシナフチル)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等の、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が挙げられる。また、前述のオニウム塩のアニオン部をメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネート等のフッ素化されていないアルキルスルホン酸イオンに置き換えたオニウム塩であってもよい。   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, Methoxynaphthyl Fluorination of diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate Examples thereof include onium salts having an alkyl sulfonate ion as an anion. Moreover, the onium salt which replaced the anion part of the above-mentioned onium salt by the alkyl sulfonate ion which is not fluorinated, such as methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, n-octanesulfonate, may be sufficient.

また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたものも用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。   Moreover, what replaced the anion part by the anion part represented by the following general formula (b-3) or (b-4) in the said general formula (b-1) or (b-2) can also be used. (The cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).

Figure 2006194962
[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のアルキル基を表す。]
Figure 2006194962
[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 represent at least one hydrogen atom as a fluorine atom; Represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and substituted with

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2〜6であり、好ましくは炭素数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1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数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は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
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。
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 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
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 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio 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. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α‐(p‐トルエンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(p‐クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(4‐ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(4‐ニトロ‐2‐トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐クロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐2,4‐ジクロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐2,6‐ジクロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(2‐クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐チエン‐2‐イルアセトニトリル、α‐(4‐ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐[(p‐トルエンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニル]アセトニトリル、α‐[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニル]アセトニトリル、α‐(トシルオキシイミノ)‐4‐チエニルシアニド、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘプテニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロオクテ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)‐1‐シクロペンテ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)‐シクロヘキシルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐エチルアセトニトリル、α‐(プロピルスルホニルオキシイミノ)‐プロピルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐シクロペンチルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐シクロヘキシルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(n‐ブチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(n‐ブチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、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 oxime sulfonate acid generators include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzylcyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope Nthenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

また、下記化学式で表されるオキシムスルホネート系酸発生剤も用いることができる。   An oxime sulfonate acid generator represented by the following chemical formula can also be used.

Figure 2006194962
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Figure 2006194962
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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 (cyclohex Le diazomethylsulfonyl) decane (compound H) and the like.

Figure 2006194962
Figure 2006194962

本発明においては、中でも、(A)成分と(C)成分との反応性の点から、(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。
(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。
(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われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
In the present invention, from the viewpoint of the reactivity between the component (A) and the component (C), it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B).
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(B) Content of a component is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

(C)架橋剤成分
本発明の保護膜形成用材料は、任意成分として、さらに、架橋剤成分(C)(以下、(C)成分ということがある)を含有させてもよい。これにより、(A1)成分と(C)成分との間で架橋が生じ、保護膜の膜密度がさらに高まって、物質遮断性が向上する。
(C) Crosslinking agent component The protective film-forming material of the present invention may further contain a crosslinking agent component (C) (hereinafter sometimes referred to as (C) component) as an optional component. Thereby, bridge | crosslinking arises between (A1) component and (C) component, the film | membrane density of a protective film further increases, and substance blocking property improves.

(C)成分は、特に限定されず、これまでに知られている化学増幅型のネガ型レジスト組成物に用いられている架橋剤成分の中から任意に選択して用いることができる。
具体的には、例えば2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサンなどのヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。
また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、グリコールウリルなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。
これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素を用いたものをエチレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。
具体的にはヘキサメトキシメチルメラミン、ビスメトキシメチル尿素、ビスメトキシメチルビスメトキシエチレン尿素、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラブトキシメチルグリコールウリルなどを挙げることができる。
The component (C) is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from the crosslinking agent components used in the chemically amplified negative resist compositions known so far.
Specifically, for example, 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8 (or 9) -trihydroxytri Aliphatic cyclic carbonization having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both such as cyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Examples thereof include hydrogen and oxygen-containing derivatives thereof.
In addition, amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is replaced with a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group. Compounds.
Of these, those using melamine are melamine crosslinking agents, those using urea are urea crosslinking agents, those using ethylene urea are ethylene urea crosslinking agents, and those using glycoluril are glycoluril crosslinking agents It is called an agent.
Specific examples include hexamethoxymethylmelamine, bismethoxymethylurea, bismethoxymethylbismethoxyethyleneurea, tetramethoxymethylglycoluril, tetrabutoxymethylglycoluril and the like.

(C)成分として、特に好ましくは、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、エチレン尿素系架橋剤、及びグリコールウリル系架橋剤から選ばれる少なくとも1種である。特に好ましくはグリコールウリル系架橋剤である。   The component (C) is particularly preferably at least one selected from melamine crosslinking agents, urea crosslinking agents, ethyleneurea crosslinking agents, and glycoluril crosslinking agents. Particularly preferred is a glycoluril-based crosslinking agent.

グリコールウリル系架橋剤としては、N位が、架橋形成基であるヒドロキシアルキル基および/または低級アルコキシアルキル基で置換されたグリコールウリルが好ましい。
グリコールウリル系架橋剤としては、さらに具体的には例えばモノ,ジ,トリ又はテトラヒドロキシメチルグリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチルグリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルなどがある。なお、「モノ,ジ,トリ及び/又はテトラ・・・」とはモノ体、ジ体、トリ体、及びテトラ体の1種または2種以上が含まれてればよいことを示し、特には、トリ体やテトラ体が好ましい。
また、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルも好ましい。
そして、コントラスト、解像性の点から、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリルが最も好ましい。この架橋剤は、例えば市販品「Mx270」(製品名、三和ケミカル社製)として入手することができる。このものはトリ体、テトラ体がほとんどであり、また、単量体、二量体、三量体の混合物である。
As the glycoluril-based crosslinking agent, glycoluril substituted at the N-position with a hydroxyalkyl group and / or a lower alkoxyalkyl group which is a crosslinking group is preferable.
More specifically, examples of the glycoluril-based crosslinking agent include mono-, di-, tri- and tetrahydroxymethyl glycolurils, mono-, di-, tri- and / or tetramethoxymethylated glycolurils, mono-, di-, tri- and / or tetra- Examples include ethoxymethyl glycoluril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril. "Mono, di, tri and / or tetra ..." indicates that one or more of mono-, di-, tri-, and tetra-forms may be included, particularly A tri- or tetra-isomer is preferred.
Mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril and mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril are also preferred.
From the viewpoint of contrast and resolution, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril is most preferable. This crosslinking agent can be obtained, for example, as a commercial product “Mx270” (product name, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.). These are mostly tri- and tetra-isomers, and are a mixture of monomers, dimers and trimers.

(C)成分の配合量は、(A1)成分100質量部に対して3〜15質量部、好ましくは5〜10質量部とされる。下限値以上とすることにより、(C)成分を配合することとによる効果が得られ、上限値以下とすることにより、保護膜がアルカリ現像液に対して充分に溶解可能となる。   (C) The compounding quantity of a component shall be 3-15 mass parts with respect to 100 mass parts of (A1) component, Preferably it is 5-10 mass parts. By setting it to the lower limit value or more, the effect of blending the component (C) can be obtained, and by setting the upper limit value or less, the protective film can be sufficiently dissolved in the alkali developer.

本発明の保護膜形成用材料には、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く、例えば、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が挙げらる。これらの中でも、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く、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−オクチルアミンが最も好ましい。
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、(A1)成分100質量部に対して、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられることが好ましい。
The protective film forming material of the present invention may further contain a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”) as an optional component.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. For example, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, monoalkylamines such as n-decylamine; dialkylamines such as diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, Tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n- Trialkylamines such as dodecylamine; diethanolamine, trieta Ruamin, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di -n- octanol amine, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine is Ageraru. Among these, a secondary aliphatic amine and a tertiary aliphatic amine are particularly preferable, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-octylamine is most preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) It is preferable that a component is used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A1) component.

また、本発明の保護膜形成用材料には、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、(A1)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられることが好ましい。
In addition, the protective film-forming material of the present invention may further contain an organic carboxylic acid or phosphorus oxo acid or a derivative thereof (E) (hereinafter referred to as (E) component) as an optional component. 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 preferably used at a ratio of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A1).

本発明の保護膜形成用材料には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えば保護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、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。   The protective film-forming material of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of the protective film, surfactants for improving the coating properties, plasticizers, and stability. A coloring agent, a coloring agent, an antihalation agent, a dye, and the like can be appropriately added and contained.

本発明の保護膜形成用材料は、液浸露光用として好適である。液浸露光(イマージョンリソグラフィー(Liquid Immersion Lithography))は、現在、注目されている技術の1つである(たとえば、ジャーナルオブバキュームサイエンステクノロジー(Journal of Vacuum Science & Technology B)(米国)、1999年、第17巻、6号、3306−3309頁.、ジャーナルオブバキュームサイエンステクノロジー(Journal of Vacuum Science & Technology B)(米国)、2001年、第19巻、6号、2353−2356頁.、プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE)(米国)2002年、第4691巻、459−465頁.等参照)。この方法は、露光時に、従来は空気や窒素等の不活性ガスで満たされているレンズとウェーハ上のレジスト層との間の部分を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たした状態で露光(液浸露光)を行う方法である。このような液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を用いて行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィ特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。現在、液浸露光用の液浸媒体としては、主に水が検討されている。
しかし、液浸媒体がレジスト膜に接触することにより、様々な不具合が生じることが予想される。たとえばレジスト層中の成分がレジスト層中から液浸媒体中へと溶出し、レジスト層が変質してその性能が低下したり、溶出した成分によって液浸媒体の屈折率が局所的に変化したり、溶出した成分が露光装置のレンズ表面を汚染する等により、レジストパターン形成に悪影響を与えることが考えられる。すなわち、感度が劣化したり、得られるレジストパターンがT−トップ形状となったり、レジストパターンの表面荒れや膨潤が生じる等の問題が予想される。
これに対し、本発明の保護膜形成用材料は、物質の透過に対する物質遮断性が高い保護膜を形成できることから、液浸媒体に対するレジスト層の影響や、レジスト層に対する液浸媒体の影響を抑制することができ、液浸露光用として好適である。
The material for forming a protective film of the present invention is suitable for immersion exposure. Immersion lithography (Liquid Immersion Lithography) is one technology that is currently attracting attention (eg, Journal of Vacuum Science & Technology B (USA), 1999). Vol. 17, No. 6, 3306-3309. Journal of Vacuum Science & Technology B (USA), 2001, Vol. 19, No. 6, pp. 2353-2356, Proceedings of (See Proceedings of SPIE (USA) 2002, 4691, 459-465, etc.). This method uses a solvent (liquid) having a refractive index larger than the refractive index of air in a portion between a lens and a resist layer on the wafer, which is conventionally filled with an inert gas such as air or nitrogen, during exposure. In this method, exposure (immersion exposure) is performed in a state filled with an immersion medium. According to such immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when using a light source with a shorter wavelength or using a high NA lens can be achieved, and the focus can be reduced. It is said that there is no decrease in depth. Moreover, immersion exposure can be performed using an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention. Currently, water is mainly studied as an immersion medium for immersion exposure.
However, it is expected that various problems occur when the immersion medium comes into contact with the resist film. For example, the components in the resist layer are eluted from the resist layer into the immersion medium, the resist layer is altered and its performance is degraded, or the refractive index of the immersion medium is locally changed by the eluted components. The eluted components may adversely affect the formation of the resist pattern due to contamination of the lens surface of the exposure apparatus. That is, problems such as deterioration in sensitivity, a resulting resist pattern having a T-top shape, and surface roughness and swelling of the resist pattern are expected.
On the other hand, since the protective film forming material of the present invention can form a protective film having a high substance blocking property against the permeation of substances, the influence of the resist layer on the immersion medium and the influence of the immersion medium on the resist layer are suppressed. It is suitable for immersion exposure.

≪積層体≫
次に、本発明の積層体について説明する。
本発明の積層体は、基板上に、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A’)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)を含有するレジスト層と、上記本発明の保護膜形成用材料からなる保護膜とが順に積層されてなるものである。
≪Laminated body≫
Next, the laminated body of this invention is demonstrated.
The laminate of the present invention comprises, on a substrate, a resist layer containing a base material component (A ′) whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator component (B ′) that generates an acid upon exposure; The protective film made of the protective film forming material of the present invention is laminated in order.

保護膜は、後述する「レジストパターン形成方法」に示すように、上記本発明の保護膜形成用材料をレジスト層上に塗布することにより形成できる。
保護膜の膜厚は、特に限定されず、保護膜に必要とされる物質遮断性に応じて適宜設定される。本発明において、保護膜の膜厚の好ましい上限値としては、レジスト層の露光を保護膜を介して行うことを考慮すると、100nm以下が好ましく、90nm以下がより好ましく、80nm以下がさらに好ましい。保護膜の膜厚が100nm以下であれば、保護膜を介していても、レジスト層の露光を問題なく行うことができる。保護膜の膜厚の下限値としては、15nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。15nm以上であると本発明の効果が充分なものとなる。
The protective film can be formed by applying the protective film-forming material of the present invention on the resist layer, as shown in a “resist pattern forming method” described later.
The thickness of the protective film is not particularly limited, and is appropriately set according to the substance blocking property required for the protective film. In the present invention, the preferable upper limit value of the thickness of the protective film is preferably 100 nm or less, more preferably 90 nm or less, and even more preferably 80 nm or less in consideration of performing exposure of the resist layer through the protective film. If the thickness of the protective film is 100 nm or less, the resist layer can be exposed without any problem even if the protective film is interposed. The lower limit value of the thickness of the protective film is preferably 15 nm or more, and more preferably 20 nm or more. When the thickness is 15 nm or more, the effect of the present invention is sufficient.

基板としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたものなどを例示することができる。
基板として、より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウムなどの金属製の基板や、ガラス基板などが挙げられる。
配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金などが使用可能である。
The substrate is not particularly limited, and a conventionally known substrate can be used. For example, a substrate for an electronic component or a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed can be exemplified.
More specifically, examples of the substrate include a silicon wafer, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, and a glass substrate.
As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.

レジスト層は、基材成分(A’)(以下、(A’)成分ということがある)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)(以下、(B’)成分ということがある)を含有する、いわゆる化学増幅型のレジスト組成物からなるものである。
レジスト層における(A’)成分としては、特に限定されず、たとえば従来化学増幅型レジストの基材成分として用いられている、1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。
ネガ型の場合、レジスト組成物には、(B’)成分と共に架橋剤成分(C’)(以下、(C’)成分ということがある)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(C’)成分との間で架橋が起こり、アルカリ不溶性となる。(C’)成分としては、上記(C)成分と同様のものが挙げられる。
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。
(B’)成分としては、上記(B)成分と同様のものが挙げられる。
また、レジスト層は、上記以外の成分、たとえば上記(D)成分、(E)成分等を有していてもよい。
The resist layer is referred to as a base material component (A ′) (hereinafter also referred to as (A ′) component) and an acid generator component (B ′) (hereinafter referred to as (B ′) component) that generates an acid upon exposure. And a so-called chemically amplified resist composition.
The (A ′) component in the resist layer is not particularly limited. For example, one or more alkali-soluble resins or resins that can be alkali-soluble, which are conventionally used as a base component for chemically amplified resists, are used. can do. 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.
In the case of the negative type, a crosslinking agent component (C ′) (hereinafter sometimes referred to as (C ′) component) is blended with the (B ′) component in the resist composition. When an acid is generated from the component (B ′) by exposure during the formation of the resist pattern, the acid acts, and crosslinking occurs between the component (A ′) and the component (C ′), resulting in alkali insolubility. Examples of the component (C ′) include the same components as the component (C).
In the case of the positive type, the component (A ′) is an alkali-insoluble one having a so-called acid dissociable dissolution inhibiting group, and when acid is generated from the component (B ′) by exposure, the acid is inhibited by the acid dissociable dissolution. By dissociating the group, the component (A ′) becomes alkali-soluble.
Examples of the component (B ′) include the same components as the component (B).
Moreover, the resist layer may have components other than the above, for example, the (D) component, the (E) component, and the like.

なお、基板とレジスト層との間には、有機系または無機系の反射防止膜が設けられていてもよい。   An organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the resist layer.

≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、たとえば以下のようにして行うことができる。
まず、シリコンウェーハ等の基板上にレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、プレベークを、たとえば80〜150℃、好ましくは110〜150℃の温度条件下で40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施してレジスト層を形成する。
次に、該レジスト層上に、本発明の保護膜形成用材料をスピンナーなどで塗布し、ソフトベークを、たとえば40〜100℃の温度条件下で15〜120秒間施して保護膜を形成し、本発明の積層体を作成する。なおソフトベーク処理は必ずしも必要でなく、塗布のみで均一性に優れた良好な塗膜が得られる場合はソフトベークしなくてよい。
次に、該保護膜を介して、レジスト層を所望のマスクパターンを介して選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を、たとえば80〜150℃の温度条件下で40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。
露光後、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水溶液を用いて、保護膜の除去とレジスト層の現像とを行う。本発明においては、保護膜がアルカリ現像液に溶解するため、保護膜の除去とレジスト層の現像を、同じ工程で行うことができる。
これらの工程により、基板上にレジストパターンが形成される。
なお、基板とレジスト層との間には、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。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention can be performed, for example, as follows.
First, a resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and prebaking is performed at a temperature of, for example, 80 to 150 ° C., preferably 110 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds. To form a resist layer.
Next, the protective film forming material of the present invention is applied onto the resist layer with a spinner or the like, and soft baking is performed, for example, at a temperature of 40 to 100 ° C. for 15 to 120 seconds to form a protective film. The laminated body of this invention is created. Soft baking is not always necessary, and soft baking is not necessary when a good coating film with excellent uniformity can be obtained only by coating.
Next, after selectively exposing the resist layer through a desired mask pattern through the protective film, PEB (post-exposure heating) is performed at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, for example. Preferably, it is applied for 60 to 90 seconds.
After the exposure, the protective film is removed and the resist layer is developed using an alkaline developer, for example, a 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. In the present invention, since the protective film is dissolved in an alkaline developer, the protective film can be removed and the resist layer can be developed in the same process.
By these steps, a resist pattern is formed on the substrate.
An organic or inorganic antireflection film can be provided between the substrate and the resist layer.

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、本発明にかかるレジスト組成物は、KrF又はArFエキシマレーザー、特にArFエキシマレーザーに対して有効である。 The wavelength used for the 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, etc. Can be done using radiation. In particular, the resist composition according to the present invention is effective for a KrF or ArF excimer laser, particularly an ArF excimer laser.

また、本発明の保護膜形成材料を用いて液浸露光を行う場合は、たとえば、上記と同様にして得られた積層体に対し、所望のマスクパターンを介して選択的に液浸露光を行う際に、予め、保護膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たす。
このとき、液浸媒体は、空気の屈折率よりも大きくかつ前記レジスト層の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒であることがさらに好ましい。
空気の屈折率よりも大きくかつ使用されるレジスト層の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、シリコン系不活性液体、またはフッ素系不活性液体等が挙げられる。
該フッ素系不活性液体の具体例としては、CHCl、COCH、COC、C等のフッ素系化合物を主成分とする液体やパーフロオロアルキル化合物のような沸点が70〜180℃であり、より好ましくは、沸点が80〜160℃のものを挙げることができる。このパーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができる。前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。これらのフッ素系不活性液体の中では、上記範囲の沸点を有するものが、露光終了後に、液浸露光に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
本発明においては、特に、水による悪影響を受けにくく、感度、レジストパターンプロファイル形状に優れることから、液浸媒体として、水が好ましく用いられる。また、水はコスト、安全性、環境問題及び汎用性の観点からも好ましい。
When immersion exposure is performed using the protective film-forming material of the present invention, for example, the laminate obtained in the same manner as described above is selectively subjected to immersion exposure via a desired mask pattern. At this time, the space between the protective film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air.
At this time, the immersion medium is more preferably a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist layer.
Examples of the solvent having a refractive index larger than that of air and smaller than the refractive index of the resist layer used include water, silicon-based inert liquid, and fluorine-based inert liquid.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include fluorine-based compounds such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. The boiling point of the liquid or perfluoroalkyl compound is 70 to 180 ° C., and more preferably, the boiling point is 80 to 160 ° C. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound. Examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine (boiling point: 174 ° C.). Among these fluorinated inert liquids, those having a boiling point in the above range are preferable because the medium used for immersion exposure can be removed by a simple method after the exposure is completed.
In the present invention, water is particularly preferably used as the immersion medium because it is not easily adversely affected by water and is excellent in sensitivity and resist pattern profile shape. Water is also preferable from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.

上述のように、本発明の保護膜形成用材料は、形成される保護膜の膜密度が高く、そのため、物質遮断性に優れている。そのため、該保護膜をレジスト層上に設けることにより、環境影響を低減でき、また、環境影響による感度の低下やパターン形状の悪化、解像性の低下等の不具合を改善できる。すなわち、通常、半導体製造ライン等の環境中には、N−メチル−2−ピロリドン、アンモニア、ピリジン、トリエチルアミン等の有機アルカリ(塩基性化合物)が蒸気として存在するため、化学増幅型レジスト層の表面では、塩基性化合物の作用により酸不足となり、上記不具合が生じる。たとえばポジ型レジスト組成物の場合、断面形状がT−トップ形状となったり、隣接するレジストパターンとつながってしまうことがある。また、ネガ型レジスト組成物の場合、レジストパターンのトップが丸みを帯びる傾向がある。
これに対し、本発明においては、本発明の保護膜形成材料からなる保護膜が優れた物質遮断性を有しているため、該保護膜をレジスト層上に設けることにより、たとえばレジストの塗布後、保護膜を設けてから露光を行うまでの時間や、露光後、露光後加熱(PEB)を行うまでの時間等の間のレジスト層への上記塩基性化合物のコンタミネーションを防止でき、結果、環境影響が低減される。
As described above, the protective film forming material of the present invention has a high density of the protective film to be formed, and therefore has excellent substance blocking properties. Therefore, by providing the protective film on the resist layer, the environmental influence can be reduced, and problems such as a decrease in sensitivity, a deterioration in pattern shape, and a decrease in resolution due to the environmental influence can be improved. That is, since the organic alkali (basic compound) such as N-methyl-2-pyrrolidone, ammonia, pyridine, and triethylamine is usually present in the environment such as a semiconductor production line, the surface of the chemically amplified resist layer Then, an acid shortage occurs due to the action of the basic compound, and the above-mentioned problem occurs. For example, in the case of a positive resist composition, the cross-sectional shape may be a T-top shape or may be connected to an adjacent resist pattern. In the case of a negative resist composition, the top of the resist pattern tends to be rounded.
On the other hand, in the present invention, the protective film made of the protective film-forming material of the present invention has excellent substance blocking properties. Therefore, by providing the protective film on the resist layer, for example, after applying the resist In addition, it is possible to prevent contamination of the basic compound to the resist layer during the time from the provision of the protective film to the exposure, the time from the exposure to the post-exposure heating (PEB), etc. Environmental impact is reduced.

また、本発明の保護膜形成用材料からなる保護膜は、アルカリ現像液で除去可能であるため、保護膜の除去とレジスト層の現像と同じ工程で行うことができ、レジストパターン形成を、容易に、短時間で、低コストで行うことができる。   Further, since the protective film made of the material for forming a protective film of the present invention can be removed with an alkaline developer, the protective film can be removed and the resist layer can be developed in the same process, and the resist pattern can be easily formed. In addition, it can be performed at a low cost in a short time.

さらに、本発明の保護膜形成用材料、積層体およびレジストパターン形成方法は、液浸露光用として好適である。すなわち、液浸露光においては、上述のように、液浸溶媒がレジスト層に接触するため、レジスト層の変質が起こったり、また、レジストから溶媒へ悪影響を及ぼす成分が溶出して溶媒の屈折率が変化するなどの現象が生じて、液浸露光の本来の長所が損なわれると考えられる。これに対し、本発明においては、物質遮断性に優れた保護膜が液浸媒体とレジスト層との間に設けられているため、それらの現象を防止できる。   Furthermore, the protective film-forming material, laminate and resist pattern forming method of the present invention are suitable for immersion exposure. That is, in the immersion exposure, as described above, since the immersion solvent contacts the resist layer, the resist layer changes in quality, or a component that adversely affects the solvent from the resist elutes and the refractive index of the solvent. It is considered that the original advantage of the immersion exposure is impaired due to the phenomenon such as change in the thickness. On the other hand, in the present invention, since the protective film having excellent substance blocking properties is provided between the immersion medium and the resist layer, those phenomena can be prevented.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
合成例においては、以下のモノマーを用いた。
NBHFAA:下記化学式(i)で表されるノルボルネンヘキサフルオロアルコールアクリレート
AdOHA:下記化学式(ii)で表されるアダマンタノールアクリレート
RHMA−E:下記化学式(iii)で表される(α−ヒドロキシメチル)エチルアクリレート
RHMA−M:下記化学式(iv)で表される(α−ヒドロキシメチル)メチルアクリレート
Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
In the synthesis examples, the following monomers were used.
NBHFAA: norbornene hexafluoroalcohol acrylate AdOHA represented by the following chemical formula (i): adamantanol acrylate RHMA-E represented by the following chemical formula (ii): (α-hydroxymethyl) ethyl represented by the following chemical formula (iii) Acrylate RHMA-M: (α-hydroxymethyl) methyl acrylate represented by the following chemical formula (iv)

Figure 2006194962
Figure 2006194962

・合成例1
NBHFAA13.3g、RHMA−E3.51g及びAdOHA6.0gと、重合開始剤であるアゾビスイソ酢酸ジメチルを0.7gとをTHF(テトラヒドロフラン)200mlに溶解した。窒素バブリングを約10分間行い、70℃のオイルバスを用いて加温しながら4時間攪拌し、その後室温まで冷却した。次に、反応液をエバポレーターで濃縮した後、濃縮液をTHF120mlに溶解し、ヘプタン1000mlに注ぎ込むことで樹脂を析出させ、濾過した。得られた樹脂を乾燥機中40℃、24時間乾燥させて白色固体21.0gを得た。
得られた樹脂の化学式は下記化学式(I)である。その質量平均分子量(Mw)は5570、分散度(Mw/Mn)は2.02であった。カーボンNMRにより確認したところ、組成比(モル%)はl/m/n=42/29/29であった。これを樹脂1とする。
Synthesis example 1
13.3 g of NBHFAA, 3.51 g of RHMA-E and 6.0 g of AdOHA, and 0.7 g of dimethyl azobisisoacetate as a polymerization initiator were dissolved in 200 ml of THF (tetrahydrofuran). Nitrogen bubbling was performed for about 10 minutes, and the mixture was stirred for 4 hours while heating using an oil bath at 70 ° C., and then cooled to room temperature. Next, after concentrating the reaction solution with an evaporator, the concentrated solution was dissolved in 120 ml of THF, and poured into 1000 ml of heptane to precipitate the resin, followed by filtration. The obtained resin was dried in a dryer at 40 ° C. for 24 hours to obtain 21.0 g of a white solid.
The chemical formula of the obtained resin is the following chemical formula (I). Its mass average molecular weight (Mw) was 5570 and dispersity (Mw / Mn) was 2.02. When confirmed by carbon NMR, the composition ratio (mol%) was 1 / m / n = 42/29/29. This is Resin 1.

Figure 2006194962
Figure 2006194962

・合成例2
NBHFAA13.3g、RHMA−M3.13g及びAdOHA6.0gと、重合開始剤であるアゾビスイソ酢酸ジメチルを0.7gとをTHF200mlに溶解した。窒素バブリングを約10分間行い、70℃のオイルバスを用いて加温しながら4時間攪拌し、その後室温まで冷却した。次に、反応液をエバポレーターで濃縮した後、濃縮液をTHF120mlに溶解し、ヘプタン1000mlに注ぎ込むことで樹脂を析出させ、濾過した。得られた樹脂を乾燥機中40℃、24時間乾燥させて白色固体14.9gを得た。
得られた樹脂の化学式は下記化学式(II)である。その質量平均分子量(Mw)は6300、分散度(Mw/Mn)は1.83であった。カーボンNMRにより確認したところ、組成比(モル%)はl/m/n=42/29/29であった。これを樹脂2とする。
Synthesis example 2
NBHFAA 13.3 g, RHMA-M 3.13 g and AdOHA 6.0 g, and 0.7 g of azobisisoacetate dimethyl as a polymerization initiator were dissolved in 200 ml of THF. Nitrogen bubbling was performed for about 10 minutes, and the mixture was stirred for 4 hours while heating using an oil bath at 70 ° C., and then cooled to room temperature. Next, after concentrating the reaction solution with an evaporator, the concentrated solution was dissolved in 120 ml of THF, and poured into 1000 ml of heptane to precipitate the resin, followed by filtration. The obtained resin was dried in a dryer at 40 ° C. for 24 hours to obtain 14.9 g of a white solid.
The chemical formula of the obtained resin is the following chemical formula (II). Its mass average molecular weight (Mw) was 6300, and dispersity (Mw / Mn) was 1.83. When confirmed by carbon NMR, the composition ratio (mol%) was 1 / m / n = 42/29/29. This is Resin 2.

Figure 2006194962
Figure 2006194962

[実施例1]通常(ドライ)露光
合成例1で合成した100質量部の樹脂1を、有機溶剤として2−メチル−1−プロパノール3900質量部に溶解させて、固形分濃度2.5質量%の保護膜形成用材料1を調製した。
次に、8インチのシリコンウェーハ上に、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基板(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225℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機反射防止膜を形成した。該有機反射防止膜上に、化学増幅型ポジ型レジスト組成物「TArF−P6111」(東京応化工業株式会社製)を塗布し、130℃で90秒間加熱することで、膜厚225nmのレジスト層を形成した。そして、前記レジスト層上に、保護膜形成用材料1をスピンナーを用いて塗布して、90℃で60秒間過熱することで、膜厚70nmの保護膜を形成した。
ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)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、130℃で90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30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行って、1:1の130nmラインアンドスペース(LS)パターンを形成した。その際の感度は18.0mJ/cmであり、レジストパターン形状も良好であった。
[Example 1] Normal (dry) exposure 100 parts by mass of the resin 1 synthesized in Synthesis Example 1 was dissolved in 3900 parts by mass of 2-methyl-1-propanol as an organic solvent, and the solid content concentration was 2.5% by mass. A protective film-forming material 1 was prepared.
Next, an organic antireflection film composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science) is applied onto a substrate (8-inch silicon wafer) on an 8-inch silicon wafer, By baking and drying on a hot plate at 225 ° C. for 60 seconds, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. On the organic antireflection film, a chemically amplified positive resist composition “TArF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied and heated at 130 ° C. for 90 seconds to form a resist layer having a thickness of 225 nm. Formed. And the protective film formation material 1 was apply | coated using the spinner on the said resist layer, and the protective film with a film thickness of 70 nm was formed by heating at 90 degreeC for 60 second (s).
Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corp .; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). .
Then, PEB treatment at 130 ° C. for 90 seconds, paddle development with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then water rinsing with pure water for 30 seconds, followed by shaking off and drying. And a 1: 1 130 nm line and space (LS) pattern was formed. The sensitivity at that time was 18.0 mJ / cm 2 and the resist pattern shape was also good.

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).

[実施例2]模擬的液浸露光
8インチのシリコンウェーハ上に、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基板(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225℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機反射防止膜を形成した。該有機反射防止膜上に、化学増幅型ポジ型レジスト組成物「TArF−P6111」(東京応化工業株式会社製)を塗布し、130℃で90秒間加熱することで、膜厚225nmのレジスト層を形成した。そして、前記レジスト層上に、保護膜形成用材料1をスピンナーを用いて塗布して、90℃で60秒間過熱することで、膜厚70nmの保護膜を形成した。
ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)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のち、基板を回転させながら純水(液浸媒体)を60秒間滴下した。
そして、130℃で90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30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行って、1:1の130nmLSパターンを形成した。その際の感度は18.0mJ/cmであった。
[Example 2] Simulated immersion exposure On an 8-inch silicon wafer, an organic antireflection film composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science) was used to form a substrate (8-inch silicon). An organic antireflective film having a film thickness of 77 nm was formed by coating on a hot plate and baking and drying on a hot plate at 225 ° C. for 60 seconds. On the organic antireflection film, a chemically amplified positive resist composition “TArF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied and heated at 130 ° C. for 90 seconds to form a resist layer having a thickness of 225 nm. Formed. And the protective film formation material 1 was apply | coated using the spinner on the said resist layer, and the protective film with a film thickness of 70 nm was formed by heating at 90 degreeC for 60 second (s).
Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corp .; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). After that, pure water (immersion medium) was dropped for 60 seconds while rotating the substrate.
Then, PEB treatment at 130 ° C. for 90 seconds, paddle development with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then water rinsing with pure water for 30 seconds, followed by shaking off and drying. A 1: 1 130 nm LS pattern was formed. The sensitivity at that time was 18.0 mJ / cm 2 .

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).

[実施例3]液浸露光
8インチのシリコンウェーハ上に、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基板(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225℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機反射防止膜を形成した。該有機反射防止膜上に、化学増幅型ポジ型レジスト組成物「TArF−P6111」(東京応化工業株式会社製)を塗布し、130℃で90秒間加熱することで、膜厚225nmのレジスト層を形成した。そして、前記レジスト層上に、保護膜形成用材料1をスピンナーを用いて塗布して、90℃で60秒間過熱することで、膜厚96nmの保護膜を形成した。
次に、液浸露光として、ニ光束干渉露光機LEIES193−1(Nikon社製)を用いて、プリズムと水(液浸媒体)と193nmの2本の光束干渉による液浸二光束干渉露光を行った。同様の方法は、「ジャーナルオブバキュームサイエンステクノロジー(Journal of Vacuum Science & Technology B)(米国)、2001年、第19巻、6号、2353−2356頁.」にも開示されており、実験室レベルで簡易にレジストパターンが得られる方法として公知である。
そして、130℃、90秒間の条件で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30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行って、1:1の65nmLSパターンを形成した。その際の感度は9.7mJ/cmであった。
[Example 3] Immersion exposure An organic antireflective coating composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) on an 8-inch silicon wafer using a spinner (8-inch silicon wafer) The organic antireflection film having a film thickness of 77 nm was formed by applying the film onto the hot plate and baking and drying on a hot plate at 225 ° C. for 60 seconds. On the organic antireflection film, a chemically amplified positive resist composition “TArF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied and heated at 130 ° C. for 90 seconds to form a resist layer having a thickness of 225 nm. Formed. And the protective film formation material 1 was apply | coated using the spinner on the said resist layer, and the protective film with a film thickness of 96 nm was formed by heating at 90 degreeC for 60 second.
Next, as immersion exposure, a two-beam interference exposure machine LEIES193-1 (made by Nikon) is used to perform immersion two-beam interference exposure by prism, water (immersion medium) and two beam interferences of 193 nm. It was. A similar method is also disclosed in “Journal of Vacuum Science & Technology B” (USA), 2001, Vol. 19, No. 6, pp. 2353-2356. It is known as a method for easily obtaining a resist pattern.
Then, PEB treatment is performed at 130 ° C. for 90 seconds, paddle development is further performed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then water rinsing is performed using pure water for 30 seconds. By shaking off and drying, a 1: 1 65 nm LS pattern was formed. The sensitivity at that time was 9.7 mJ / cm 2 .

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
レジスト層上に保護膜を設けることで、液浸媒体の影響を受けることなく、微細なレジストパターンを形成することができた。
When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).
By providing a protective film on the resist layer, a fine resist pattern could be formed without being affected by the immersion medium.

[実施例4]通常(ドライ)露光
実施例1において、樹脂1を樹脂2に置き換えたこと以外は同様にして保護膜形成用材料2を調製した後、実施例1と同様の方法でレジストパターンを形成した。
その結果、1:1の130nmLSパターンを形成した。その際の感度は18.0mJ/cmであり、レジストパターン形状も良好であった。
[Example 4] Normal (dry) exposure After preparing protective film forming material 2 in the same manner as in Example 1 except that resin 1 was replaced with resin 2, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1. Formed.
As a result, a 1: 1 130 nm LS pattern was formed. The sensitivity at that time was 18.0 mJ / cm 2 and the resist pattern shape was also good.

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).

[実施例5]模擬的液浸露光
保護膜形成用材料1を保護膜形成用材料2に置き換えたこと以外は、実施例2と同様の方法でレジストパターンを形成した。その結果、1:1の130nmLSパターンを形成した。その際の感度は18.0mJ/cmであった。
[Example 5] Simulated immersion exposure A resist pattern was formed in the same manner as in Example 2 except that the protective film-forming material 1 was replaced with the protective film-forming material 2. As a result, a 1: 1 130 nm LS pattern was formed. The sensitivity at that time was 18.0 mJ / cm 2 .

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).

[実施例6]液浸露光
保護膜形成用材料1を保護膜形成用材料2に置き換えたこと以外は、実施例3と同様の方法でレジストパターンを形成した。その結果、1:1の65nmLSパターンを形成した。その際の感度は9.7mJ/cmであった。
[Example 6] Immersion exposure A resist pattern was formed in the same manner as in Example 3 except that the protective film-forming material 1 was replaced with the protective film-forming material 2. As a result, a 1: 1 65 nm LS pattern was formed. The sensitivity at that time was 9.7 mJ / cm 2 .

保護膜を形成した際に、保護膜と下層のレジスト層とのミキシングは見受けられなかった。
また、保護膜は、アルカリ現像液(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)を用いた現像によって完全に除去されていた。
レジスト層上に保護膜を設けることで、液浸媒体の影響を受けることなく、微細なレジストパターンを形成することができた。

When the protective film was formed, no mixing between the protective film and the lower resist layer was observed.
The protective film was completely removed by development using an alkaline developer (2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution).
By providing a protective film on the resist layer, a fine resist pattern could be formed without being affected by the immersion medium.

Claims (13)

アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a0−1)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(a1)とを含むアルカリ可溶性樹脂(A1)を有機溶剤に溶解してなる、レジスト層用のアルカリ現像液で除去可能な保護膜形成用材料。   A structural unit derived from acrylic acid and having no cyclic structure, the structural unit (a0-1) having an alcoholic hydroxyl group in the side chain, and an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group A protective film-forming material that can be removed with an alkali developer for a resist layer, which is obtained by dissolving an alkali-soluble resin (A1) containing a structural unit (a1) contained in an organic solvent. 前記構成単位(a0−1)が、下記一般式(3)
Figure 2006194962
[式中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、フッ素原子またはヒドロキシアルキル基であり、Rは水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基であり、かつR、Rの少なくとも一方はヒドロキシアルキル基である。]
で表される構成単位である請求項1記載の保護膜形成用材料。
The structural unit (a0-1) is represented by the following general formula (3).
Figure 2006194962
[Wherein, R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, a fluorine atom or a hydroxyalkyl group, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group, and at least one of R 1 and R 2 One is a hydroxyalkyl group. ]
The protective film-forming material according to claim 1, which is a structural unit represented by the formula:
前記構成単位(a0−1)が、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位および/または(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位を含む請求項1又は2記載の保護膜形成用材料。   The structural unit (a0-1) includes a structural unit derived from an (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester and / or a structural unit derived from an (α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester. Or the protective film-forming material according to 2. 前記アルカリ可溶性樹脂(A1)中、前記構成単位(a0−1)の割合が、アルカリ可溶性樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、10〜80モル%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The proportion of the structural unit (a0-1) in the alkali-soluble resin (A1) is 10 to 80 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the alkali-soluble resin (A1). The material for forming a protective film according to any one of the above. 前記構成単位(a1)が、下記一般式(1)
Figure 2006194962
[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。]
で表される構成単位である請求項1記載の保護膜形成用材料。
The structural unit (a1) is represented by the following general formula (1)
Figure 2006194962
[Wherein, R represents 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. ]
The protective film-forming material according to claim 1, which is a structural unit represented by the formula:
前記アルカリ可溶性樹脂(A1)中、前記構成単位(a1)の割合が、アルカリ可溶性樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、10〜80モル%である請求項1〜5のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The ratio of said structural unit (a1) in said alkali-soluble resin (A1) is 10-80 mol% with respect to the sum total of all the structural units which comprise alkali-soluble resin (A1), Any one of Claims 1-5 The protective film forming material according to claim 1. アクリル酸エステルから誘導され、かつ水酸基含有脂環式基を含む構成単位(a0−2)を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The protective film-forming material according to any one of claims 1 to 6, comprising a structural unit (a0-2) derived from an acrylate ester and containing a hydroxyl group-containing alicyclic group. 前記構成単位(a0−2)が、下記一般式(2)
Figure 2006194962
[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、qは1〜3の整数である。]
で表される構成単位である請求項6記載の保護膜形成用材料。
The structural unit (a0-2) is represented by the following general formula (2)
Figure 2006194962
[Wherein, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, and q represents an integer of 1 to 3. ]
The material for forming a protective film according to claim 6, wherein the material is a structural unit represented by:
前記アルカリ可溶性樹脂(A1)の質量平均分子量が2000〜30000の範囲内である請求項1〜8のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The material for forming a protective film according to claim 1, wherein the alkali-soluble resin (A1) has a mass average molecular weight in the range of 2000 to 30000. 前記有機溶剤が、炭素数4〜6のアルコールからなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The protective film-forming material according to any one of claims 1 to 9, wherein the organic solvent contains at least one selected from the group consisting of alcohols having 4 to 6 carbon atoms. 液浸露光用である請求項1〜10のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料。   The material for forming a protective film according to any one of claims 1 to 10, which is for immersion exposure. 基板上に、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A’)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)を含有するレジスト層と、請求項1〜11のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料からなる保護膜とが順に積層されてなる積層体。   A resist layer containing a base material component (A ') whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator component (B') which generates an acid upon exposure on the substrate, and any one of claims 1 to 11 A laminate in which the protective film made of the protective film-forming material according to claim 1 is laminated in order. 基板上にレジスト層を形成した後、該レジスト層上に請求項1〜11のいずれか一項に記載の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成し、該保護膜を介して前記レジスト層を選択的に露光し、PEB(露光後加熱)を施した後、アルカリ現像液により前記保護膜の除去および前記レジスト層の現像を行ってレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法。

After forming a resist layer on the substrate, a protective film is formed on the resist layer using the protective film-forming material according to any one of claims 1 to 11, and the resist is interposed through the protective film. A resist pattern forming method for forming a resist pattern by selectively exposing a layer, performing PEB (post-exposure heating), and then removing the protective film and developing the resist layer with an alkaline developer.

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