JP2008159874A - Method for forming resist pattern - Google Patents

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Takayuki Hosono
隆之 細野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new resist pattern forming method capable of forming a resist pattern having excellent pattern transfer reproducibility and a high resolution. <P>SOLUTION: In the resist pattern forming method for forming a resist film on a support body and selectively exposing the resist film a plurality of times through a photomask, the width of an exposure portion of the resist film in each selective exposure is larger than the width of a light transmitting portion of the photomask. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resist pattern forming method.

基板の上に微細なパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングを行うことによって該パターンの下層を加工する技術(パターン形成技術)は、半導体産業のIC作成等に広く採用され、大きな注目を浴びている。
微細なパターンは、通常、有機材料からなり、例えばリソグラフィー法やナノインプリント法等の技術によって形成される。たとえばリソグラフィー法においては、基板等の支持体の上に、樹脂等の基材成分を含むレジスト組成物からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたフォトマスク(マスクパターン)を介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。
レジスト組成物には、混在させた酸発生剤から放射線によって酸が生じる現象を利用する化学増幅型と、基材成分への直接の放射線化学反応を利用する非化学増幅型とがある。また、露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト組成物をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト組成物をネガ型という。
そして、上記レジストパターンをマスクとして、基板をエッチングにより加工する工程を経て半導体素子等が製造される。
A technology (pattern formation technology) that forms a fine pattern on a substrate and processes the lower layer of the pattern by etching using this as a mask has been widely adopted for IC creation in the semiconductor industry, and has received great attention. ing.
The fine pattern is usually made of an organic material, and is formed by a technique such as a lithography method or a nanoimprint method. For example, in the lithography method, a resist film made of a resist composition containing a base material component such as a resin is formed on a support such as a substrate, and a photomask in which a predetermined pattern is formed on the resist film ( A step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist film is performed by performing selective exposure with radiation such as light and electron beam through a mask pattern) and performing development processing.
Resist compositions include a chemically amplified type that utilizes a phenomenon in which acid is generated by radiation from a mixed acid generator, and a non-chemically amplified type that utilizes a direct radiation chemical reaction to a substrate component. A resist composition in which the exposed portion changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist composition that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.
And a semiconductor element etc. are manufactured through the process of processing a board | substrate by an etching using the said resist pattern as a mask.

近年、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されており、たとえばArFエキシマレーザーを用いたリソグラフィーにより、45nmレベルの解像性でのパターン形成が可能となっている。また、解像性の更なる向上のために、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
レジスト組成物には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。このような要求を満たすレジスト組成物として、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤とを含有する化学増幅型レジスト組成物が用いられている(たとえば、特許文献1参照)。たとえばポジ型の化学増幅型レジストは、通常、基材成分として、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂を含有しており、レジストパターン形成時に、露光によって酸発生剤から酸が発生すると、露光部がアルカリ可溶性となる。
In recent years, the miniaturization of patterns has been rapidly progressed by the advancement of lithography technology.
As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now mass production of semiconductor elements using KrF excimer laser and ArF excimer laser has been started. Lithography using an ArF excimer laser enables pattern formation with a resolution of 45 nm. In addition, in order to further improve the resolution, studies have been made on F 2 excimer lasers, electron beams, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like having shorter wavelengths than these excimer lasers.
The resist composition is required to have lithography characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions. As a resist composition satisfying such requirements, a chemically amplified resist composition containing a base material component whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator that generates an acid upon exposure is used. (For example, refer to Patent Document 1). For example, a positive chemically amplified resist usually contains a resin whose alkali solubility is increased by the action of an acid as a base component, and when acid is generated from an acid generator by exposure during resist pattern formation, The exposed part becomes alkali-soluble.

解像性の更なる向上のための手法の1つとして、露光機の対物レンズと試料との間に、空気よりも高屈折率の液体(液浸媒体)を介在させて露光(浸漬露光)を行うリソグラフィー法、いわゆる、液浸リソグラフィー(Liquid Immersion Lithography。以下、液浸露光ということがある。)が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。
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、既存の露光装置を応用し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ー特性的にも、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。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
As one of the methods for further improving the resolution, exposure (immersion exposure) is performed by interposing a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the objective lens of the exposure machine and the sample. A so-called immersion lithography (hereinafter referred to as “immersion exposure”) is known (for example, see Non-Patent Document 1).
According to 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 depth of focus can be reduced. It is said that there is no decline. In addition, immersion exposure can be performed by applying 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.
Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently being studied. Currently, as an immersion exposure technique, a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.

最近、新しく提案されているリソグラフィー技術の1つとして、パターニングを2回以上行ってレジストパターンを形成するダブルパターニング法がある(たとえば、非特許文献2〜3参照)。
このダブルパターニング法によれば、1回のパターニングで形成されるレジストパターンよりも微細なパターンが形成できるとされている。
また、ダブルパターニング法によれば、同じ露光波長の光源を用いても、また、同じレジスト組成物を用いても、より高解像性のレジストパターンを形成することが可能である。また、ダブルパターニング法は、既存の露光装置を用いて行うことができる。
特開2003−241385号公報 プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE),第5754巻,第119−128頁(2005年). プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE),第5256巻,第985〜994頁(2003年). プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE),第6153巻,第615301−1〜19頁(2006年).
Recently, as one of newly proposed lithography techniques, there is a double patterning method in which a resist pattern is formed by performing patterning twice or more (see, for example, Non-Patent Documents 2 to 3).
According to this double patterning method, a pattern finer than a resist pattern formed by one patterning can be formed.
Also, according to the double patterning method, it is possible to form a resist pattern with higher resolution even when using a light source having the same exposure wavelength or using the same resist composition. The double patterning method can be performed using an existing exposure apparatus.
JP 2003-241385 A Proceedings of SPIE, 5754, 119-128 (2005). Proceedings of SPIE, 5256, 985-994 (2003). Proceedings of SPIE, 6153, 615301-1-19 (2006).

しかしながら、従来のダブルパターニング法においては、種々のリソグラフィー特性の向上が求められており、例えば、パターンを微細化するほど、再現性良く転写されたならば本来均一であるべきラインパターンの線幅が不均一になる現象が問題となる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、パターンの転写再現性に優れ、かつ高解像性のレジストパターンを形成できる新規な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。
However, in the conventional double patterning method, improvement of various lithographic characteristics is required. For example, as the pattern is miniaturized, the line width of a line pattern that should be uniform when transferred with good reproducibility is obtained. The phenomenon of non-uniformity becomes a problem.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a novel resist pattern forming method capable of forming a resist pattern having excellent pattern transfer reproducibility and high resolution.

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、本発明は、支持体上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対しフォトマスクを介して選択的露光を複数回行うレジストパターン形成方法であって、前記選択的露光毎のレジスト膜の露光部幅は、前記フォトマスクの透光部幅よりも大きいことを特徴と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 present invention is a resist pattern forming method in which a resist film is formed on a support and selective exposure is performed a plurality of times through a photomask on the resist film. In the resist pattern forming method, the exposed portion width is larger than the light transmitting portion width of the photomask.

本明細書および特許請求の範囲において、「フォトマスクの透光部幅」とは、等倍露光にあっては、フォトマスクの透光部及び遮光部のうち、その透光部そのものの幅を云い、縮小投影露光にあっては、フォトマスクの透光部及び遮光部のうち、その透光部の理論縮小倍率の幅を云う。
「レジスト膜の露光部幅」とは、フォトマスクを介して選択的露光を行なった際にレジスト膜に形成される潜像の、そのフォトマスクの透光部に対応する露光部の幅を云う。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, the “translucent portion width of the photomask” means the width of the translucent portion itself of the phototransparent portion and the light-shielding portion of the photomask in the same magnification exposure. In the reduced projection exposure, the width of the theoretical reduction magnification of the light transmitting portion of the light transmitting portion and the light shielding portion of the photomask is referred to.
The “exposed portion width of the resist film” refers to the width of the exposed portion of the latent image formed on the resist film when selective exposure is performed through the photomask, corresponding to the light transmitting portion of the photomask. .
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.

本発明により、パターンの転写再現性に優れ、かつ高解像性のレジストパターンを形成できる新規なレジストパターン形成方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a novel resist pattern forming method capable of forming a resist pattern having excellent pattern transfer reproducibility and high resolution.

≪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、支持体上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対しフォトマスクを介して選択的露光を複数回行う方法である。ここで、支持体上のレジスト膜は、支持体上にレジスト組成物を塗布することにより形成することができる。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention is a method in which a resist film is formed on a support and selective exposure is performed a plurality of times on the resist film through a photomask. Here, the resist film on the support can be formed by applying a resist composition on the support.

[レジスト組成物(パターン形成材料)]
支持体上にレジスト膜を形成するためのレジスト組成物としては、特に制限はなく、これまでレジスト組成物として提案されている化学増幅型、非化学増幅型等の多数のレジスト組成物の中から、使用する露光光源、リソグラフィー特性等に応じて適宜選択して用いることができる。
レジスト組成物は、ネガ型レジスト組成物であってもよく、ポジ型レジスト組成物であってもよく、好ましくはポジ型レジスト組成物である。
レジスト組成物は、非化学増幅型レジスト組成物であってもよく、化学増幅型レジスト組成物であってもよい。好ましくは化学増幅型レジスト組成物である。
[Resist composition (pattern forming material)]
The resist composition for forming a resist film on the support is not particularly limited, and can be selected from a large number of resist compositions such as chemically amplified and non-chemically amplified resist compositions proposed so far. The exposure light source to be used, the lithography characteristics, etc. can be appropriately selected and used.
The resist composition may be a negative resist composition or a positive resist composition, preferably a positive resist composition.
The resist composition may be a non-chemically amplified resist composition or a chemically amplified resist composition. A chemically amplified resist composition is preferred.

非化学増幅型レジスト組成物としては、例えば、露光により基材成分中の主鎖が分解して現像液に対する溶解性が増大する主鎖分解型ポジ型レジスト組成物や、露光により基材成分がアルカリ可溶性に変化するポジ型レジスト組成物、露光により基材成分が難溶解性に変化するネガレジスト組成物を挙げることができる。   Examples of the non-chemically amplified resist composition include a main chain decomposition type positive resist composition in which the main chain in the base material component is decomposed by exposure to increase the solubility in a developer, and the base material component is exposed by exposure. Examples thereof include a positive resist composition that changes to alkali solubility and a negative resist composition in which the base component changes to hardly soluble upon exposure.

化学増幅型レジスト組成物としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)(以下、(A)成分という。)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。)が、有機溶剤(S)(以下、(S)成分という。)に溶解してなるものが一般的である。
ここで、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
前記分子量が500以上の有機化合物は、分子量が500以上2000以下の低分子量の有機化合物(以下、低分子化合物という。)と、分子量が2000より大きい高分子量の樹脂(重合体)とに大別される。前記低分子化合物としては、通常、非重合体が用いられる。樹脂(重合体)の場合は、「分子量」としてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。以下、単に「樹脂」という場合は、分子量が2000より大きい樹脂を示すものとする。
(A)成分としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する低分子化合物であってもよく、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する樹脂であってもよく、これらの混合物であってもよい。
The chemically amplified resist composition includes a base material component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid (hereinafter referred to as “component (A)”) and an acid generator component (B) (which generates an acid upon exposure) ( Hereinafter, the component (B) is generally dissolved in the organic solvent (S) (hereinafter referred to as the component (S)).
Here, the “base material component” is an organic compound having a film forming ability, and an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved and a nano-level resist pattern is easily formed.
The organic compound having a molecular weight of 500 or more is roughly classified into a low molecular weight organic compound having a molecular weight of 500 or more and 2000 or less (hereinafter referred to as a low molecular compound) and a high molecular weight resin having a molecular weight of 2000 or more (polymer). Is done. As the low molecular weight compound, a non-polymer is usually used. In the case of a resin (polymer), a polystyrene-reduced weight average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used as the “molecular weight”. Hereinafter, the term “resin” simply means a resin having a molecular weight of more than 2000.
The component (A) may be a low molecular compound whose alkali solubility is changed by the action of an acid, a resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid, or a mixture thereof. Good.

(A)成分としては、通常、化学増幅型レジスト用の基材成分として用いられている有機化合物を1種単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明に用いられる化学増幅型レジスト組成物の(A)成分としては、親水性基を有するものが好ましい。
(A)成分における親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、カルボニル基(−C(O)−)、エステル基(エステル結合;−C(O)−O−)、アミノ基、およびアミド基からなる群から選択される1種以上が好ましい。これらの内、水酸基(特にはアルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、カルボキシ基、エステル基がより好ましい。
中でもカルボキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基が、ナノレベルでラインエッジラフネス(パターン側壁の凹凸)の小さいレジストパターンを形成でき好ましい。
As the component (A), organic compounds that are usually used as base components for chemically amplified resists can be used alone or in combination of two or more.
The component (A) of the chemically amplified resist composition used in the present invention preferably has a hydrophilic group.
The hydrophilic group in the component (A) includes a hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group (—C (O) —), an ester group (ester bond; —C (O) —O—), an amino group, and an amide group. One or more selected from the group consisting of Among these, a hydroxyl group (particularly an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group), a carboxy group, and an ester group are more preferable.
Among them, a carboxy group, an alcoholic hydroxyl group, and a phenolic hydroxyl group are preferable because they can form a resist pattern having a small line edge roughness (unevenness on the pattern side wall) at the nano level.

なお、本明細書において「構成単位」および「単位」は、樹脂(重合体)を構成するモノマー単位を意味する。   In the present specification, “structural unit” and “unit” mean a monomer unit constituting a resin (polymer).

化学増幅型レジスト組成物がネガ型レジスト組成物である場合、(A)成分としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が減少する基材成分が用いられるとともに、さらに架橋剤が配合される。
かかるネガ型レジスト組成物においては、露光により(B)成分から酸が発生すると、当該酸の作用により(A)成分と架橋剤との間で架橋が起こり、(A)成分がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性へと変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ネガ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ不溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ可溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
ネガ型レジスト組成物の(A)成分としては、通常、アルカリ可溶性樹脂が用いられ、該アルカリ可溶性樹脂としては、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸、またはα−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも一つから誘導される単位を有する樹脂が、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。なお、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸は、カルボキシ基が結合するα位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸と、このα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基(好ましくは、炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基)が結合しているα−ヒドロキシアルキルアクリル酸の一方または両方を示す。
架橋剤としては、例えば、通常は、メチロール基またはアルコキシメチル基を有するグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤を用いると、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。架橋剤の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、1〜50質量部であることが好ましい。
When the chemically amplified resist composition is a negative resist composition, as the component (A), a base material component whose alkali solubility is reduced by the action of an acid is used, and a crosslinking agent is further blended.
In such a negative resist composition, when an acid is generated from the component (B) by exposure, crosslinking occurs between the component (A) and the crosslinking agent by the action of the acid, and the component (A) is alkali-soluble to alkali. It turns into insoluble. Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained by applying the negative resist composition on a substrate, the exposed portion turns into alkali-insoluble while the unexposed portion becomes alkaline. Since it remains soluble, it can be developed with an alkali.
As the component (A) of the negative resist composition, an alkali-soluble resin is usually used. As the alkali-soluble resin, α- (hydroxyalkyl) acrylic acid or lower alkyl of α- (hydroxyalkyl) acrylic acid is used. A resin having a unit derived from at least one selected from esters is preferable because a good resist pattern with less swelling can be formed. In addition, α- (hydroxyalkyl) acrylic acid includes acrylic acid in which a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom to which the carboxy group is bonded, and a hydroxyalkyl group (preferably having a carbon number) in the α-position carbon atom. One or both of α-hydroxyalkylacrylic acid to which 1-5 hydroxyalkyl groups) are bonded.
As the crosslinking agent, for example, it is usually preferable to use an amino crosslinking agent such as glycoluril having a methylol group or an alkoxymethyl group because a good resist pattern with less swelling can be formed. It is preferable that the compounding quantity of a crosslinking agent is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin.

化学増幅型レジスト組成物がポジ型レジスト組成物である場合、(A)成分としては、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分が用いられる。
かかるポジ型レジスト組成物は、露光前はアルカリ不溶性であり、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、当該酸の作用により酸解離性溶解抑制基が解離し、(A)成分がアルカリ可溶性へと変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
When the chemically amplified resist composition is a positive resist composition, as the component (A), a base component having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing alkali solubility by the action of an acid is used.
Such a positive resist composition is insoluble in alkali before exposure. When an acid is generated from the component (B) by exposure during resist pattern formation, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is dissociated by the action of the acid, and (A ) The component changes to alkali-soluble. Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained by applying the positive resist composition on a substrate, the exposed portion turns alkali-soluble, while the unexposed portion becomes alkaline. Since it remains insoluble and does not change, alkali development can be performed.

ポジ型レジスト組成物の(A)成分としては、親水性基と酸解離性溶解抑制基とを有するものが好ましく、下記(A−1)成分および/または(A−2)成分がより好ましい。
親水性基は酸解離性溶解抑制基を兼ねていてもよい。
・(A−1)成分:親水性基および酸解離性溶解抑制基を有する樹脂。
・(A−2)成分:親水性基および酸解離性溶解抑制基を有する低分子化合物。
以下、(A−1)成分および(A−2)成分の好ましい態様をより具体的に説明する。
As the (A) component of the positive resist composition, those having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group are preferred, and the following (A-1) component and / or (A-2) component are more preferred.
The hydrophilic group may also serve as an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Component (A-1): a resin having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Component (A-2): a low molecular compound having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Hereinafter, preferred embodiments of the component (A-1) and the component (A-2) will be described more specifically.

[(A−1)成分]
(A−1)成分としては、親水性基を有する構成単位と酸解離性溶解抑制基を有する構成単位とを有する樹脂が好ましい。
当該樹脂中の、前記親水性基を有する構成単位の割合は、当該樹脂を構成する全構成単位の合計量に対し、20〜80モル%であることが好ましく、20〜70モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。
当該樹脂中の、前記酸解離性溶解抑制基を有する構成単位の割合は、当該樹脂を構成する全構成単位の合計量に対し、20〜80モル%であることが好ましく、20〜70モル%がより好ましく、30〜60モル%がさらに好ましい。
好ましくは、前記親水性基を有する構成単位が、カルボキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基を有する構成単位であり、より好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、アルコール性水酸基を有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステル、ヒドロキシスチレンから誘導される単位である。
[(A-1) component]
As the component (A-1), a resin having a structural unit having a hydrophilic group and a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferable.
The proportion of the structural unit having the hydrophilic group in the resin is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, based on the total amount of all the structural units constituting the resin. 20 to 60 mol% is more preferable.
The proportion of the structural unit having the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the resin is preferably 20 to 80 mol% with respect to the total amount of all structural units constituting the resin. Is more preferable, and 30 to 60 mol% is more preferable.
Preferably, the structural unit having a hydrophilic group is a structural unit having a carboxy group, an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group, more preferably an acrylic acid, methacrylic acid or an alcoholic hydroxyl group (α-lower alkyl). A unit derived from an acrylate ester and hydroxystyrene.

(A−1)成分として、より具体的には、親水性基および酸解離性溶解抑制基を有するノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン系樹脂、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位と(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有する共重合樹脂等が好適に用いられる。
なお、本明細書において、「(α−低級アルキル)アクリル酸」とは、アクリル酸(CH=CH−COOH)およびα−低級アルキルアクリル酸の一方あるいは両方を示す。
α−低級アルキルアクリル酸は、アクリル酸におけるカルボニル基が結合している炭素原子に結合した水素原子が、低級アルキル基で置換されたものを示す。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」は「(α−低級アルキル)アクリル酸」のエステル誘導体であり、アクリル酸エステルおよびα−低級アルキルアクリル酸エステルの一方あるいは両方を示す。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下(α−低級アルキル)アクリレート構成単位ということがある。
「(α−低級アルキル)アクリレート」は、アクリレートおよびα−低級アルキルアクリレートの一方あるいは両方を示す。
「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン又はα―低級アルキルヒドロキシスチレンのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下ヒドロキシスチレン単位ということがある。
「α−低級アルキルヒドロキシスチレン」は、フェニル基が結合する炭素原子に低級アルキル基が結合していることを示す。
「α−低級アルキルアクリル酸エステルから誘導される構成単位」及び「α−低級アルキルヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」において、α位に結合している低級アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であり、直鎖または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
More specifically, the component (A-1) is derived from a novolak resin having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a hydroxystyrene resin, an (α-lower alkyl) acrylate resin, and hydroxystyrene. And a copolymer resin containing a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester are preferably used.
In this specification, “(α-lower alkyl) acrylic acid” refers to one or both of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) and α-lower alkylacrylic acid.
α-Lower alkyl acrylic acid refers to one in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom to which a carbonyl group in acrylic acid is bonded is substituted with a lower alkyl group.
“(Α-Lower alkyl) acrylic acid ester” is an ester derivative of “(α-lower alkyl) acrylic acid” and represents one or both of acrylic acid ester and α-lower alkyl acrylic acid ester.
The “structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid ester” is a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylic acid ester. -Lower alkyl) acrylate structural unit.
“(Α-lower alkyl) acrylate” refers to one or both of acrylate and α-lower alkyl acrylate.
The “structural unit derived from hydroxystyrene” is a structural unit formed by cleaving an ethylenic double bond of hydroxystyrene or α-lower alkylhydroxystyrene, and may hereinafter be referred to as a hydroxystyrene unit.
“Α-lower alkylhydroxystyrene” indicates that the lower alkyl group is bonded to the carbon atom to which the phenyl group is bonded.
In the “structural unit derived from an α-lower alkyl acrylate ester” and the “structural unit derived from an α-lower alkylhydroxystyrene”, the lower alkyl group bonded to the α-position has 1 to 5 carbon atoms. An alkyl group, preferably a linear or branched alkyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group Etc. Industrially, a methyl group is preferable.

(A−1)成分として好適な樹脂成分としては、特に限定するものではないが、例えば、下記構成単位(a1)のようなフェノール性水酸基を有する単位と、下記構成単位(a2)および下記構成単位(a3)からなる群より選ばれる少なくとも1つのような酸解離性溶解抑制基を有する構成単位、そして必要に応じて用いられる構成単位(a4)のようなアルカリ不溶性の単位を有する樹脂成分(以下、(A−11)成分ということがある。)が挙げられる。
当該(A−11)成分においては、露光によって酸発生剤から発生する酸の作用によって、構成単位(a2)および/または構成単位(a3)において開裂が生じ、これによって、はじめはアルカリ現像液に対して不溶性であった樹脂において、そのアルカリ溶解性が増大する。その結果、露光・現像により、化学増幅型のポジ型のレジストパターンを形成することができる。
The resin component suitable as the component (A-1) is not particularly limited. For example, a unit having a phenolic hydroxyl group such as the following structural unit (a1), the following structural unit (a2) and the following structural unit Resin component having a structural unit having at least one acid dissociable, dissolution inhibiting group selected from the group consisting of units (a3), and an alkali-insoluble unit such as structural unit (a4) used as necessary Hereinafter, it may be referred to as (A-11) component).
In the component (A-11), cleavage occurs in the structural unit (a2) and / or the structural unit (a3) by the action of the acid generated from the acid generator upon exposure. In the resin which is insoluble to the resin, the alkali solubility is increased. As a result, a chemically amplified positive resist pattern can be formed by exposure and development.

・・構成単位(a1)
構成単位(a1)は、フェノール性水酸基を有する単位であって、好ましくは下記一般式(I)で表されるヒドロキシスチレンから誘導される単位である。
..Structural unit (a1)
The structural unit (a1) is a unit having a phenolic hydroxyl group, and is preferably a unit derived from hydroxystyrene represented by the following general formula (I).

Figure 2008159874
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基を示す。)
Figure 2008159874
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group.)

Rは、水素原子又は低級アルキル基である。低級アルキル基については上記の通りであり、特に水素原子またはメチル基が好ましい。Rの説明は以下同様である。
−OHのベンゼン環への結合位置は、特に限定されるものではないが、式中に記載の4の位置(パラ位)が好ましい。
構成単位(a1)は、レジストパターンを形成する点からは、(A−11)成分中に40〜80モル%、好ましくは50〜75モル%含まれることが好ましい。40モル%以上とすることにより、アルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができ、レジストパターン形状の改善効果も得られる。80モル%以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
R is a hydrogen atom or a lower alkyl group. The lower alkyl group is as described above, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable. The description of R is the same below.
The bonding position of —OH to the benzene ring is not particularly limited, but the position 4 (para position) described in the formula is preferred.
The structural unit (a1) is preferably contained in an amount of 40 to 80 mol%, preferably 50 to 75 mol% in the component (A-11) from the viewpoint of forming a resist pattern. By setting it to 40 mol% or more, solubility in an alkali developer can be improved, and an effect of improving the resist pattern shape can be obtained. The balance with other structural units can be taken by setting it as 80 mol% or less.

・・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位であって、下記一般式(II)で表される。
..Structural unit (a2)
The structural unit (a2) is a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and is represented by the following general formula (II).

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じであり、Xは酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above, and X represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

酸解離性溶解抑制基Xは、第3級炭素原子を有するアルキル基であって、当該第3級アルキル基の第3級炭素原子がエステル基[−C(O)O−]に結合している酸離性溶解抑制基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基のような環状アセタール基などである。
この様な酸解離性溶解抑制基Xは、例えば化学増幅型のポジ型レジスト組成物において用いられているものの中から上記以外のものも任意に使用することができる。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group X is an alkyl group having a tertiary carbon atom, and the tertiary carbon atom of the tertiary alkyl group is bonded to the ester group [—C (O) O—]. Examples thereof include acid-dissolving dissolution inhibiting groups, tetrahydropyranyl groups, and cyclic acetal groups such as tetrahydrofuranyl groups.
As such an acid dissociable, dissolution inhibiting group X, for example, those other than those described above can be arbitrarily used from among those used in a chemically amplified positive resist composition.

構成単位(a2)として、例えば下記一般式(III)で表されるもの等が好ましいものとして挙げられる。   As the structural unit (a2), for example, those represented by general formula (III) shown below are preferred.

Figure 2008159874
Figure 2008159874

式中、Rは上記と同じであり、R11、R12、R13は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは、炭素数は1〜5である。)である。または、R11、R12、R13のうち、R11が低級アルキル基であり、R12とR13が結合して、単環または多環の脂肪族環式基を形成していてもよい。該脂肪族環式基の炭素数は、好ましくは5〜12である。
ここで、「脂肪族」とは、当該基または化合物が芳香族性を有さないことを意味し、「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基を意味する。
11、R12、R13が脂肪族環式基を有さない場合には、例えばR11、R12、R13がいずれもメチル基であるものが好ましい。
11、R12、R13のいずれかが脂肪族環式基を有する場合において、脂肪族環式基が単環の脂肪族環式基である場合は、構成単位(a2)として、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基を有するもの等が好ましい。
脂肪族環式基が多環の脂環式基である場合、構成単位(a2)として好ましいものとしては、例えば下記一般式(IV)で表されるものを挙げることができる。
In the formula, R is the same as described above, and R 11 , R 12 , and R 13 may each independently be a lower alkyl group (either a straight chain or a branched chain. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms. ). Or, among R 11 , R 12 and R 13 , R 11 may be a lower alkyl group, and R 12 and R 13 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic group. . The aliphatic cyclic group preferably has 5 to 12 carbon atoms.
Here, “aliphatic” means that the group or compound does not have aromaticity, and “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or polycyclic group having no aromaticity. Means group.
When R 11 , R 12 and R 13 do not have an aliphatic cyclic group, for example, it is preferable that R 11 , R 12 and R 13 are all methyl groups.
In the case where any of R 11 , R 12 and R 13 has an aliphatic cyclic group, when the aliphatic cyclic group is a monocyclic aliphatic cyclic group, as the structural unit (a2), for example, cyclopentyl And those having a cyclohexyl group are preferred.
When the aliphatic cyclic group is a polycyclic alicyclic group, preferred examples of the structural unit (a2) include those represented by the following general formula (IV).

Figure 2008159874
[式中、Rは上記と同じであり、R14は低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは、炭素数は1〜5である。)]
Figure 2008159874
[Wherein, R is the same as above, and R 14 is a lower alkyl group (which may be linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms)]

また、多環の脂肪族環式基を含む酸解離性溶解抑制基を有するものとして、下記一般式(V)で表されるものも好ましい。   Moreover, what is represented by the following general formula (V) is preferable as what has an acid dissociable dissolution inhibiting group containing a polycyclic aliphatic cyclic group.

Figure 2008159874
[式中、Rは上記と同じであり、R15、R16は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは、炭素数は1〜5である。)である。]
Figure 2008159874
[Wherein, R is the same as above, and R 15 and R 16 each independently represent a lower alkyl group (which may be either a straight chain or a branched chain, preferably has 1 to 5 carbon atoms). is there. ]

構成単位(a2)は、(A−11)成分中に、5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%、さらに好ましくは10〜35モル%の範囲で存在することが好ましい。   The structural unit (a2) is preferably present in the component (A-11) in an amount of 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol%.

・・構成単位(a3)
構成単位(a3)は、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位であって、下記一般式(VI)で表されるものである。
..Structural unit (a3)
The structural unit (a3) is a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and is represented by the following general formula (VI).

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じであり、X’は酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above, and X ′ represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

酸解離性溶解抑制基X’は、tert−ブチルオキシカルボニル基、tert−ペンチルオキシカルボニル基のような第3級アルキルオキシカルボニル基;tert−ブチルオキシカルボニルメチル基、tert−ブチルオキシカルボニルエチル基のような第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基;tert−ブチル基、tert−ペンチル基などの第3級アルキル基;テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基などの環状アセタール基;エトキシエチル基、メトキシプロピル基などのアルコキシアルキル基などである。
中でも、tert−ブチルオキシカルボニル基、tert−ブチルオキシカルボニルメチル基、tert−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、エトキシエチル基が好ましい。
酸解離性溶解抑制基X’は、例えば化学増幅型のポジ型レジスト組成物において用いられているものの中から上記以外のものも任意に使用することができる。
一般式(VI)において、ベンゼン環に結合している基(−OX’)の結合位置は、特に限定するものではないが、式中に示した4の位置(パラ位)が好ましい。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group X ′ is a tertiary alkyloxycarbonyl group such as a tert-butyloxycarbonyl group or a tert-pentyloxycarbonyl group; a tert-butyloxycarbonylmethyl group or a tert-butyloxycarbonylethyl group. Tertiary alkyloxycarbonylalkyl groups such as these; tertiary alkyl groups such as tert-butyl and tert-pentyl groups; cyclic acetal groups such as tetrahydropyranyl and tetrahydrofuranyl groups; ethoxyethyl groups and methoxypropyl groups And the like.
Among these, a tert-butyloxycarbonyl group, a tert-butyloxycarbonylmethyl group, a tert-butyl group, a tetrahydropyranyl group, and an ethoxyethyl group are preferable.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group X ′, those other than those described above can be arbitrarily used from among those used in, for example, a chemically amplified positive resist composition.
In the general formula (VI), the bonding position of the group (—OX ′) bonded to the benzene ring is not particularly limited, but the position 4 (para position) shown in the formula is preferable.

構成単位(a3)は、(A−11)成分中、5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%、さらに好ましくは、10〜35モル%の範囲とされる。   The structural unit (a3) is in the range of 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol% in the component (A-11).

・・構成単位(a4)
構成単位(a4)は、アルカリ不溶性の単位であって、下記一般式(VII)で表されるものである。
..Structural unit (a4)
The structural unit (a4) is an alkali-insoluble unit and is represented by the following general formula (VII).

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じであり、R4’は低級アルキル基を示し、n’は0または1〜3の整数を示す。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above, R 4 ′ represents a lower alkyl group, and n ′ represents 0 or an integer of 1 to 3).

なお、R4’の低級アルキル基は、直鎖または分岐鎖のいずれでもよく、炭素数は、好ましくは1〜5とされる。
n’は、0または1〜3の整数を示すが、0であることが好ましい。
The lower alkyl group for R 4 ′ may be either a straight chain or a branched chain, and the carbon number is preferably 1 to 5.
n ′ represents 0 or an integer of 1 to 3, and is preferably 0.

構成単位(a4)は、(A−11)成分中、1〜40モル%、好ましくは5〜25モル%とされる。1モル%以上とすることにより、形状の改善(特に膜減りの改善)の効果が高くなり、40モル%以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。   The structural unit (a4) is 1 to 40 mol%, preferably 5 to 25 mol%, in the component (A-11). By setting it to 1 mol% or more, the effect of improving the shape (particularly, improving film loss) is enhanced, and by setting it to 40 mol% or less, it is possible to balance with other structural units.

(A−11)成分においては、前記構成単位(a1)と、構成単位(a2)および構成単位(a3)からなる群より選ばれる少なくとも一つとを必須の構成単位としつつ、任意に構成単位(a4)を含んでもよい。また、これらの各単位を全て有する共重合体を用いてもよいし、これらの単位を1つ以上有する重合体どうしの混合物としてもよい。又は、これらを組み合わせてもよい。
また、(A−11)成分は、前記構成単位(a1)、(a2)、(a3)、(a4)以外のものを任意に含むことができるが、これらの構成単位の割合が80モル%以上、好ましくは90モル%以上(100モル%が最も好ましい)であることが好ましい。
In the component (A-11), the structural unit (a1) and at least one selected from the group consisting of the structural unit (a2) and the structural unit (a3) are used as essential structural units, and any structural unit ( a4) may be included. In addition, a copolymer having all these units may be used, or a mixture of polymers having one or more of these units may be used. Or you may combine these.
Further, the component (A-11) can optionally contain components other than the structural units (a1), (a2), (a3), and (a4), but the proportion of these structural units is 80 mol%. Above, preferably 90 mol% or more (100 mol% is most preferable).

特に、「前記構成単位(a1)および(a3)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」、または、「構成単位(a1)、(a2)および(a4)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」を、それぞれ用いるか又は混合した態様が、簡便に効果が得られるため最も好ましい。また、耐熱性向上の点でも好ましい。
特には、第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレンと、1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレンとの混合物であることが好ましい。かかる混合を行う場合、各重合体の混合比(質量比)(第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレン/1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレン)は、例えば1/9〜9/1、好ましくは2/8〜8/2とされ、さらに好ましくは2/8〜5/5である。
In particular, “any one of the copolymers having the structural units (a1) and (a3), or a mixture of two or more of the copolymers”, or “the structural units (a1), (a2) and An embodiment in which any one of the copolymers having (a4) or a mixture of two or more of the copolymers is used or mixed is most preferable because an effect can be easily obtained. Moreover, it is preferable also from the point of heat resistance improvement.
In particular, a mixture of polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group and polyhydroxystyrene protected with a 1-alkoxyalkyl group is preferred. When such mixing is performed, the mixing ratio (mass ratio) of each polymer (polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group / 1-polyhydroxystyrene protected with 1-alkoxyalkyl group) is, for example, 1/9 to The ratio is 9/1, preferably 2/8 to 8/2, and more preferably 2/8 to 5/5.

(A−1)成分として好適な上記(A−11)成分以外の樹脂成分としては、特に、耐エッチング性がより低いパターンを形成できるという点で、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂を含む樹脂成分((α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂)が好ましく、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂からなる樹脂成分がより好ましい。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂においては、酸解離性溶解抑制基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a5)を有する樹脂成分(以下、(A−12)成分ということがある。)が好ましい。α−低級アルキル基については上記と同様である。
構成単位(a5)の酸解離性溶解抑制基は、露光前の(A−12)成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に(B)成分から発生した酸の作用により解離し、この(A−12)成分全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
また、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分においては、構成単位(a5)における酸解離性溶解抑制基が、(B)成分から発生した酸により解離すると、カルボン酸を生成する。
As the resin component other than the component (A-11) suitable as the component (A-1), an (α-lower alkyl) acrylate resin is particularly preferable in that a pattern having lower etching resistance can be formed. A resin component ((α-lower alkyl) acrylate resin) is preferable, and a resin component made of (α-lower alkyl) acrylate resin is more preferable.
In the (α-lower alkyl) acrylate resin, a resin component (hereinafter referred to as (A-12) having a structural unit (a5) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group. ) Component))). The α-lower alkyl group is the same as described above.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a5) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A-12) before exposure insoluble in alkali, and at the same time, an action of an acid generated from the component (B) after exposure. Is a group that dissociates and changes the entire component (A-12) to alkali-soluble.
In the (α-lower alkyl) acrylic ester resin component, when the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a5) is dissociated by the acid generated from the component (B), a carboxylic acid is generated.

酸解離性溶解抑制基としては、例えばArFエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。一般的には、(α−低級アルキル)アクリル酸のカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基、または環状または鎖状のアルコキシアルキル基などが広く知られている。
ここで、「第3級アルキルエステルを形成する基」とは、アクリル酸のカルボキシ基の水素原子と置換することによりエステルを形成する基である。すなわち、アクリル酸エステルのカルボニルオキシ基[−C(O)−O−]の末端の酸素原子に、鎖状または環状の第3級アルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、第3級アルキル基とは、第3級炭素原子を有するアルキル基である。
鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基としては、例えばtert−ブチル基、tert−ペンチル基等が挙げられる。
環状の第3級アルキルエステルを形成する基としては、後述する「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示するものと同様のものが挙げられる。
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, a resin for resist compositions of ArF excimer laser can be appropriately selected and used from among many proposed ones. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group of (α-lower alkyl) acrylic acid, or a cyclic or chain alkoxyalkyl group is widely known.
Here, the “group that forms a tertiary alkyl ester” is a group that forms an ester by substituting the hydrogen atom of the carboxy group of acrylic acid. That is, it shows a structure in which the tertiary carbon atom of a chain-like or cyclic tertiary alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of the carbonyloxy group [—C (O) —O—] of the acrylate ester. . In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The tertiary alkyl group is an alkyl group having a tertiary carbon atom.
Examples of the group that forms a chain-like tertiary alkyl ester include a tert-butyl group and a tert-pentyl group.
Examples of the group that forms a cyclic tertiary alkyl ester include those exemplified in the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group” described later.

「環状または鎖状のアルコキシアルキル基」は、カルボキシ基の水素原子と置換してエステルを形成する。すなわち、アクリル酸エステルのカルボニルオキシ基[−C(O)−O―]の末端の酸素原子に前記アルコキシアルキル基が結合している構造を形成する。かかる構造においては、酸の作用により、酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。
このような環状または鎖状のアルコキシアルキル基としては、1−メトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−イソプロポキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル基、2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基、1−アダマントキシエチル基、2−アダマントキシエチル基等が挙げられる。
The “cyclic or chain alkoxyalkyl group” forms an ester by substituting a hydrogen atom of a carboxy group. That is, a structure is formed in which the alkoxyalkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of the carbonyloxy group [—C (O) —O—] of the acrylate ester. In such a structure, the bond between the oxygen atom and the alkoxyalkyl group is broken by the action of the acid.
Examples of such cyclic or chain alkoxyalkyl groups include 1-methoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-isopropoxyethyl, 1-cyclohexyloxyethyl group, 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Examples thereof include a xymethyl group, a 4-oxo-2-adamantoxymethyl group, a 1-adamantoxyethyl group, and a 2-adamantoxyethyl group.

構成単位(a5)としては、環状、特に、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基を含む構成単位が好ましい。
ここで、「脂肪族」および「脂肪族環式基」は、上記で定義した通りである。
脂肪族環式基としては、単環または多環のいずれでもよく、例えばArFレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。耐エッチング性の点からは多環の脂環式基が好ましい。また、脂環式基は、炭化水素基であることが好ましく、特に飽和の炭化水素基(脂環式基)であることが好ましい。
単環の脂環式基としては、例えば、シクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。多環の脂環式基としては、例えばビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。多環の脂環式基としては、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。
これらの中でも、アダマンタンから1個の水素原子を除いたアダマンチル基、ノルボルナンから1個の水素原子を除いたノルボルニル基、トリシクロデカンからの1個の水素原子を除いたトリシクロデカニル基、テトラシクロドデカンから1個の水素原子を除いたテトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
As the structural unit (a5), a structural unit containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing a cyclic group, particularly an aliphatic cyclic group, is preferred.
Here, “aliphatic” and “aliphatic cyclic group” are as defined above.
The aliphatic cyclic group may be monocyclic or polycyclic, and can be appropriately selected and used from among many proposed, for example, ArF resists. From the viewpoint of etching resistance, a polycyclic alicyclic group is preferred. The alicyclic group is preferably a hydrocarbon group, and particularly preferably a saturated hydrocarbon group (alicyclic group).
Examples of the monocyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
Specifically, examples of the monocyclic alicyclic group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Among these, an adamantyl group obtained by removing one hydrogen atom from adamantane, a norbornyl group obtained by removing one hydrogen atom from norbornane, a tricyclodecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from tricyclodecane, tetra A tetracyclododecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from cyclododecane is industrially preferred.

より具体的には、構成単位(a5)は、下記一般式(I’)〜(III’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される単位であって、そのエステル部に上記した環状のアルコキシアルキル基を有する単位、具体的には2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基、1−アダマントキシエチル基、2−アダマントキシエチル基等の置換基を有していてもよい脂肪族多環式アルキルオキシ低級アルキル(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される単位から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
More specifically, the structural unit (a5) is preferably at least one selected from the following general formulas (I ′) to (III ′).
In addition, a unit derived from an (α-lower alkyl) acrylic acid ester having a cyclic alkoxyalkyl group as described above, specifically a 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Aliphatic polycyclic alkyloxy lower alkyl (α which may have a substituent such as xymethyl group, 4-oxo-2-adamantoxymethyl group, 1-adamantoxyethyl group, 2-adamantoxyethyl group, etc. -Lower alkyl) It is preferably at least one selected from units derived from acrylic acid esters.

Figure 2008159874
[式(I’)中、Rは上記と同じであり、Rは低級アルキル基である。]
Figure 2008159874
[In the formula (I ′), R is the same as above, and R 1 is a lower alkyl group. ]

Figure 2008159874
[式(II’)中、Rは上記と同じであり、R及びRはそれぞれ独立に低級アルキル基である。]
Figure 2008159874
[In formula (II ′), R is as defined above, and R 2 and R 3 each independently represents a lower alkyl group. ]

Figure 2008159874
[式(III’)中、Rは上記と同じであり、Rは第3級アルキル基である。]
Figure 2008159874
[In the formula (III ′), R is the same as above, and R 4 is a tertiary alkyl group. ]

式(I’)〜(III’)中、Rの水素原子または低級アルキル基としては、上述したアクリル酸エステルのα位に結合している水素原子または低級アルキル基の説明と同様である。
の低級アルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基であることが、工業的に入手が容易であることから好ましい。
及びRの低級アルキル基は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖または分岐のアルキル基であることが好ましい。中でも、RおよびRが共にメチル基である場合が工業的に好ましい。具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピルアクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。
In formulas (I ′) to (III ′), the hydrogen atom or lower alkyl group of R is the same as described above for the hydrogen atom or lower alkyl group bonded to the α-position of the acrylate ester.
The lower alkyl group for R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an isobutyl group. , A pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable because they are easily available industrially.
The lower alkyl group for R 2 and R 3 is preferably each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Of these, the case where R 2 and R 3 are both methyl groups is industrially preferred. Specific examples include structural units derived from 2- (1-adamantyl) -2-propyl acrylate.

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

構成単位(a5)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分中、構成単位(a5)の割合は、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%であることが好ましく、30〜50モル%がより好ましく、35〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによってレジストパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a5) can be used alone or in combination of two or more.
In the (α-lower alkyl) acrylate resin component, the proportion of the structural unit (a5) is 20 to 60 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the (α-lower alkyl) acrylate resin component. Is preferable, 30 to 50 mol% is more preferable, and 35 to 45 mol% is most preferable. A resist pattern can be obtained by setting it to the lower limit value or more, and a balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂は、前記構成単位(a5)に加えてさらに、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a6)を有することが好ましい。構成単位(a6)は、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
構成単位(a6)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
構成単位(a6)としては、アクリル酸エステルのエステル側鎖部にラクトン環からなる単環式基またはラクトン環を有する多環の環式基が結合した構成単位が挙げられる。
なお、このとき、ラクトン環とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ここでは、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。
構成単位(a6)としては、例えば、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン環含有ビシクロアルカンから水素原子1つを除いた多環式基を有するもの等が挙げられる。
構成単位(a6)として、より具体的には、例えば以下の一般式(IV’)〜(VII’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
In addition to the structural unit (a5), the (α-lower alkyl) acrylic acid ester resin preferably further has a structural unit (a6) derived from an acrylate ester having a lactone ring. The structural unit (a6) is effective in increasing the adhesion of the resist film to the substrate and increasing the hydrophilicity with the developer.
In the structural unit (a6), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a5), and is preferably a methyl group.
As the structural unit (a6), a structural unit in which a monocyclic group consisting of a lactone ring or a polycyclic cyclic group having a lactone ring is bonded to the ester side chain portion of the acrylate ester can be mentioned.
At this time, the lactone ring refers to one ring containing an —O—C (O) — structure, and this is counted as one ring. Therefore, here, when only the lactone ring is present, it is referred to as a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is referred to as a polycyclic group regardless of the structure.
Examples of the structural unit (a6) include a monocyclic group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, and a polycyclic group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone ring-containing bicycloalkane. It is done.
More specifically, the structural unit (a6) is preferably at least one selected from, for example, the following general formulas (IV ′) to (VII ′).

Figure 2008159874
[式(IV’)中、Rは上記と同じであり、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基である。]
Figure 2008159874
[In formula (IV ′), R is the same as defined above, and R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group. ]

Figure 2008159874
[式(V’)中、Rは上記と同じであり、mは0または1である。]
Figure 2008159874
[In the formula (V ′), R is the same as described above, and m is 0 or 1. ]

Figure 2008159874
[式(VI’)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2008159874
[In formula (VI ′), R is the same as defined above. ]

Figure 2008159874
[式(VII’)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2008159874
[In formula (VII ′), R is the same as defined above. ]

式(IV’)中において、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基であり、好ましくは水素原子である。R、Rにおいて、低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。 In formula (IV ′), R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group, preferably a hydrogen atom. In R 5 and R 6 , the lower alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.

一般式(IV’)〜(VII’)で表される構成単位の中でも、(IV’)で表される構成単位が安価で工業的に好ましく、(IV’)で表される構成単位の中でも、Rがメチル基、RおよびRが水素原子であり、メタクリル酸エステルとγ−ブチロラクトンとのエステル結合の位置が、そのラクトン環上のα位であるα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトンであることが最も好ましい。
構成単位(a6)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分中、構成単位(a6)の割合は、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%が好ましく、20〜50モル%がより好ましく、30〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
Among the structural units represented by the general formulas (IV ′) to (VII ′), the structural unit represented by (IV ′) is inexpensive and industrially preferable, and among the structural units represented by (IV ′). , R is a methyl group, R 5 and R 6 are hydrogen atoms, and the position of the ester bond between the methacrylic acid ester and γ-butyrolactone is α-position on the lactone ring is α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone Most preferably it is.
The structural unit (a6) can be used alone or in combination of two or more.
In the (α-lower alkyl) acrylate resin component, the proportion of the structural unit (a6) is 20 to 60 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the (α-lower alkyl) acrylate resin component. Is preferable, 20-50 mol% is more preferable, and 30-45 mol% is the most preferable. Lithographic characteristics are improved by setting the value to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分は、前記構成単位(a5)に加えて、または前記構成単位(a5)および(a6)に加えてさらに、極性基含有多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a7)を有することが好ましい。
構成単位(a7)により、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
構成単位(a7)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
多環式基としては、前述の構成単位(a5)である「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。
構成単位(a7)としては、下記一般式(VIII’)〜(IX’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
In addition to the structural unit (a5) or in addition to the structural units (a5) and (a6), the (α-lower alkyl) acrylic ester resin component further includes acrylic acid containing a polar group-containing polycyclic group. It is preferable to have a structural unit (a7) derived from an ester.
The structural unit (a7) increases the hydrophilicity of the entire (α-lower alkyl) acrylate resin component, increases the affinity with the developer, improves the alkali solubility in the exposed area, and improves the resolution. Contributes to improvement.
In the structural unit (a7), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a5), and is preferably a methyl group.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
As the polycyclic group, among the aliphatic cyclic groups exemplified in the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group” which is the structural unit (a5), a polycyclic group is appropriately selected. It can be selected and used.
The structural unit (a7) is preferably at least one selected from the following general formulas (VIII ′) to (IX ′).

Figure 2008159874
[式(VIII’)中、Rは上記と同じであり、nは1〜3の整数である。]
Figure 2008159874
[In formula (VIII ′), R is the same as above, and n is an integer of 1 to 3. ]

式(VIII’)中のRは、上記式(I’)〜(III’)中のRと同様である。
これらの中でも、nが1であり、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
R in the formula (VIII ′) is the same as R in the above formulas (I ′) to (III ′).
Among these, those in which n is 1 and the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group are preferable.

Figure 2008159874
[式(IX’)中、Rは上記と同じであり、kは1〜3の整数である。]
Figure 2008159874
[In formula (IX ′), R is the same as described above, and k is an integer of 1 to 3. ]

これらの中でも、kが1であるものが好ましい。また、シアノ基がノルボルニル基の5位又は6位に結合していることが好ましい。   Among these, those in which k is 1 are preferable. Moreover, it is preferable that the cyano group has couple | bonded with 5-position or 6-position of the norbornyl group.

構成単位(a7)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分中、構成単位(a7)の割合は、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分を構成する全構成単位の合計に対して、10〜50モル%が好ましく、15〜40モル%がより好ましく、20〜35モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a7) can be used alone or in combination of two or more.
In the (α-lower alkyl) acrylate resin component, the proportion of the structural unit (a7) is 10 to 50 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the (α-lower alkyl) acrylate resin component. Is preferable, 15-40 mol% is more preferable, and 20-35 mol% is further more preferable. Lithographic characteristics are improved by setting the value to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分においては、これらの構成単位(a5)〜(a7)の合計が、全構成単位の合計に対し、70〜100モル%であることが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましい。   In the (α-lower alkyl) acrylate resin component, the total of these structural units (a5) to (a7) is preferably 70 to 100 mol% with respect to the total of all the structural units, 80 to More preferably, it is 100 mol%.

(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分は、前記構成単位(a5)〜(a7)以外の構成単位(a8)を含んでいてもよい。
構成単位(a8)としては、上述の構成単位(a5)〜(a7)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではない。
例えば、多環の脂肪族炭化水素基を含み、かつ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該多環の脂肪族炭化水素基は、例えば、前述の「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、イソボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易い等の点で好ましい。構成単位(a8)としては、酸非解離性基であることが最も好ましい。
構成単位(a8)として、具体的には、下記(X)〜(XII)の構造のものを例示することができる。
The (α-lower alkyl) acrylic acid ester resin component may contain a structural unit (a8) other than the structural units (a5) to (a7).
The structural unit (a8) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a5) to (a7).
For example, a structural unit containing a polycyclic aliphatic hydrocarbon group and derived from an (α-lower alkyl) acrylate is preferable. The polycyclic aliphatic hydrocarbon group is appropriately selected from, for example, polycyclic ones among the aliphatic cyclic groups exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group”. Can be used. In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group is preferable in terms of industrial availability. The structural unit (a8) is most preferably an acid non-dissociable group.
Specific examples of the structural unit (a8) include the following structures (X) to (XII).

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2008159874
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2008159874
(In the formula, R is the same as above.)

構成単位(a8)を有する場合、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分中、構成単位(a8)の割合は、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分を構成する全構成単位の合計に対して、1〜25モル%が好ましく、5〜20モル%がより好ましい。   When the structural unit (a8) is included, the proportion of the structural unit (a8) in the (α-lower alkyl) acrylate resin component is the sum of all the structural units constituting the (α-lower alkyl) acrylate resin component. 1 to 25 mol% is preferable, and 5 to 20 mol% is more preferable.

(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分は、少なくとも構成単位(a5)、(a6)および(a7)を有する共重合体であることが好ましい。係る共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a5)、(a6)および(a7)からなる共重合体、上記構成単位(a5)、(a6)、(a7)および(a8)からなる共重合体等が例示できる。   The (α-lower alkyl) acrylate resin component is preferably a copolymer having at least the structural units (a5), (a6) and (a7). Examples of such a copolymer include a copolymer composed of the structural units (a5), (a6) and (a7), and a copolymer composed of the structural units (a5), (a6), (a7) and (a8). A polymer etc. can be illustrated.

(A−1)成分は、前記構成単位に係るモノマーを公知の方法で重合することにより得ることができる。例えば、各構成単位に係るモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることにより得ることができる。   The component (A-1) can be obtained by polymerizing the monomer related to the structural unit by a known method. For example, the monomer related to each structural unit can be obtained by polymerizing by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).

(A−1)成分は、質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)30000以下であることが好ましく、20000以下であることが好ましく、12000以下であることがさらに好ましい。下限値は、2000超であればよく、パターン倒れの抑制、解像性向上等の点で、好ましくは4000以上、さらに好ましくは5000以上とされる。
また、分散度(Mw/Mn)は、特に限定するものではないが、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The component (A-1) is preferably 30000 or less, more preferably 20000 or less, and further preferably 12000 or less, in terms of mass average molecular weight (polystyrene-converted mass average molecular weight by gel permeation chromatography, hereinafter the same). preferable. The lower limit may be more than 2000, and is preferably 4000 or more, and more preferably 5000 or more, from the viewpoint of suppressing pattern collapse and improving resolution.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5. . In addition, Mn shows a number average molecular weight.

[(A−2)成分]
(A−2)成分としては、分子量が500以上2000以下であって、親水性基を有するとともに、上述の(A−1)成分の説明で例示したような酸解離性溶解抑制基XまたはX’を有する低分子化合物が好ましい。
具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物の水酸基の水素原子の一部を、上記酸解離性溶解抑制基XまたはX’で置換したものが挙げられる。
(A−2)成分は、例えば、非化学増幅型のg線やi線レジストにおける増感剤や耐熱性向上剤として知られている低分子量フェノール化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性溶解抑制基で置換したものが好ましく、そのようなものから任意に用いることができる。
[(A-2) component]
The component (A-2) has a molecular weight of 500 or more and 2000 or less, has a hydrophilic group, and has an acid dissociable, dissolution inhibiting group X or X as exemplified in the description of the component (A-1). Low molecular weight compounds having 'are preferred.
Specific examples include those in which a part of the hydrogen atoms of the hydroxyl group of the compound having a plurality of phenol skeletons is substituted with the acid dissociable, dissolution inhibiting group X or X ′.
The component (A-2) contains, for example, a part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of a low molecular weight phenol compound known as a sensitizer or heat resistance improver for non-chemically amplified g-line or i-line resists. Those substituted with a dissociable, dissolution inhibiting group are preferred and can be arbitrarily used.

かかる低分子量フェノール化合物としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾールまたはキシレノールなどのフェノール類のホルマリン縮合物の2、3、4核体などが挙げられる。勿論これらに限定されるものではない。
なお、酸解離性溶解抑制基も特に限定されず、上記したものが挙げられる。
Examples of such low molecular weight phenol compounds include the following.
Bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4′-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,3,3) 4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ′, 3 ′, 4′-trihydroxyphenyl) propane, tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -2- Hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4- Hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3-methylphenol) Nyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -3 , 4-dihydroxyphenylmethane, 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, phenol, m-cresol, p-cresol or xylenol And 2,3,4 nuclei of formalin condensates of phenols and the like. Of course, it is not limited to these.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group is not particularly limited, and examples thereof include those described above.

<(B)成分>
(B)成分としては、従来、化学増幅型レジストにおける酸発生剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、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。
<(B) component>
As the component (B), any conventionally known acid generator for chemically amplified resists can be appropriately selected and 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, and poly (bissulfonyl) diazomethanes. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、(p−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム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ノナフルオロブタンスルホネートが挙げられる。これらのなかでも、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩が好ましい。   Specific examples of the onium salt acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate. (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, (p-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (p -Tert-Butylphenyl) iodonium nonafluorobutans Honeto include triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate. Among these, an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion is preferable.

オキシムスルホネ−ト化合物の例としては、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中でも、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。   Examples of oxime sulfonate compounds include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -phenyl. Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α -(Methylsulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like. Among these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferable.

ジアゾメタン系酸発生剤の具体例としては、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。   Specific examples of the diazomethane acid generator include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2, 4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane and the like.

(B)成分として、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)成分の使用量は、(A)成分100質量部に対し、1〜20質量部、好ましくは2〜10質量部とされる。上記範囲の下限値以上とすることにより充分なパターン形成が行われ、上記範囲の上限値以下であれば溶液の均一性が得られやすく、良好な保存安定性が得られる。
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(B) The usage-amount of a component shall be 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 2-10 mass parts. By setting it to be equal to or higher than the lower limit value of the above range, sufficient pattern formation is performed.

<任意成分>
化学増幅型レジスト組成物には、パターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意成分として、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よいが、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは、炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンをいい、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<Optional component>
The chemical amplification resist composition is further mixed with a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as the component (D)) as an optional component in order to improve the pattern shape, the stability over time and the like. Can do.
Since a wide variety of component (D) has already been proposed, any known component may be used, but amines, particularly secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are preferred. .
Here, the lower aliphatic amine refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms. Examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, and di-n-propylamine. , Tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine and the like, and tertiary alkanolamines such as triethanolamine and triisopropanolamine are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

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

化学増幅型レジスト組成物には、さらに所望により、混和性のある添加剤、例えば該レジスト組成物の塗布膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜含有させることができる。   If desired, the chemically amplified resist composition may further contain miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the coating film of the resist composition, a surfactant for improving the coating property, A dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent and the like can be appropriately contained.

化学増幅型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(S)(以下、(S)成分という。)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、レジスト組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種又は2種以上適宜選択して用いることができる。
具体例としては、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソペンチルケトン、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、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)、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;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(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。これらの中でも、PGMEA、EL、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい。
これらの(S)成分は、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。
(S)成分の使用量は、特に限定しないが、化学増幅型レジスト組成物が、支持体上に塗布可能な濃度の液体となる量が用いられる。
The chemically amplified resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (S) (hereinafter referred to as “component (S)”).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to obtain a uniform solution. Conventionally, any one or two of known solvents for resist compositions can be used. More than one species can be appropriately selected and used.
Specific examples include lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene Polyhydric alcohols such as glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), dipropylene glycol, or monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate and derivatives thereof Cyclic ethers such as dioxane; methyl lactate, ethyl lactate (EL), acetic acid Can chill, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, and the like esters such as ethyl ethoxypropionate. Among these, PGMEA, EL, and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable.
These (S) components may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Although the usage-amount of (S) component is not specifically limited, The quantity used as a liquid of the density | concentration with which a chemically amplified resist composition can be apply | coated on a support body is used.

<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、支持体上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対しフォトマスクを介して選択的露光を複数回行うレジストパターン形成方法(以下、「二重露光法」ということがある。)であって、前記選択的露光毎のレジスト膜の露光部幅は、前記フォトマスクの透光部幅よりも大きいことを特徴とする。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method of the present invention is a resist pattern forming method (hereinafter referred to as “double exposure method”) in which a resist film is formed on a support and selective exposure is performed multiple times on the resist film through a photomask. The exposed portion width of the resist film for each selective exposure is larger than the light transmitting portion width of the photomask.

ここで、「フォトマスクの透光部幅」とは、等倍露光にあっては、フォトマスクの透光部及び遮光部のうち、その透光部そのものの幅を云い、縮小投影露光にあっては、フォトマスクの透光部及び遮光部のうち、その透光部の理論縮小倍率の幅を云う。より具体的には、フォトマスクのパターンがラインアンドスペースパターン、孤立ラインパターン等のライン状パターンである場合には、その透光部に対応するライン又はスペースの幅を云い、フォトマスクのパターンがホールパターンである場合には、その透光部に対応するホールの幅を云う。
「フォトマスクの遮光部幅」とは、バイナリーマスクにおいては光が透過しない部分を指し、ハーフトーンマスクにおいては、ハーフトーン部(光が一定の割合で透過する部分)のことを意味する。
「レジスト膜の露光部幅」とは、フォトマスクを介して選択的露光を行なった際にレジスト膜に形成される潜像の、そのフォトマスクの透光部に対応する露光部の幅を云う。具体的には、レジスト膜の露光部幅は、現像して得られるレジストパターンのパターン幅により評価することができる。
上記「二重露光法」としては、たとえば、次に示すレジストパターン形成方法(a)が好適な方法として挙げられる。
Here, the “transparent part width of the photomask” means the width of the translucent part of the photomask among the translucent part and the light-shielding part of the photomask in the same magnification exposure. In other words, it refers to the width of the theoretical reduction magnification of the light transmitting portion and the light shielding portion of the photomask. More specifically, when the photomask pattern is a line pattern such as a line-and-space pattern or an isolated line pattern, the width of the line or space corresponding to the translucent portion is used. In the case of a hole pattern, it refers to the width of the hole corresponding to the translucent portion.
The “light-shielding portion width of the photomask” refers to a portion where light is not transmitted in the binary mask, and a halftone portion (portion where light is transmitted at a constant rate) in the halftone mask.
The “exposed portion width of the resist film” refers to the width of the exposed portion of the latent image formed on the resist film when selective exposure is performed through the photomask, corresponding to the light transmitting portion of the photomask. . Specifically, the exposed portion width of the resist film can be evaluated by the pattern width of the resist pattern obtained by development.
As the “double exposure method”, for example, a resist pattern forming method (a) shown below is preferable.

レジストパターン形成方法(a):
支持体上に、上記レジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程(以下、「膜形成工程(0)」という。)と、該レジスト膜に対しフォトマスクを介して、レジスト膜の露光部幅がフォトマスクの透光部幅よりも大きくなる条件で、選択的露光を複数回続けて行い、その後、現像してレジストパターンを形成する工程(以下、「パターニング工程(0)」という。)とを含むレジストパターン形成方法。
Resist pattern forming method (a):
A step of coating the resist composition on the support to form a resist film (hereinafter referred to as “film forming step (0)”), and exposing the resist film to the resist film through a photomask. Under the condition that the part width is larger than the light-transmitting part width of the photomask, selective exposure is continuously performed a plurality of times, followed by development to form a resist pattern (hereinafter referred to as “patterning step (0)”). And a resist pattern forming method.

以下、本発明のレジストパターン形成方法(a)について、図1を用いて好ましい実施形態を説明する。本実施形態は、レジスト組成物としてたとえば化学増幅型のポジ型レジスト組成物を用い、フォトマスクを介した選択的露光を2回続けて行う場合の例である。
本実施形態においては、まず、図1(a)に示すように、支持体1上に、化学増幅型レジスト組成物(ポジ型レジスト組成物)を塗布してレジスト膜2を形成する(膜形成工程(0))。
次に、図1(b)に示すように、当該レジスト膜2に対し、フォトマスク5を介して、レジスト膜2の露光部幅がフォトマスク5の透光部幅よりも大きくなる条件で、選択的露光を行う。
続いて、図1(c)に示すように、前記フォトマスク5を、所定の方向に一定の距離移動させ、再度、前記フォトマスク5を介して、レジスト膜の露光部幅がフォトマスクの透光部幅よりも大きくなる条件で、選択的露光を行う。
その後、現像することにより、図1(d)に示すように、レジスト膜2における2回の選択的露光の露光部3a、3bが除去され、結果、複数のレジストパターン3が支持体1上に形成される(パターニング工程(0))。
このようにして、かかるレジストパターン形成方法(a)によれば、たとえば1回の選択的露光を行うレジストパターン形成方法の場合よりも、狭ピッチのレジストパターンを形成することができる。
以下、各工程について、より詳細に説明する。
Hereinafter, a preferred embodiment of the resist pattern forming method (a) of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of a case where, for example, a chemically amplified positive resist composition is used as the resist composition, and selective exposure through a photomask is continuously performed twice.
In this embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a chemically amplified resist composition (positive resist composition) is applied on a support 1 to form a resist film 2 (film formation). Step (0)).
Next, as shown in FIG. 1B, with respect to the resist film 2, under the condition that the exposed portion width of the resist film 2 is larger than the translucent portion width of the photomask 5 through the photomask 5. Selective exposure is performed.
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the photomask 5 is moved a predetermined distance in a predetermined direction, and the exposed portion width of the resist film is again passed through the photomask 5 through the photomask 5. Selective exposure is performed under conditions that are greater than the optical part width.
Thereafter, by developing, as shown in FIG. 1 (d), the exposed portions 3 a and 3 b of the two selective exposures in the resist film 2 are removed. As a result, a plurality of resist patterns 3 are formed on the support 1. It is formed (patterning step (0)).
Thus, according to the resist pattern forming method (a), it is possible to form a resist pattern with a narrower pitch than in the case of the resist pattern forming method in which selective exposure is performed once, for example.
Hereinafter, each step will be described in more detail.

[膜形成工程(0)]
支持体1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等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス(石英ガラス等)基板等が挙げられる。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、金等が使用可能である。また、基板上に、無機系および/または有機系の反射防止膜が設けられていてもよい。
[Film Formation Step (0)]
The support 1 is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, a substrate for electronic components, a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed, and the like can be exemplified. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass (quartz glass, etc.) substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used. Further, an inorganic and / or organic antireflection film may be provided on the substrate.

レジスト組成物としては、特に制限はなく、上述したような、化学増幅型、非化学増幅型等の多数のレジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。
化学増幅型レジスト組成物としては、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよく、ポジ型レジスト組成物を用いることが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a resist composition, It can select and use suitably from many resist compositions, such as the above-mentioned chemically amplified type and non-chemically amplified type.
The chemically amplified resist composition may be a positive resist composition or a negative resist composition, and it is preferable to use a positive resist composition.

レジスト膜2は、レジスト組成物を支持体1上に塗布することにより形成できる。レジスト組成物の塗布は、スピンナー等を用いる従来公知の方法によって行うことができる。
具体的には、たとえば化学増幅型レジスト組成物を支持体1上にスピンナー等で塗布し、80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(プレベーク)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、有機溶剤を揮発させることによりレジスト膜2を形成できる。
レジスト膜2の厚さは、好ましくは50〜500nm、より好ましくは50〜450nmである。この範囲内とすることにより、レジストパターンを高解像度で形成できる、エッチングに対する充分な耐性が得られる等の効果がある。
The resist film 2 can be formed by applying a resist composition on the support 1. Application of the resist composition can be performed by a conventionally known method using a spinner or the like.
Specifically, for example, a chemically amplified resist composition is applied onto the support 1 with a spinner or the like, and baked (pre-baked) at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds. Then, the resist film 2 can be formed by volatilizing the organic solvent.
The thickness of the resist film 2 is preferably 50 to 500 nm, more preferably 50 to 450 nm. By setting it within this range, there are effects that a resist pattern can be formed with high resolution and sufficient resistance to etching can be obtained.

[パターニング工程(0)]
パターニング工程(0)においては、たとえば、レジスト膜2に対して、所定のパターンが形成されたフォトマスク5を介して、レジスト膜2の露光部幅がフォトマスク5の透光部幅よりも大きくなる露光量条件で、選択的露光(以下、「1回目露光」ということがある。)を行う。続いて、前記フォトマスク5を、所定の方向に一定の距離移動させ、再度、レジスト膜2に対して、当該フォトマスク5を介して、レジスト膜2の露光部幅がフォトマスク5の透光部幅よりも大きくなる露光量条件で、選択的露光(以下、「2回目露光」ということがある。)を行う。
本発明では、パターニング工程(0)において、前記選択的露光毎のレジスト膜の露光部幅は、前記フォトマスクの透光部幅よりも大きいことが必須である。前記レジスト膜の露光部幅に対する前記フォトマスクの透光部幅の割合は60〜99%であることが好ましく、70〜95%であることがより好ましく、80〜90%であることが最も好ましい。該範囲とすることにより、ラインパターンの線幅がより均一で、かつより良好な形状のレジストパターンが形成される。
[Patterning process (0)]
In the patterning step (0), for example, the width of the exposed portion of the resist film 2 is larger than the width of the light transmitting portion of the photomask 5 through the photomask 5 on which a predetermined pattern is formed. Selective exposure (hereinafter sometimes referred to as “first exposure”) is performed under the following exposure amount condition. Subsequently, the photomask 5 is moved by a predetermined distance in a predetermined direction, and the width of the exposed portion of the resist film 2 is changed to the light transmittance of the photomask 5 through the photomask 5 again. Selective exposure (hereinafter sometimes referred to as “second exposure”) is performed under an exposure amount condition that is larger than the part width.
In the present invention, in the patterning step (0), it is essential that the width of the exposed portion of the resist film for each selective exposure is larger than the width of the light transmitting portion of the photomask. The ratio of the light transmitting portion width of the photomask to the exposed portion width of the resist film is preferably 60 to 99%, more preferably 70 to 95%, and most preferably 80 to 90%. . By setting this range, a resist pattern having a more uniform line shape and a better shape can be formed.

フォトマスク5としては、選択的露光毎に、同じフォトマスクを用いてもよく、異なるフォトマスクを用いてもよい。また、本発明においては、レジスト膜の露光部幅が、フォトマスクの透光部幅よりも大きい条件であれば、レジスト膜の露光部幅に対するフォトマスクの透光部幅の割合は、選択的露光毎に同じ条件であってもよく、異なる条件であってもよい。   As the photomask 5, the same photomask may be used for each selective exposure, or different photomasks may be used. In the present invention, if the width of the exposed portion of the resist film is larger than the width of the light-transmitting portion of the photomask, the ratio of the width of the light-transmitting portion of the photomask to the width of the exposed portion of the resist film is selective. The same conditions may be used for each exposure, or different conditions may be used.

本発明においては、フォトマスクとして、たとえば、遮光部の透過率が0%のバイナリーマスク(Binary−Mask)や、遮光部の透過率が6%のハーフトーン型位相シフトマスク(HT−Mask)を用いることができる。   In the present invention, as a photomask, for example, a binary mask (Binary-Mask) with a light-shielding part having a transmittance of 0% or a halftone phase shift mask (HT-Mask) with a light-shielding part having a transmittance of 6%. Can be used.

当該バイナリーマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてクロム膜、酸化クロム膜等が形成されたものが用いられる。
当該ハーフトーン型位相シフトマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてMoSi(モリブデン・シリサイド)膜、クロム膜、酸化クロム膜、酸窒化シリコン膜等が形成されたものが用いられる。本発明のレジストパターン形成方法においては、本発明の効果により優れることから、ハーフトーン型位相シフトマスク(HT−Mask)を用いることが好ましい。
The binary mask is generally formed by forming a chromium film, a chromium oxide film or the like as a light shielding portion on a quartz glass substrate.
As the halftone phase shift mask, generally, a quartz glass substrate on which a MoSi (molybdenum silicide) film, a chromium film, a chromium oxide film, a silicon oxynitride film, or the like is formed as a light shielding portion is used. . In the resist pattern forming method of the present invention, it is preferable to use a halftone phase shift mask (HT-Mask) because it is excellent due to the effects of the present invention.

パターニング工程(0)においては、レジスト膜2の、1回目露光とは異なる位置を2回目露光し、現像する。これにより、たとえば化学増幅型レジスト組成物としてポジ型レジスト組成物を用いた場合、1回目露光の露光部3aと、2回目露光の露光部3bとが現像液に溶解し、支持体1上にレジストパターン3が形成される。
ここで、本発明においては、1回目露光の露光部3aと完全に一致する場合以外は、すべて「1回目露光とは異なる位置」であり、全く重複していない場合、および一部重複している場合を含むものとする。
本発明においては、1回目露光の露光部3aと、2回目露光で選択的露光する位置(露光部3b)とが全く重複しないことが好ましい。これにより、1回目露光のみから形成されるレジストパターンよりも、パターン間の間隔(ピッチ)が狭い狭ピッチのレジストパターンを形成することができる。
In the patterning step (0), a position different from the first exposure of the resist film 2 is exposed for the second time and developed. Thereby, for example, when a positive resist composition is used as the chemically amplified resist composition, the exposed portion 3a of the first exposure and the exposed portion 3b of the second exposure are dissolved in the developer, and are thus formed on the support 1. A resist pattern 3 is formed.
Here, in the present invention, all are “positions different from the first exposure” except when they completely coincide with the exposure unit 3a of the first exposure, and when they do not overlap at all, and partially overlap. Including cases where
In the present invention, it is preferable that the exposure part 3a for the first exposure and the position (exposure part 3b) for selective exposure in the second exposure do not overlap at all. Thereby, it is possible to form a resist pattern with a narrow pitch in which the interval (pitch) between patterns is narrower than the resist pattern formed only by the first exposure.

1回目露光の露光部3aとは異なる位置の選択的露光は、たとえば、1回目露光で用いたフォトマスク5を水平方向に移動させて行うことができる。
このようなフォトマスク5の移動は、使用する露光装置のプログラムを調節することにより実施できる。
フォトマスク5は、1つの方向に平行移動させてもよく、回転移動させてもよい。
たとえばラインアンドスペースのレジストパターンを形成する場合、1回目露光で、複数のラインが一定のピッチで配置されたラインアンドスペースのフォトマスク5を用いて選択的露光を行った後、当該フォトマスク5を、ラインの方向に対して垂直方向に平行移動させ、1回目露光で選択的露光を行ったラインパターンとラインパターンとの中間位置に、2回目露光で、ラインパターンを形成するように選択的露光を行うことにより、1回目露光で選択的露光を行ったラインアンドスペースのピッチの約1/2のピッチで、ラインアンドスペースのレジストパターン3が形成される。
The selective exposure at a position different from the exposure unit 3a for the first exposure can be performed, for example, by moving the photomask 5 used in the first exposure in the horizontal direction.
Such movement of the photomask 5 can be carried out by adjusting the program of the exposure apparatus to be used.
The photomask 5 may be translated in one direction or rotated.
For example, when a line-and-space resist pattern is formed, selective exposure is performed using a line-and-space photomask 5 in which a plurality of lines are arranged at a constant pitch in the first exposure, and then the photomask 5 Is selectively moved so that a line pattern is formed by the second exposure at an intermediate position between the line pattern and the line pattern selectively exposed by the first exposure. By performing the exposure, the line-and-space resist pattern 3 is formed at a pitch of about ½ of the line-and-space pitch that is selectively exposed in the first exposure.

例えば、1回目露光で、ライン幅320nmのラインパターンが等間隔(スペース幅80nm、ピッチ400nm)に配置されたラインアンドスペースのフォトマスク(フォトマスクの透光部幅=80nm)を用いて、レジスト膜の露光部幅が100nmとなる条件で選択的露光を行った後、当該フォトマスクを、ラインの方向に対して垂直方向に200nm平行移動させ、2回目露光を同様の条件で行い、現像することにより、ライン幅100nm、ライン幅:スペース幅=1:1のラインアンドスペースパターンを形成することができる。たとえば、レジスト膜の露光部幅とフォトマスクの透光部幅とが等しくなる最適露光量(Eop)よりも大きな露光量で露光することにより、レジスト膜の露光部幅を、フォトマスクの透光部幅よりも大きいものとすることができる。
また、1回目露光で用いたフォトマスク5を回転移動させたり、1回目露光で用いたフォトマスク5とは異なるフォトマスクを用いたりすること等により、多様なレジストパターンを形成することができる。
フォトマスク5を移動させる方法以外の方法としては、露光機中のステージ(基板を載せている台)を移動させる方法を用いることもできる。
For example, in the first exposure, a resist using a line-and-space photomask (transmission part width of the photomask = 80 nm) in which line patterns with a line width of 320 nm are arranged at equal intervals (space width 80 nm, pitch 400 nm) After performing selective exposure under the condition that the exposed portion width of the film is 100 nm, the photomask is translated by 200 nm in a direction perpendicular to the direction of the line, and the second exposure is performed under the same conditions and developed. Thus, a line and space pattern with a line width of 100 nm and a line width: space width = 1: 1 can be formed. For example, by exposing with an exposure amount larger than the optimum exposure amount (Eop) at which the exposed portion width of the resist film and the light transmitting portion width of the photomask are equal, the exposed portion width of the resist film is reduced to the light transmitting amount of the photomask. It can be larger than the part width.
Various resist patterns can be formed by rotating and moving the photomask 5 used in the first exposure or using a photomask different from the photomask 5 used in the first exposure.
As a method other than the method of moving the photomask 5, a method of moving a stage (a table on which a substrate is placed) in the exposure machine can also be used.

次いで、80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(PEB(露光後加熱))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施して、例えば0.1〜10質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液でアルカリ現像すると、使用したレジスト組成物がポジ型である場合は露光部3a、3bが除去され(ネガ型である場合は未露光部が除去され)てレジストパターン3が形成される。
露光に用いる波長は、特に限定されず、KrFエキシマレーザー、ArF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。
Subsequently, baking treatment (PEB (post-exposure heating)) is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C., for example, tetramethylammonium hydroxy having a concentration of 0.1 to 10% by mass. When alkali development is performed with an aqueous solution of TMAH, the exposed portions 3a and 3b are removed if the resist composition used is a positive type (unexposed portions are removed if it is a negative type) to form a resist pattern 3. Is done.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and includes KrF excimer laser, ArF 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.

このとき、レジスト膜2の選択的露光は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光により行ってもよい。
液浸露光では、上述したように、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膜との間の部分を、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を行う。
より具体的には、液浸露光は、上記のようにして得られたレジスト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)で満たし、その状態で、所望のフォトマスクを介して露光(浸漬露光)を行うことによって実施できる。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ化学増幅型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜2の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつレジスト膜2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、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
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等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸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。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。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。
さらに、具体的には、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、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。
At this time, the selective exposure of the resist film 2 may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be performed by immersion exposure.
In immersion exposure, as described above, the portion between the lens, which has been filled with an inert gas such as air or nitrogen, and the resist film on the wafer at the time of exposure is refracted larger than the refractive index of air. Exposure is performed in a state filled with a solvent (immersion medium) having a high rate.
More specifically, the immersion exposure is a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than the refractive index of air between the resist film obtained as described above and the lowermost lens of the exposure apparatus. In that state, exposure (immersion exposure) is performed through a desired photomask.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film 2 formed using the chemically amplified resist composition is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film 2 include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound 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. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).

さらに、レジストパターン形成方法(a)においては、上記パターニング工程(0)後、形成されたレジストパターン3をマスクとして用いて支持体1のエッチングを行ってもよい。
このように基板等の支持体をエッチングすることにより、半導体デバイス等を製造することができる。
Furthermore, in the resist pattern forming method (a), after the patterning step (0), the support 1 may be etched using the formed resist pattern 3 as a mask.
Thus, a semiconductor device etc. can be manufactured by etching support bodies, such as a board | substrate.

エッチングの方法は、公知の方法が利用でき、たとえば有機膜のエッチングは、ドライエッチングが好ましい。特に、エッチングに対する耐性が高い点、生産効率の点から、酸素プラズマエッチング、またはCFガスもしくはCHFガスを用いたエッチングが好ましく、中でも酸素プラズマエッチングが好ましい。
基板のエッチングは、ハロゲンガスを用いたエッチングが好ましく、フッ化炭素系ガスを用いたエッチングが好ましく、特にCFガス又はCHFガスを用いたエッチングが好ましい。
As the etching method, a known method can be used. For example, dry etching is preferable for etching the organic film. In particular, oxygen plasma etching or etching using CF 4 gas or CHF 3 gas is preferable from the viewpoint of high resistance to etching and production efficiency, and oxygen plasma etching is particularly preferable.
Etching using a halogen gas is preferable for etching the substrate, etching using a fluorocarbon-based gas is preferable, and etching using CF 4 gas or CHF 3 gas is particularly preferable.

[有機膜形成用材料]
上述した、たとえば膜形成工程(0)に用いられる支持体1において、基板上に形成されていてもよい有機膜を形成するための有機膜形成用材料は、レジスト膜のような、電子線や光に対する感受性を必ずしも必要とするものではない。半導体素子や液晶表示素子の製造において、一般的に用いられているレジストや樹脂を用いることができる。
また、レジストパターンを用いて有機膜をエッチングすることにより、レジストパターンを有機膜へ転写し、有機膜パターンを形成できるように、有機膜形成用材料は、エッチング、特にドライエッチング可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。
中でも、酸素プラズマエッチング等のエッチングが可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。
このような有機膜形成用材料としては、従来、有機BARCなどの有機膜を形成するために用いられている材料であってよい。例えば、ブリューワサイエンス社製のARCシリーズ、ロームアンドハース社製のARシリーズ、東京応化工業社製のSWKシリーズなどが挙げられる。
[Organic film forming material]
In the support 1 used in the film formation step (0) described above, for example, an organic film forming material for forming an organic film which may be formed on a substrate is an electron beam such as a resist film, It does not necessarily require sensitivity to light. Commonly used resists and resins can be used in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements.
In addition, the organic film forming material is an organic film that can be etched, particularly dry-etched, so that the organic film pattern can be formed by etching the organic film using the resist pattern. A material that can be formed is preferred.
Among these, a material capable of forming an organic film capable of etching such as oxygen plasma etching is preferable.
Such an organic film forming material may be a material conventionally used for forming an organic film such as an organic BARC. Examples include the ARC series manufactured by Brewer Science, the AR series manufactured by Rohm and Haas, and the SWK series manufactured by Tokyo Ohka Kogyo.

有機膜形成用材料には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えば有機膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜含有させることができる。
有機膜形成用材料は、上述した樹脂成分等の材料を有機溶剤に溶解させて製造することができる。有機溶剤としては、上述した化学増幅型レジスト組成物の(S)成分として例示したものと同様のものを用いることができる。
The organic film-forming material further contains miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of organic films, surfactants for improving coating properties, dissolution inhibitors, plasticizers, Stabilizers, colorants, antihalation agents and the like can be appropriately contained.
The organic film forming material can be manufactured by dissolving the above-described materials such as the resin component in an organic solvent. As an organic solvent, the thing similar to what was illustrated as (S) component of the chemically amplified resist composition mentioned above can be used.

上述のように、本発明によれば、ラインパターンの線幅が均一で、かつ高解像性のレジストパターンを形成できる新規なレジストパターン形成方法を提供することができる。その理由は明らかではないが、フォトマスクを介して選択的露光を複数回行うレジストパターン形成方法(二重露光法)は、従来の1回の選択的露光を行うレジストパターン形成方法よりも、本来未露光部の位置に光が照射されやすいと推測される。そのため、露光部と未露光部とのコントラストが低下し、たとえばポジ型レジスト組成物の場合であれば、未露光部の一部が溶解することによりレジストパターン形状が悪化する等の不具合を生じると考えられる。
本発明においては、選択的露光毎のレジスト膜の露光部幅を、フォトマスクの透光部幅よりも大きい条件に制御することにより、露光部と未露光部とのコントラストが改善され、前記不具合の発生が抑制されると推測される。したがって、本発明によれば、パターンの転写再現性に優れ、すなわちラインパターンの線幅が均一で、かつ高解像性のレジストパターンを形成できると考えられる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel resist pattern forming method capable of forming a resist pattern having a uniform line width and a high resolution. The reason is not clear, but the resist pattern forming method (double exposure method) in which selective exposure is performed a plurality of times through a photomask is inherently more effective than the conventional resist pattern forming method in which selective exposure is performed once. It is estimated that light is easily irradiated to the position of the unexposed portion. For this reason, the contrast between the exposed portion and the unexposed portion is reduced. For example, in the case of a positive resist composition, when a part of the unexposed portion is dissolved, the resist pattern shape is deteriorated. Conceivable.
In the present invention, the contrast between the exposed portion and the unexposed portion is improved by controlling the exposed portion width of the resist film for each selective exposure to a condition larger than the light transmitting portion width of the photomask. It is estimated that the occurrence of is suppressed. Therefore, according to the present invention, it is considered that a resist pattern having excellent pattern transfer reproducibility, that is, a line pattern having a uniform line width and high resolution can be formed.

また、本発明のレジストパターン形成方法によれば、既存の露光装置や既存の化学増幅型レジスト組成物を用いても、微細なレジストパターンを形成できる。
また、本発明のレジストパターン形成方法、すなわち二重露光法は、たとえばパターニング1回、基板等のエッチング1回をそれぞれ行うことにより微細なレジストパターンを形成することができる。さらに、かかる二重露光法によれば、パターニングを少なくとも2回、基板等のエッチングを少なくとも2回それぞれ行う必要があるダブルパターニング法に比べて、工程数を少なくすることができる。
Further, according to the resist pattern forming method of the present invention, a fine resist pattern can be formed even by using an existing exposure apparatus or an existing chemical amplification resist composition.
Further, the resist pattern forming method of the present invention, that is, the double exposure method, can form a fine resist pattern by performing, for example, one patterning and one etching of a substrate or the like. Further, according to the double exposure method, the number of steps can be reduced as compared with the double patterning method in which the patterning needs to be performed at least twice and the etching of the substrate or the like needs to be performed at least twice.

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。   Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
以下の手順で、図1に示す工程と同様の工程によりレジストパターンを形成した。
すなわち、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理(110℃、60s)された8インチシリコンウェーハ上に、スピンナーを用いて有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(ブリュワーサイエンス社製)を塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚89nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、化学増幅型のポジ型レジスト組成物「TArF−P6239 ME」(商品名、東京応化工業株式会社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚125nmのレジスト膜を形成した。
(Example 1)
In the following procedure, a resist pattern was formed by the same process as that shown in FIG.
That is, an organic antireflection film composition “ARC29A” (manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was applied on an 8-inch silicon wafer subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) treatment (110 ° C., 60 s) using a spinner, An organic antireflection film having a thickness of 89 nm was formed by baking on a plate at 205 ° C. for 60 seconds and drying.
On the organic antireflection film, a chemically amplified positive resist composition “TArF-P6239 ME” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied using a spinner. A resist film having a thickness of 125 nm was formed by performing a pre-baking (PAB) treatment at 60 ° C. for 60 seconds and drying.

次に、前記レジスト膜上に、保護膜形成用塗布液「TSRC−002」(商品名、東京応化工業株式会社製)を、スピンナーを用いて塗布し、90℃で60秒間加熱することにより、膜厚28nmのトップコートを形成した。   Next, a protective film-forming coating solution “TSRC-002” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied onto the resist film using a spinner and heated at 90 ° C. for 60 seconds. A top coat having a thickness of 28 nm was formed.

次いで、液浸用ArF露光装置NSR−S609B(ニコン社製;NA(開口数)=1.07,σ=Di−pole,縮小倍率1/4倍、液浸媒体:水)により、ラインアンドスペースパターンのハーフトーンマスク(大日本印刷株式会社製;遮光部(ハーフトーン部)幅333nm、透過率6%、透光部幅67nm、ピッチ400nm)を介して、「ライン幅300nm、スペース幅100nm、ライン幅:スペース幅=3:1」をターゲットとする条件(露光量40mJ/cm)にて、トップコートが形成された前記レジスト膜に対して、ArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した(レジスト膜の露光部幅100nm)。
続いて、前記ハーフトーンマスクを、ラインの方向に対して垂直方向に200nm平行移動させ、上記と同様、前記レジスト膜に対して選択的に照射した(露光量40mJ/cm)。
Next, line and space using an immersion ArF exposure apparatus NSR-S609B (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 1.07, σ = Di-pole, reduction ratio 1/4 times, immersion medium: water) Through a pattern halftone mask (Dai Nippon Printing Co., Ltd .; light shielding part (halftone part) width 333 nm, transmittance 6%, light transmitting part width 67 nm, pitch 400 nm), “line width 300 nm, space width 100 nm, ArF excimer laser (193 nm) is selectively irradiated to the resist film on which the top coat is formed under the condition (exposure amount: 40 mJ / cm 2 ) that targets “line width: space width = 3: 1”. (Exposed portion width of resist film 100 nm).
Subsequently, the halftone mask was translated by 200 nm in a direction perpendicular to the line direction, and the resist film was selectively irradiated in the same manner as described above (exposure amount 40 mJ / cm 2 ).

保護膜除去液「TS−Rememover−S」(商品名、東京応化工業株式会社製)を用いてトップコートを取り除き、その後、110℃で60秒間のPEB処理を行い、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(TMAH)水溶液で60秒間現像し、その後20秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。
その後、100℃で60秒間加熱(ポストベーク処理)し、乾燥させて、前記レジスト膜に、ライン幅100nmのラインパターンが等間隔(ピッチ200nm)に配置されたラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(以下、LSパターン(1)という。)を形成した。
The top coat was removed using a protective film removing solution “TS-Remover-S” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), followed by PEB treatment at 110 ° C. for 60 seconds, and further at 23 ° C. Development was carried out with a 38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds, followed by water rinsing with pure water for 20 seconds, followed by shake-off drying.
Thereafter, the film is heated at 100 ° C. for 60 seconds (post-bake treatment), dried, and the resist film has a line-and-space (1: 1) pattern in which line patterns with a line width of 100 nm are arranged at equal intervals (pitch 200 nm). A resist pattern (hereinafter referred to as LS pattern (1)) was formed.

Figure 2008159874
Figure 2008159874

(実施例2〜4、参考例1、比較例1〜2)
表1の実施例2〜4、参考例1、比較例1〜2に記載した透光部幅のハーフトーンマスク(ピッチ400nm)を用いて、「ライン幅300nm、スペース幅100nm、ライン幅:スペース幅=3:1」をターゲットとする条件として露光量を調整したほかは、実施例1と同様にして、ライン幅100nmのラインパターンが等間隔(ピッチ200nm)に配置されたラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(LSパターン(1))を形成した。
(Examples 2-4, Reference Example 1, Comparative Examples 1-2)
Using the half-tone mask (pitch 400 nm) with the translucent width described in Examples 2 to 4, Reference Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 in Table 1, “line width 300 nm, space width 100 nm, line width: space A line-and-space (1) in which line patterns with a line width of 100 nm are arranged at equal intervals (a pitch of 200 nm) are the same as in Example 1 except that the exposure amount is adjusted with a target of “width = 3: 1”. : 1) resist pattern (LS pattern (1)) was formed.

(実施例5)
ラインアンドスペースパターンのハーフトーンマスク(大日本印刷株式会社製;遮光部(ハーフトーン部)幅300nm、透光部幅60nm、ピッチ360nm)を用いて、「ライン幅270nm、スペース幅90nm、ライン幅:スペース幅=3:1」をターゲットとする条件(露光量44mJ/cm)に調整したほかは、実施例1と同様にして、ライン幅90nmのラインパターンが等間隔(ピッチ180nm)に配置されたラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(LSパターン(2))を形成した(2回目の露光量44mJ/cm)。
(Example 5)
Using a line-and-space pattern halftone mask (Dai Nippon Printing Co., Ltd .; light-shielding part (halftone part) width 300 nm, light-transmitting part width 60 nm, pitch 360 nm), “line width 270 nm, space width 90 nm, line width : Space width = 3: 1 ”, except that the target condition (exposure amount 44 mJ / cm 2 ) was adjusted, and line patterns with a line width of 90 nm were arranged at equal intervals (pitch 180 nm) in the same manner as in Example 1. A line-and-space (1: 1) resist pattern (LS pattern (2)) was formed (second exposure amount 44 mJ / cm 2 ).

Figure 2008159874
Figure 2008159874

(実施例6〜8、参考例2、比較例3〜4)
表2の実施例6〜8、参考例2、比較例3〜4に記載した透光部幅のハーフトーンマスク(いずれもピッチ360nm)を用いて、「ライン幅270nm、スペース幅90nm、ライン幅:スペース幅=3:1」をターゲットとする条件として露光量を調整したほかは、実施例5と同様にして、ライン幅90nmのラインパターンが等間隔(ピッチ180nm)に配置されたラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(LSパターン(2))を形成した。
(Examples 6-8, Reference Example 2, Comparative Examples 3-4)
Using the half-tone masks having the translucent width described in Examples 6 to 8, Table 2 and Comparative Examples 3 to 4 in Table 2 (all pitch 360 nm), “line width 270 nm, space width 90 nm, line width : Space width = 3: 1 ”, except that the amount of exposure was adjusted, and line and space in which line patterns with a line width of 90 nm were arranged at equal intervals (pitch 180 nm) in the same manner as in Example 5. A (1: 1) resist pattern (LS pattern (2)) was formed.

[レジストパターン形状の評価]
上記で形成されたLSパターンについて、それぞれの上面形状を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製、商品名:S−9380)により観察し、断面形状を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製、商品名:S−4700)により観察し、レジストパターン形状の評価を行った。
[Evaluation of resist pattern shape]
About each LS pattern formed above, each upper surface shape is observed with a scanning electron microscope (made by Hitachi, Ltd., brand name: S-9380), and a cross-sectional shape is a scanning electron microscope (made by Hitachi, Ltd., brand name). : S-4700), and the resist pattern shape was evaluated.

<ラインワイズラフネス(LWR)評価>
また、これらのLSパターンのライン幅を上記走査型電子顕微鏡によりラインの長手方向に5箇所測定し(測定電圧300V)、その結果から、LWRを示す尺度として、標準偏差(s)の3倍値(3s;単位nm)を算出した。その結果を表1、2に示す。
この3sの値が小さいほど線幅のラフネスが小さく、より均一幅のレジストパターンが得られたことを意味する。
<Evaluation of line width roughness (LWR)>
In addition, the line width of these LS patterns was measured at five locations in the longitudinal direction of the line with the scanning electron microscope (measurement voltage 300 V), and from the result, a value that is three times the standard deviation (s) as a measure of LWR. (3 s; unit nm) was calculated. The results are shown in Tables 1 and 2.
The smaller the value of 3s, the smaller the roughness of the line width, which means that a resist pattern with a more uniform width was obtained.

その結果、選択的露光毎の露光量を、通常の最適露光量よりも大きくすることによって、レジスト膜の露光部幅がフォトマスクの透光部幅よりも大きい、本発明のレジストパターン形成方法によって実施例1〜8において形成されたLSパターンは、LWRが小さくラインパターンの線幅が均一で、矩形性の高い良好な形状を有することが確認できた。
一方、選択的露光毎の露光量を小さくすることによって、レジスト膜の露光部幅がフォトマスクの透光部幅よりも小さい、本発明とは異なるパターン形成方法によって比較例1〜4において形成されたLSパターンは、LWRが大きくラインパターンの線幅が不均一で、レジストパターン形状が著しく悪かった。
As a result, the exposure amount for each selective exposure is made larger than the normal optimum exposure amount so that the width of the exposed portion of the resist film is larger than the width of the light-transmitting portion of the photomask. It was confirmed that the LS patterns formed in Examples 1 to 8 had a good shape with a low LWR, a uniform line width, and a high rectangularity.
On the other hand, by reducing the exposure amount for each selective exposure, the exposed portion width of the resist film is smaller than the translucent portion width of the photomask. The LS pattern had a large LWR, a non-uniform line width, and a very bad resist pattern shape.

以上の結果より、本発明に係るレジストパターン形成方法によれば、パターンの転写再現性に優れ、LWRが小さくラインパターンの線幅が均一であり、良好な形状で、かつ高解像性のレジストパターンを形成できることが確認できた。   From the above results, according to the resist pattern forming method according to the present invention, the resist pattern transfer reproducibility is excellent, the LWR is small, the line width of the line pattern is uniform, the shape is good, and the resolution is high. It was confirmed that a pattern could be formed.

本発明のレジストパターン形成方法の好ましい実施態様のレジストパターン形成方法(a)を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining the resist pattern formation method (a) of the preferable embodiment of the resist pattern formation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 …支持体、
2 …レジスト膜、
3 …レジストパターン、
3a…露光部、
3b…露光部、
5 …フォトマスク。
1 ... support,
2 ... resist film,
3 ... resist pattern,
3a: exposure part,
3b ... exposure part,
5: Photomask.

Claims (2)

支持体上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対しフォトマスクを介して選択的露光を複数回行うレジストパターン形成方法であって、
前記選択的露光毎のレジスト膜の露光部幅は、前記フォトマスクの透光部幅よりも大きいことを特徴とするレジストパターン形成方法。
A resist pattern forming method in which a resist film is formed on a support, and the resist film is selectively exposed multiple times through a photomask,
The resist pattern forming method, wherein an exposed portion width of the resist film for each selective exposure is larger than a light transmitting portion width of the photomask.
前記レジスト膜の露光部幅に対する前記フォトマスクの透光部幅の割合が60〜99%である請求項1記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 1, wherein a ratio of a light transmitting portion width of the photomask to an exposed portion width of the resist film is 60 to 99%.
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