JP2008268742A - Surface-treating agent for pattern formation and pattern-forming method using the surface-treating agent - Google Patents

Surface-treating agent for pattern formation and pattern-forming method using the surface-treating agent Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-treating agent for a freezing process, the freezing process comprising forming a first resist pattern on a first resist film and then forming a second resist film on the first resist pattern to form a second resist pattern thereon, and subjecting the first resist pattern to chemical treatment to thereby change the property of the first resist pattern so as not to dissolve in a second resist solution, to provide a surface-treating agent for the chemical treatment of the first resist pattern in the freezing process so as to satisfy requirements that the first resist pattern does not dissolve in the second resist solution, that the dimension of the first resist pattern does not change, and further, that the dry etching resistances of the first resist pattern and the second resist pattern are the same, and to provide a pattern-forming method using the surface-treating agent. <P>SOLUTION: The surface-treating agent for pattern formation contains a specified compound having an amino group and an aromatic ring. The pattern-forming method uses the above surface-treating agent. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用されるレジストパターン形成用の表面処理剤およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a surface treatment agent for forming a resist pattern used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and a lithography process for other photo applications, and pattern formation using the same. It is about the method.

特に波長が200nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適なレジストパターン形成用の表面処理剤およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   In particular, the present invention relates to a surface treatment agent for forming a resist pattern suitable for exposure with an immersion type projection exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same.

KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。   Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. An example of a positive-type chemical amplification image forming method will be described. When exposed, the acid generator in the exposed area decomposes to generate an acid, and the acid generated in the exposure bake (PEB) is a reaction catalyst. Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.

半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。半導体素子の微細化の達成度は解像力により表すことができ、一般によく知られている様に次式で表すことができる。   With the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of an exposure light source has been shortened and the projection lens has a high numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine using an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength as a light source has been developed. The degree of achievement of miniaturization of a semiconductor element can be expressed by a resolving power, and can be expressed by the following equation as is generally known.

(解像力)=k1・(λ/NA)
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1はプロセスに関係する係
数である。
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
Here, λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 is a coefficient related to the process.

解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が提唱されている。   As a technique for increasing the resolving power, a so-called immersion method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between the projection lens and the sample has been proposed.

この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の
屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.

(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion.

更に解像力を高める技術として、特殊なプロセスを用いたパターン形成方法が提案されている。これは、前述の解像力の式において、k1を小さくすることに相当する。そのう
ちの一つがフリージングプロセスである(特許文献1、非特許文献1)
フリージングプロセスとは、例えば、特許文献1に記載されているように、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成し、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し、第二のレジストパターンを形成する工程のうち、第一のレジストパターンが第二のレジスト膜を形成する際に第二のレジスト液に溶解しない、あるいは第二のレジスト膜とミキシングしないように第一のレジストパターンの性状を化学的又は物理的な処理により変化させるプロセスのことを指す。この技術を用いることにより、所望のレジストパターンを二回に分割して形成することができ、通常の露光プロセスと比較して2倍の解像力を実現させることができる。ここで、第一、第二とは図1に示されるような一層目、二層目を形成する工程の順序である。
Further, as a technique for increasing the resolution, a pattern forming method using a special process has been proposed. This is equivalent to decreasing k 1 in the above-described resolving power equation. One of them is a freezing process (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).
The freezing process is, for example, as described in Patent Document 1, in which a first resist pattern is formed on a first resist film, and a second resist film is formed on the first resist pattern. In the step of forming the second resist pattern, the first resist pattern is not dissolved in the second resist solution or mixed with the second resist film when forming the second resist film. It refers to a process for changing the properties of one resist pattern by chemical or physical treatment. By using this technique, it is possible to form a desired resist pattern by dividing it twice, and it is possible to realize double resolution as compared with a normal exposure process. Here, the first and second are the order of steps for forming the first and second layers as shown in FIG.

フリージングプロセスの公知例として前述した特許文献1が挙げられるが、この例では
第一のレジストパターンを形成した後に第一のレジストパターンに真空紫外線を照射し、第一のレジストパターンを第二のレジスト液に溶解しないように第一のレジストパターンの性状を変化させている。この方法では第一のレジストパターンの寸法が真空紫外線照射前後で変化してしまうことが本公知例中に明示されており、この問題に対して、真空紫外線照射による寸法変動を考慮に入れて第一のレジストパターンの寸法を補正することで対策をとっている。しかし、寸法変動量はレジストパターンの寸法により異なることが予測され、様々な寸法や形のパターンが存在する実際の半導体デバイスパターンに対して寸法の補正したマスクを設計することは現実的に不可能である。このため、フリージングプロセスに要求される基本特性として、(i)第一のレジストパターンが第二のレジスト液に溶解しないことと、(ii)第一のレジストパターンの性状変化前後で第一のレジストパターンの寸法が変化しないことを両立していることが必要である。さらには、通常、半導体回路の製造工程において、レジストパターンはそれ自体をマスクとして、基板上にパターンをエッチングにより転写するのに用いられる。この際、任意の1パターン内において、全てのレジストパターンのエッチング耐性が同じである事が要求される。従って、フリージングプロセスにおいてはさらに、(iii)第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性が同じであることが要求されるが、これら3つの特性を全て満たす材料及びプロセスはまだ見出されていない。
特開2005−197349号公報 J. Vac. Sci. Technol. B 4, 426 (1986)
As a known example of the freezing process, Patent Document 1 described above can be cited. In this example, after forming the first resist pattern, the first resist pattern is irradiated with vacuum ultraviolet rays, and the first resist pattern is used as the second resist pattern. The properties of the first resist pattern are changed so as not to dissolve in the liquid. In this method, it is clearly shown in this known example that the dimension of the first resist pattern changes before and after the irradiation with vacuum ultraviolet rays. A measure is taken by correcting the dimension of one resist pattern. However, the amount of dimensional variation is expected to vary depending on the size of the resist pattern, and it is practically impossible to design a dimensional-corrected mask for an actual semiconductor device pattern in which patterns of various sizes and shapes exist. It is. Therefore, basic characteristics required for the freezing process include (i) that the first resist pattern does not dissolve in the second resist solution, and (ii) the first resist before and after the property change of the first resist pattern. It is necessary to make it compatible that the dimension of the pattern does not change. Further, normally, in the manufacturing process of a semiconductor circuit, the resist pattern is used to transfer the pattern onto the substrate by etching using itself as a mask. At this time, it is required that all resist patterns have the same etching resistance in an arbitrary pattern. Accordingly, in the freezing process, (iii) the first resist pattern and the second resist pattern are required to have the same dry etching resistance, but materials and processes that satisfy all these three characteristics have not yet been found. It has not been issued.
JP 2005-197349 A J. Vac. Sci. Technol. B 4, 426 (1986)

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し第二のレジストパターンを形成するために、第一のレジストパターンに対して化学的な処理を行って第二のレジスト液に溶解しないように性状を変化させるフリージングプロセスにおいて、(i)第一のレジストパターンが第二のレジスト液に溶解せず、且つ(ii)第一のレジストパターンの寸法が変化しない、さらには、(iii)第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性が同じであるという全ての要件を満たすように、第一のレジストパターンに対して化学的な処理を行う為のフリージングプロセス用の表面処理剤およびそれを用いたパターン形成方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and after forming a first resist pattern on a first resist film, a second resist film is formed on the first resist pattern. In the freezing process in which the first resist pattern is chemically treated to change its properties so as not to be dissolved in the second resist solution in order to form the resist pattern, (i) the first resist pattern Does not dissolve in the second resist solution, and (ii) the dimension of the first resist pattern does not change. Furthermore, (iii) the first resist pattern and the second resist pattern have the same dry etching resistance. A surface treatment agent for a freezing process for chemically treating the first resist pattern so as to satisfy all the requirements of the Providing a pattern forming method.

上記課題は、下記の構成により解決された。
(1)第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し第二のレジストパターンを形成する前工程に用いられる表面処理剤であって、該表面処理剤として、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とするパターン形成用表面処理剤。
The above problem has been solved by the following configuration.
(1) The surface used in the previous step of forming the second resist pattern by forming the second resist film on the first resist pattern after forming the first resist pattern on the first resist film A surface treatment agent for pattern formation, comprising a compound represented by the following general formula (1) as the surface treatment agent.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

式(1)において、Aは置換基を有していても良い芳香族環を表す。   In the formula (1), A represents an aromatic ring which may have a substituent.

Rは、水素原子、単結合、または、n価の有機基を表す。   R represents a hydrogen atom, a single bond, or an n-valent organic group.

nは1〜8の整数を表す。ただし、Rが水素原子のとき、nは1であり、Rが単結合のとき、nは2である。   n represents an integer of 1 to 8. However, when R is a hydrogen atom, n is 1, and when R is a single bond, n is 2.

Xはアミノ基またはヒドロキシ基を表す。
(2)式(1)で表される化合物が、X及び−NH2基が、それぞれ、Aとしての芳香族環を構成する、隣接している炭素原子に直接結合している化合物であることを特徴とする請求項1に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
(3)式(1)で表される化合物が、nが2以上である化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
(4)アルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
(5)第一のレジスト組成物を用いて第一のレジストパターン形成する工程と、該レジストパターンを上記(1)〜(4)のいずれかに記載の処理剤で処理する工程と、該第一のレジストパターン上に第二のレジスト組成物を用いて第二のレジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とするレジストパターン形成方法。
(6)式(1)において、分子量が100〜1000の化合物を含有することを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
(7)式(1)において、Rの構造中に芳香族環を有する化合物を含有することを特徴とする上記(6)に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
(8)式(1)において、Rの炭素数が環を形成している炭素数を除いて1〜30である化合物を含有することを特徴とする上記(7)に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
X represents an amino group or a hydroxy group.
(2) The compound represented by the formula (1) is a compound in which the X and —NH 2 groups are each directly bonded to adjacent carbon atoms constituting the aromatic ring as A. The surface treating agent for forming a resist pattern according to claim 1.
(3) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the formula (1) is a compound in which n is 2 or more.
(4) The resist according to any one of (1) to (3) above, which contains at least one organic solvent selected from alcohol solvents, fluorocarbon solvents, and saturated hydrocarbon solvents. Surface treatment agent for pattern formation.
(5) a step of forming a first resist pattern using the first resist composition, a step of treating the resist pattern with the treating agent according to any one of (1) to (4), Forming a second resist pattern using the second resist composition on the one resist pattern. A method for forming a resist pattern, comprising:
(6) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to any one of the above (1) to (4), wherein the compound contains a compound having a molecular weight of 100 to 1000 in the formula (1).
(7) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to the above (6), which contains a compound having an aromatic ring in the structure of R in the formula (1).
(8) For the resist pattern formation as described in (7) above, which contains a compound having 1 to 30 carbon atoms except for the number of carbon atoms forming a ring in formula (1) Surface treatment agent.

第一レジストパターンと第二のレジスト液が相溶せず、第一レジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性が同一で、第一のレジストパターン寸法がフリージング処理前後で変化しないレジストパターン形成用表面処理剤等を提供できる。   Resist pattern formation in which the first resist pattern and the second resist solution are incompatible, the first resist pattern and the second resist pattern have the same dry etching resistance, and the first resist pattern dimensions do not change before and after the freezing treatment Surface treatment agents and the like can be provided.

以下に本発明の処理剤について詳しく説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
The treatment agent of the present invention will be described in detail below.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

本発明のレジストパターン形成用表面処理剤は、式(1)で表される化合物を含有する。   The resist pattern forming surface treatment agent of the present invention contains a compound represented by the formula (1).

Figure 2008268742
Figure 2008268742

式(1)において、Aは置換基を有していても良い芳香族環を表す。   In the formula (1), A represents an aromatic ring which may have a substituent.

Rは、水素原子、単結合、または、n価の有機基を表す。   R represents a hydrogen atom, a single bond, or an n-valent organic group.

nは1〜8の整数を表す。ただし、Rが水素原子のとき、nは1であり、Rが単結合のとき、nは2である。   n represents an integer of 1 to 8. However, when R is a hydrogen atom, n is 1, and when R is a single bond, n is 2.

Xはアミノ基またはヒドロキシ基を表す。   X represents an amino group or a hydroxy group.

式(1)の化合物の分子量は特に制限はないが、好ましくは100〜1000で、特に好ましくは100〜700である。即ち、第一のレジストパターンの寸法太り抑制の点で、分子量1000以下が好ましく、700以下がより好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the molecular weight of the compound of Formula (1), Preferably it is 100-1000, Most preferably, it is 100-700. That is, the molecular weight is preferably 1000 or less, and more preferably 700 or less, from the viewpoint of suppressing the increase in size of the first resist pattern.

式(1)においてnは1〜8の整数を表し、好ましくは2以上4以下であり、更に好ましくは2または3である。   In the formula (1), n represents an integer of 1 to 8, preferably 2 or more and 4 or less, more preferably 2 or 3.

nが2以上である場合、同一または異なる樹脂間を処理剤で架橋することができ、その結果、第一のレジストパターンの第二レジスト液への溶解を抑制することができる。   When n is 2 or more, the same or different resins can be crosslinked with a treating agent, and as a result, dissolution of the first resist pattern in the second resist solution can be suppressed.

また、nが4以下で未反応のアミノ基および官能基Xの数を抑制することができ、更にnが3以下で未反応のアミノ基および官能基Xの数をより抑制することができる。   Moreover, when n is 4 or less, the number of unreacted amino groups and functional groups X can be suppressed, and when n is 3 or less, the number of unreacted amino groups and functional groups X can be further suppressed.

Rは、n価の有機基を表す。n価の有機基(R)としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基などにおける任意の水素原子をn−1個除いたn価の有機基を挙げることができる。   R represents an n-valent organic group. The n-valent organic group (R) is, for example, n obtained by removing n-1 arbitrary hydrogen atoms in an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonylamino group, and the like. Valent organic groups.

ここで、アルキル基は、置換基を有していてもよく、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基などを挙げることができる。   Here, the alkyl group may have a substituent, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc. And a branched alkyl group such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group and 2-ethylhexyl group.

シクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。   The cycloalkyl group may have a substituent, may be polycyclic, and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.

アリール基としては、置換基を有していてもよく、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。   The aryl group may have a substituent, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.

アラルキル基は、置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などが挙げられる。   The aralkyl group may have a substituent, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.

アルケニル基は、上記アルキル基、シクロアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基等が挙げられる。   Examples of the alkenyl group include a group having a double bond at any position of the alkyl group and cycloalkyl group.

アルコキシ基及びアルコキシカルボニルアミノ基に於けるアルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基等が挙げられる。   Examples of the alkoxy group in the alkoxy group and the alkoxycarbonylamino group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a heptyloxy group.

上記各有機基が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノアシル基などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、更なる置換基としてはアルキル基などを挙げることができる。アミノアシル基については、更なる置換基として1または2のアルキル基などを挙げることができる。   Examples of the substituent that each organic group may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, An alkoxycarbonyl group, an aminoacyl group, etc. are mentioned. As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the further substituent include an alkyl group. As for the aminoacyl group, examples of the further substituent include 1 or 2 alkyl groups.

有機基(R)として好ましいものは、Rの炭素数が環を形成している炭素数を除いて1〜30であり、より好ましくは4〜20である。更に、Rにおいて有機基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている方が好ましい。   What is preferable as the organic group (R) is 1 to 30 except for the number of carbon atoms forming the ring, and more preferably 4 to 20. Furthermore, it is preferable that some or all of the hydrogen atoms of the organic group in R are substituted with halogen atoms.

また、Rの構造中に芳香族環を有するものも好ましい。例えば、単環性芳香族のベンゼン誘導体、芳香族環が複数個連結した化合物(ナフタレン、アントラセン、テトラセン等)、非ベンゼン系芳香族誘導体等で、非ベンゼン系芳香族誘導体の例としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、ベンゾチオフェン残基等を挙げることができる。   Moreover, what has an aromatic ring in the structure of R is also preferable. For example, monocyclic aromatic benzene derivatives, compounds in which a plurality of aromatic rings are linked (naphthalene, anthracene, tetracene, etc.), non-benzene aromatic derivatives, etc. Examples of non-benzene aromatic derivatives include pyrrole Residues, furan residues, thiophene residues, indole residues, benzofuran residues, benzothiophene residues and the like can be mentioned.

Aは置換基を有していても良い芳香族環を表す。芳香族環(A)としては、例えば、単環性芳香族のベンゼン誘導体、芳香族環が複数個連結した化合物(ナフタレン、アントラセン、テトラセン等)、非ベンゼン系芳香族誘導体等で、非ベンゼン系芳香族誘導体の例としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、ベンゾチオフェン残基等を挙げることができる。   A represents an aromatic ring which may have a substituent. Examples of the aromatic ring (A) include monocyclic aromatic benzene derivatives, compounds in which a plurality of aromatic rings are linked (naphthalene, anthracene, tetracene, etc.), non-benzene aromatic derivatives, etc. Examples of aromatic derivatives include pyrrole residues, furan residues, thiophene residues, indole residues, benzofuran residues, benzothiophene residues and the like.

Aとしての芳香族環の環骨格を構成する原子数は5〜12が好ましく、6がより好ましい。   5-12 are preferable and, as for the number of atoms which comprise the ring skeleton of the aromatic ring as A, 6 is more preferable.

芳香族環(A)は、式(1)に示す−NH2及びX以外の置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基、シアノ基等を挙げることができる。 The aromatic ring (A) may have a substituent other than —NH 2 and X shown in Formula (1). Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group. Alkenyl group, alkoxy group, alkoxycarbonylamino group, cyano group and the like.

これらの置換基の詳細は、有機基(R)についての説明における各基におけるものと同様である。   The details of these substituents are the same as those in each group in the explanation of the organic group (R).

芳香族環(A)として好ましいものは、アミノ基およびXと直接結合している炭素原子に隣接する炭素原子すべてが無置換であることである。   What is preferable as the aromatic ring (A) is that all the carbon atoms adjacent to the carbon atom directly bonded to the amino group and X are unsubstituted.

式(1)で表される化合物の量は、処理剤の全量に対して、好ましくは0.1〜100質量%、より好ましくは2〜95質量%、更に好ましくは5〜90質量%である。   The amount of the compound represented by the formula (1) is preferably 0.1 to 100% by mass, more preferably 2 to 95% by mass, and further preferably 5 to 90% by mass with respect to the total amount of the treatment agent. .

以下に、式(1)で表される化合物として、化合物(A−01)〜(A−57)及び化合物(B−01)〜(B−53)を例示するが、これらに限定されるものではない。   Examples of the compound represented by the formula (1) include compounds (A-01) to (A-57) and compounds (B-01) to (B-53), but are not limited thereto. is not.

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式(1)で表される化合物は、市販品を用いても、公知の方法で合成したものを用いてもよい。   As the compound represented by the formula (1), a commercially available product or a compound synthesized by a known method may be used.

さらに、本発明の処理剤は、第一のレジストパターンの溶解性制御のため、有機溶剤を含有することが好ましい。このような有機溶剤としては、第一のレジストパターンを溶解しなく、かつ、式(1)で表される化合物を溶解する溶剤であれば、いずれも使用できる。ここで、第1のレジストパターンを溶解しないとは、23℃条件下、膜厚0.2μm、200nmのラインアンドスペースパターンを形成し、これを10分間有機溶剤に浸漬したときに、パターンの寸法変動およびパターンの高さ変動が共に±0.5%以内であることを示す。このような溶剤としてはアルコール系溶剤、フッ素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤等が挙げられ、その中でも処理剤の溶解性の観点からアルコール系溶剤が好ましい。また、溶剤の含水率は40モル%以下が好ましく、より好ましくは10モル%以下、更に好ましくは5モル%以下である。   Furthermore, the treating agent of the present invention preferably contains an organic solvent for controlling the solubility of the first resist pattern. As such an organic solvent, any solvent can be used as long as it does not dissolve the first resist pattern and dissolves the compound represented by the formula (1). Here, when the first resist pattern is not dissolved, a line-and-space pattern having a film thickness of 0.2 μm and 200 nm is formed under the condition of 23 ° C., and the pattern dimensions are measured when the pattern is immersed in an organic solvent for 10 minutes. It shows that both the variation and the variation in the height of the pattern are within ± 0.5%. Examples of such solvents include alcohol solvents, fluorine solvents, saturated hydrocarbon solvents, and the like. Among these solvents, alcohol solvents are preferable from the viewpoint of solubility of the treatment agent. The water content of the solvent is preferably 40 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, and still more preferably 5 mol% or less.

アルコール系溶剤は、環境安全性、保存安定性、人体への安全性の観点から、1価アルコールが好ましい。これらは1種または2種以上混合して用いることができる。   The alcohol solvent is preferably a monohydric alcohol from the viewpoint of environmental safety, storage stability, and safety to the human body. These can be used alone or in combination.

一価のアルコールの具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、2−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、4−フェニル−2−メチル−2−ヘキサノール、1−フェニル−2−メチル−2−プロパノール、s−アミルアルコール、t−アミルアルコール、イソアミルアルコール、2−エチル−1−ブタノール、n−ウンデカノール等が挙げられる。   Specific examples of the monohydric alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-pentyl alcohol, and n-hexyl. Alcohol, n-heptyl alcohol, 2-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, 3-methyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-2-pentanol, 4-phenyl-2-methyl-2 -Hexanol, 1-phenyl-2-methyl-2-propanol, s-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, 2-ethyl-1-butanol, n-undecanol and the like.

その中でも、アルコールの炭素数は5〜11が好ましく、さらに好ましくは7〜9である。溶剤の揮発の抑制の点で炭素数5以上が好ましく、炭素数7以上がより好ましい。   Among them, the alcohol has preferably 5 to 11 carbon atoms, more preferably 7 to 9 carbon atoms. The number of carbon atoms is preferably 5 or more, more preferably 7 or more, from the viewpoint of suppressing the volatilization of the solvent.

炭素数が5〜11のアルコールの具体例としては、tert−ペンチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、2−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、n−ウンデカノール等が挙げられる。炭素数が7〜9のアルコールの具体例としては、n−ヘプチルアルコール、2−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール等が挙げられる。   Specific examples of the alcohol having 5 to 11 carbon atoms include tert-pentyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, 2-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, and 3-methyl-3-pen. Examples include butanol, 2,3-dimethyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, n-undecanol, and the like. Specific examples of the alcohol having 7 to 9 carbon atoms include n-heptyl alcohol, 2-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, 3-methyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-2-pentanol, 2 -Ethyl-1-butanol and the like.

フッ素系溶剤としては、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロテトラヒドロフラン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロテトラペンチルアミン、パーフルオロテトラヘキシルアミン等を用いることができる。これらの有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。また、分子中のフッ素の含有量は40〜80質量%が好ましく、より好ましくは50〜80質量%である。   As the fluorine-based solvent, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluorotetrahydrofuran, perfluorohexane, perfluoroheptane, perfluorotributylamine, perfluorotetrapentylamine, perfluorotetrahexylamine, or the like can be used. These organic solvents can be used alone or in combination. Moreover, 40-80 mass% is preferable, and, as for content of the fluorine in a molecule | numerator, More preferably, it is 50-80 mass%.

その中でも、フッ素系溶剤の炭素数は7〜12が好ましく、さらに好ましくは9〜12である。溶剤の揮発の抑制の点で炭素数7以上が好ましく、炭素数9以上がより好ましい。   Among these, 7-12 are preferable and, as for carbon number of a fluorine-type solvent, More preferably, it is 9-12. 7 or more carbon atoms are preferable and 9 or more carbon atoms are more preferable in terms of suppression of volatilization of the solvent.

炭素数が7〜12のフッ素系溶剤の具体例としては、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロヘプタン、パーフルオロトリブチルアミン等が挙げられる。炭素数が9〜11のフッ素系溶剤の具体例としては、パーフルオロトリブチルアミン等が挙げられる。   Specific examples of the fluorine-based solvent having 7 to 12 carbon atoms include perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluoroheptane, perfluorotributylamine and the like. Specific examples of the fluorine-based solvent having 9 to 11 carbon atoms include perfluorotributylamine.

飽和炭化水素系溶媒としてはペンタン、2−メチルブタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、ヘプタン、オクタン、2,2
,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、デカン、ウンデカン、ドデカン、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン、トリデカン、ペンタデカン、テトラデカン、ヘキサデカン等を用いることができる。これらの有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。
Saturated hydrocarbon solvents include pentane, 2-methylbutane, 3-methylpentane, hexane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, heptane, octane, 2,2
, 4-trimethylpentane, 2,2,3-trimethylhexane, decane, undecane, dodecane, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane, tridecane, pentadecane, tetradecane, hexadecane and the like can be used. These organic solvents can be used alone or in combination.

飽和炭化水素系溶剤の炭素数は6〜10が好ましく、さらに好ましくは7〜9である。溶剤の揮発の抑制の点で炭素数6以上が好ましく、炭素数7以上がより好ましい。   The saturated hydrocarbon solvent preferably has 6 to 10 carbon atoms, and more preferably 7 to 9 carbon atoms. 6 or more carbon atoms are preferable and 7 or more carbon atoms are more preferable in terms of suppression of volatilization of the solvent.

炭素数が6〜10の飽和炭化水素系溶剤の具体例としては、ヘキサン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、ヘプタン、オクタン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、ノナン、デカン等が挙げられる。炭素数が7〜9の飽和炭化水素系溶剤の具体例としては、ヘプタン、オクタン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、ノナン等が挙げられる。   Specific examples of the saturated hydrocarbon solvent having 6 to 10 carbon atoms include hexane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, heptane, octane, 2,2,4-trimethylpentane, 2,2 , 3-trimethylhexane, nonane, decane and the like. Specific examples of the saturated hydrocarbon solvent having 7 to 9 carbon atoms include heptane, octane, 2,2,4-trimethylpentane, 2,2,3-trimethylhexane, and nonane.

有機溶剤は、第1のレジストパターンを溶解せず、本発明の一般式(1)で表される化合物を溶解する限り、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤等以外の有機溶剤を用いてもよいが、これらの溶剤を80質量%以上、好ましくは100質量%用いることが好ましい。   As long as the organic solvent does not dissolve the first resist pattern and dissolves the compound represented by the general formula (1) of the present invention, an organic solvent other than an alcohol solvent, a fluorine solvent, a saturated hydrocarbon solvent, etc. However, it is preferable to use 80% by mass or more, preferably 100% by mass of these solvents.

他の有機溶剤としては、エステル系、エーテル系、ケトン系、アミド系、芳香族炭化水素系、環状ケトン系の中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。例えば、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類や、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モノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール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、またはモノフェニルエーテルなどのエーテル類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどのケトン類などを挙げることができる。   As the other organic solvent, any one or more of ester, ether, ketone, amide, aromatic hydrocarbon and cyclic ketone can be appropriately selected and used. For example, esters such as ethyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dimethyl glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, or mono Examples thereof include ethers such as phenyl ether and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and 2-heptanone.

有機溶剤の使用量は、一般式(1)で表される化合物を溶解する限り特に限定しないが、一般式(1)で表される化合物に対して、通常0〜99質量%、好ましくは5〜95質量%、更に好ましくは10〜90質量%である。   The amount of the organic solvent used is not particularly limited as long as the compound represented by the general formula (1) is dissolved, but is usually 0 to 99% by mass, preferably 5 with respect to the compound represented by the general formula (1). It is -95 mass%, More preferably, it is 10-90 mass%.

さらに、本発明の処理剤は、第一のレジストパターンとの反応を促進するため、必要に応じて酸又は加熱により酸を発生する化合物、又は塩基を含んでも良い。   Furthermore, in order to accelerate the reaction with the first resist pattern, the treating agent of the present invention may contain an acid, a compound that generates an acid by heating, or a base as necessary.

添加する酸としては、カルボン酸やスルホン酸等の低分子酸を用いることができ、好ましくは、その一部がフッ素化されたカルボン酸やその一部がフッ素化されたスルホン酸等の低分子酸が挙げられる。具体的には、トリフルオロブタンスルホン酸、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸、パーフルオロベンゼンスルホン酸などが挙げられる。   As the acid to be added, a low molecular acid such as carboxylic acid or sulfonic acid can be used. Preferably, a low molecular weight such as carboxylic acid partially fluorinated or sulfonic acid partially fluorinated. Examples include acids. Specific examples include trifluorobutanesulfonic acid, heptafluoropropanesulfonic acid, perfluorobenzenesulfonic acid, and the like.

加熱により酸を発生する化合物としては、この分野において公知の種々の化合物を使用することができる。例えば、スルホニウム塩型化合物、アニリニウム塩型化合物、ピリジニウム塩型化合物、ホスホニウム塩型化合物、ヨードニウム塩型化合物などの既知化合物が挙げられる。 これらのオニウム塩型化合物の対アニオンとしては、SbF6 -、BF4 -
、AsF6 -、 PF6 -、トルエンスルホネート、トリフレートなどを挙げることができる
。酸を発生する温度としては、通常200℃以下であり、好ましくは160℃以下である。
As a compound that generates an acid by heating, various compounds known in this field can be used. Examples thereof include known compounds such as sulfonium salt type compounds, anilinium salt type compounds, pyridinium salt type compounds, phosphonium salt type compounds, iodonium salt type compounds. The counter anions of these onium salt type compounds include SbF 6 , BF 4 −.
, AsF 6 , PF 6 , toluenesulfonate, triflate and the like. The temperature for generating the acid is usually 200 ° C. or lower, preferably 160 ° C. or lower.

酸または加熱により酸を発生する化合物の添加量は、処理剤の全量に対して、一般的に0.01〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%である。   The addition amount of the acid or the compound that generates acid by heating is generally 0.01 to 20% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total amount of the treatment agent.

また、本発明の処理剤は、種々の界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、本分野において公知の種々の界面活性剤を使用することができ、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。こ
れらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
Moreover, it is preferable that the processing agent of this invention contains various surfactant. As the surfactant, various surfactants known in the art can be used. For example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, US Pat. No. 5,405,720, etc. The surfactants described in US Pat. Nos. 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,346,098, 5,576,143, 5,294,511, and 5,824,451 can be mentioned. The following commercially available surfactants can also be used as they are.

添加する塩基としては、有機アミン類等の低分子塩基を用いることができ、好ましくは、三級アミンが挙げられる。具体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロピルアミン、トリイソブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、2,3'−(p−トリルアミノ)ジエタノール、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネンなどが挙げられる。   As the base to be added, a low molecular base such as organic amines can be used, and preferably a tertiary amine is used. Specifically, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, triethanolamine, triisopropylamine, triisobutylamine, diisopropylethylamine, 2,3 ′-(p-tolylamino) diethanol, diazabicycloundecene, dia Examples include zabicyclononene.

塩基または加熱により塩基を発生する化合物の添加量は、処理剤の全量に対して、一般的に0.01〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%である。   The amount of the base or the compound that generates a base by heating is generally 0.01 to 20% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total amount of the treatment agent.

使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、
メガファックF171、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.),
Megafac F171, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.) ), PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA) or the like, or a silicon surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。   In addition to the known surfactants described above, surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.

また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。   In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used.

これら界面活性剤は、単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。   These surfactants may be used alone or in several combinations.

界面活性剤の使用量は、処理剤の全量に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。   The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the processing agent.

処理剤に界面活性剤を添加することによって、処理剤を塗布する場合の塗布性が向上する。   By adding a surfactant to the treatment agent, the coating property when applying the treatment agent is improved.

処理剤には、必要に応じてさらに光酸発生剤、光増感剤、前記の酸以外のフリージング反応促進剤、樹脂等を含有させることができる。
<第1のレジスト>
本発明においては、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、一般式(1)で表される化合物を含む処理剤と第一のレジストとの酸または塩基触媒アミド化反応を制御し、第一のレジストパターンを第二のレジスト液に溶解しないように性状を変化させることが重要である。前記エステル化反応の制御は、前記処理剤の性状のみならず、前記第一のレジストの性状および/又は前記処理剤を作用させる際のプロセス条件を変化させることによっても達成できる。
If necessary, the treatment agent may further contain a photoacid generator, a photosensitizer, a freezing reaction accelerator other than the acid, a resin, and the like.
<First resist>
In the present invention, after forming the first resist pattern on the first resist film, the acid or base catalyzed amidation reaction between the treatment agent containing the compound represented by the general formula (1) and the first resist It is important to change the properties so as not to dissolve the first resist pattern in the second resist solution. Control of the esterification reaction can be achieved not only by changing the properties of the treatment agent, but also by changing the properties of the first resist and / or the process conditions when the treatment agent is applied.

前記第一のレジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれであっても良いが、処理剤との反応性を向上させる目的で、ポジ型レジストであることが好ましい
。ここで、「ポジ型レジスト」とは露光部分が現像液に溶解するレジストのことを指し、「ネガ型レジスト」とは非露光部分が現像液に溶解するレジストのことを指す。ポジ型レジストでは、露光部分の現像液に対する溶解性を高めるために、極性変換等の化学反応を利用しており、一方のネガ型レジストでは、架橋反応や重合反応等の分子間の結合生成を利用している。
The first resist may be either a positive resist or a negative resist, but is preferably a positive resist for the purpose of improving the reactivity with the treatment agent. Here, “positive resist” refers to a resist in which an exposed portion is dissolved in a developer, and “negative resist” refers to a resist in which a non-exposed portion is dissolved in a developer. Positive resists use chemical reactions such as polarity conversion to increase the solubility of exposed areas in the developer, while negative resists produce intermolecular bonds such as cross-linking and polymerization reactions. We are using.

前記ポジ型レジストは酸の作用により分解しアルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(A)、及び、活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することが好ましい。   The positive resist preferably contains a resin (A) that is decomposed by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer, and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.

前記樹脂(A)としては、一般式(1)で表される化合物を含む処理剤と酸または塩基触媒アミド化反応を起こし、第一のレジストパターンを第二のレジスト液に溶解しないように性状を変化させる為に、第一のレジストパターンを形成するプロセス中に化学反応によりカルボン酸が生成するものであることが好ましい。カルボン酸を含む樹脂はパターン形成前に予め第一のレジスト中に含まれていても良い。   The resin (A) has a property so as to cause an acid or base catalyzed amidation reaction with a treating agent containing the compound represented by the general formula (1) so as not to dissolve the first resist pattern in the second resist solution. Therefore, it is preferable that a carboxylic acid is generated by a chemical reaction during the process of forming the first resist pattern. Resin containing carboxylic acid may be contained in the first resist in advance before pattern formation.

前記第一のレジストパターンに含まれる樹脂(A)は、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増加する基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有することが好ましい。   The resin (A) contained in the first resist pattern preferably has a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer.

酸分解性基としては、カルボキシル基の水素原子が、酸の作用により脱離する基で保護された基が好適であるが、これ以外の基を同時に含んでいても良い。同時に含まれる基としては、水酸基、スルホン酸基、チオール基等のアルカリ可溶性基の水素原子が、酸の作用により脱離する基で保護された基を挙げることができる。   The acid-decomposable group is preferably a group in which the hydrogen atom of the carboxyl group is protected by a group capable of leaving by the action of an acid, but may contain other groups at the same time. Examples of the group included at the same time include a group in which a hydrogen atom of an alkali-soluble group such as a hydroxyl group, a sulfonic acid group, or a thiol group is protected with a group capable of leaving by the action of an acid.

酸の作用により脱離する基として好ましくは単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する基である。これらの酸の作用により脱離する基としては本分野において公知の種々の基を用いることができ、特開2007−17889、特開2006−215526、特開2006−349996等に例示されている基等を挙げることができる。   The group leaving by the action of an acid is preferably a group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. As groups capable of leaving by the action of these acids, various groups known in this field can be used, and groups exemplified in JP2007-17889A, JP2006-215526A, JP2006-349996A, and the like. Etc.

前記樹脂(A)は、更にカルボン酸構造を有する樹脂を含むことが好ましい。カルボン酸構造を有する基としては、カルボン酸構造を有していればいずれの基でも用いることができる。   The resin (A) preferably further contains a resin having a carboxylic acid structure. As the group having a carboxylic acid structure, any group having a carboxylic acid structure can be used.

前記樹脂(A)は、更にラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ラクトン構造を有する基としては、ラクトン構造を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。これらラクトン基としては本分野において公知の種々の基を用いることができ、特開2007−17889、特開2006−215526、特開2006−349996等に例示されている基等を挙げることができる。   The resin (A) preferably further has a repeating unit having a group having a lactone structure. As the group having a lactone structure, any group having a lactone structure can be used, but a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferable. A structure in which another ring structure is condensed to form a structure or a spiro structure is preferable. As these lactone groups, various groups known in this field can be used, and groups exemplified in JP-A 2007-17889, JP-A 2006-215526, JP-A 2006-349996, and the like can be exemplified.

他の特定の繰り返し単位としては、ドライエッチング耐性、アルカリ溶解性などを考慮して、水酸基、シアノ基、カルボニル基、エステル基などの極性官能基を有する繰り返し単位、単環または、多環環状炭化水素構造を有する酸の作用により分解しない繰り返し単位、フロロアルキル基を有する繰り返し単位またはこれらの複数の官能基を有する繰り返し単位などを挙げることができる。   Other specific repeating units include a repeating unit having a polar functional group such as a hydroxyl group, a cyano group, a carbonyl group, and an ester group in consideration of dry etching resistance and alkali solubility, monocyclic or polycyclic cyclic carbonization. Examples thereof include a repeating unit that is not decomposed by the action of an acid having a hydrogen structure, a repeating unit having a fluoroalkyl group, or a repeating unit having a plurality of these functional groups.

以下に本発明のレジスト1に用いられる樹脂を具体例を挙げて例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the resin used for the resist 1 of the present invention are shown below by way of specific examples, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

樹脂(A)の重量平均分子量は、特に限定されないが、GPC法によりポリスチレン換算した値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。   The weight average molecular weight of the resin (A) is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, most preferably as a value converted to polystyrene by the GPC method. 5,000 to 15,000.

分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。   The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 3.0, particularly preferably 1.2 to 2.0. .

樹脂(A)の配合量は、ポジ型レジスト組成物全体の固形分量を基準として、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。   The blending amount of the resin (A) is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass, based on the solid content of the entire positive resist composition.

また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。   In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination.

前記ポジ型レジストは活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤ともいう)を含有する。そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。   The positive resist contains a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (also referred to as a photoacid generator). Examples of such photoacid generators include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, actinic rays used in microresists, etc. Known compounds that generate an acid upon irradiation with radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。   Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.

また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることもできる。   Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-146029 can also be used.

さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光によ
り酸を発生する化合物も使用することができる。
Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.

光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

光酸発生剤の含量は、ポジ型レジストの全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。   The content of the photoacid generator is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 7% by mass, based on the total solid content of the positive resist. .

本発明のポジ型レジストは、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。   The positive resist of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating.

塩基性化合物としては、本分野において公知のものを任意に用いることができるが、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。   As the basic compound, those known in the art can be arbitrarily used, but preferably, compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E) can be exemplified.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

一般式(A)〜(E)中、
200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ま
しくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably Represents a carbon number of 6 to 20, and R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.

203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。 R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上併用することができる。   These basic compounds can be used alone or in combination of two or more.

塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジストの固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。   The amount of the basic compound used is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the positive resist.

本発明のポジ型レジストは、更にフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(B)を含有することが好ましい。   The positive resist of the present invention preferably further contains a resin (B) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.

樹脂(B)におけるフッ素原子または珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。   The fluorine atom or silicon atom in the resin (B) may be contained in the main chain of the resin or may be substituted with a side chain.

樹脂(B)は、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。   The resin (B) is preferably a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom.

樹脂(B)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、樹脂(B)の分子量に
対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(B)中10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。
When the resin (B) has a fluorine atom, the content of the fluorine atom is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the resin (B). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% in resin (B), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.

樹脂(B)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。   The resin (B) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a partial structure having a silicon atom.

樹脂(B)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、樹脂(B)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(B)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。   When the resin (B) has a silicon atom, the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass and more preferably 2 to 30% by mass with respect to the molecular weight of the resin (B). Moreover, it is preferable that it is 10-100 mass% in resin (B), and, as for the repeating unit containing a silicon atom, it is more preferable that it is 20-100 mass%.

樹脂(B)の具体例を下記に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the resin (B) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

なお、下記(T−01)及び(T−04)において、Xは、水素原子、メチル基、フッ素原子、またはトリフルオロメチル基を表す。   In the following (T-01) and (T-04), X represents a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

Figure 2008268742
Figure 2008268742

樹脂(B)は、酸に対して安定で、アルカリ現像液に対して不溶であることが好ましい。   The resin (B) is preferably stable to an acid and insoluble in an alkaline developer.

樹脂(B)は、(x)アルカリ可溶性基、(y)アルカリ(アルカリ現像液)の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基及び(z)酸の作用により分解し、現像液に対する溶解度が増大する基を有さない方が、液浸液の追随性の点で好ましい。   Resin (B) is decomposed by the action of (x) an alkali-soluble group, (y) an alkali (alkali developer), a group that increases the solubility in the alkali developer, and (z) an acid. From the viewpoint of the followability of the immersion liquid, it is preferable not to have a group that increases the solubility in the developer.

樹脂(B)中のアルカリ可溶性基又は酸やアルカリの作用により現像液に対する溶解度が増大する基を有する繰り返し単位の総量は、好ましくは、樹脂(B)を構成する全繰り返し単位に対して、20モル%以下、より好ましくは0〜10モル%、更により好ましくは0〜5モル%である。   The total amount of repeating units having an alkali-soluble group in the resin (B) or a group whose solubility in a developer is increased by the action of an acid or alkali is preferably 20 with respect to all the repeating units constituting the resin (B). It is not more than mol%, more preferably 0 to 10 mol%, still more preferably 0 to 5 mol%.

また、樹脂(B)は、一般にレジストで使用される界面活性剤とは異なり、イオン結合や(ポリ(オキシアルキレン))基等の親水基を有さない。樹脂(B)が親水的な極性基を含有すると、液浸水の追随性が低下する傾向があるため、水酸基、アルキレングリコール類、スルホン基、から選択される極性基を有さない方がより好ましい。また、主鎖の炭素原子に連結基を介して結合したエーテル基は親水性が増大し液浸液追随性が劣化するため、有さない方が好ましい。一方で、主鎖の炭素原子に直接結合したエーテル基は疎水基を発現できる場合があるので好ましい。   In addition, the resin (B) does not have a hydrophilic group such as an ionic bond or a (poly (oxyalkylene)) group unlike a surfactant generally used in a resist. When the resin (B) contains a hydrophilic polar group, the followability of immersion water tends to decrease, and therefore it is more preferable that the resin (B) does not have a polar group selected from a hydroxyl group, an alkylene glycol, and a sulfone group. . In addition, it is preferable not to have an ether group bonded to a carbon atom of the main chain through a linking group because hydrophilicity increases and immersion liquid followability deteriorates. On the other hand, an ether group directly bonded to a carbon atom of the main chain is preferable because a hydrophobic group may be expressed.

樹脂(B)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000
〜15,000、特に好ましくは3,000〜15,000である。
The weight average molecular weight of the resin (B) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000.
˜15,000, particularly preferably 3,000 to 15,000.

樹脂(B)は、残存モノマー量が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜5が好ましく、より好ましくは1〜3、更により好ましくは1〜1.5の範囲である。   Resin (B) preferably has a residual monomer amount of 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, and still more preferably 0 to 1% by mass. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 in terms of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is in the range of ~ 1.5.

ポジ型レジスト組成物中の樹脂(B)の添加量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましい。さらには、0.1〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜3.0質量%であり、さらに好ましくは0.3〜2.0質量%である。   The addition amount of the resin (B) in the positive resist composition is preferably 0.1 to 20% by mass, and preferably 0.1 to 10% by mass based on the total solid content of the resist composition. Is more preferable. Furthermore, it is preferable that it is 0.1-5 mass%, More preferably, it is 0.2-3.0 mass%, More preferably, it is 0.3-2.0 mass%.

樹脂(B)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することもできる。   Various commercially available products can be used as the resin (B), and the resin (B) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).

本発明のポジ型レジストは必要に応じてさらに、上記以外の樹脂、酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。   If necessary, the positive resist of the present invention may further include resins other than those mentioned above, acid-decomposable dissolution inhibiting compounds, dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, and compounds that promote solubility in a developer, etc. Can be contained.

本発明のポジ型レジストは上記成分を任意の溶剤に溶解させて調製する。溶剤としては、アルコール系、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲン化炭化水素系、環状ケトン系、環状エーテル系など任意のものを用いることができるが、好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。   The positive resist of the present invention is prepared by dissolving the above components in an arbitrary solvent. As the solvent, any of alcohols, ketones, ethers, esters, halogenated hydrocarbons, cyclic ketones, cyclic ethers and the like can be used. And a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher. Specifically, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid -2- (2-ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned.

溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが特に好ましい。
<第二のレジスト>
第二のレジストパターンを形成するのに用いられる第二のレジストとしては前記第一のレジストと同様のものを用いることができるが、第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性を同一にするという観点から、第二のレジストに用いる樹脂としては、第一のレジストに用いられる樹脂と実質同一なものが好ましい。さらに、種々の寸法や形状のパターンが存在する実際の半導体デバイスマスクに対して、第一のレジストと第二のレジストが実質的に同一性状のパターンを形成する為には、第一のレジストと第二のレジストが全く同一のレジストからなることが最も好ましい。
The solvent is particularly preferably a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
<Second resist>
As the second resist used to form the second resist pattern, the same one as the first resist can be used, but the dry etching resistance of the first resist pattern and the second resist pattern is improved. From the viewpoint of making them the same, the resin used for the second resist is preferably substantially the same as the resin used for the first resist. Furthermore, in order to form a substantially identical pattern between the first resist and the second resist with respect to an actual semiconductor device mask in which patterns of various sizes and shapes exist, Most preferably, the second resist is made of the same resist.

前記処理剤を作用させる際のプロセス条件を変化させることによっても一般式(1)で表される化合物を含む処理剤と第一のレジストとの酸または塩基触媒アミド化反応を制御することができる。   The acid or base catalyzed amidation reaction between the treatment agent containing the compound represented by the general formula (1) and the first resist can also be controlled by changing the process conditions when the treatment agent is allowed to act. .

以下、第一のレジストパターンの形成、第一のレジストパターンの化学処理によるフリージングおよび第二のレジストパターンの形成に用いられるプロセスについて説明する。
<第一のレジストパターンの形成>
本発明では第一のレジスト組成物を、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
Hereinafter, processes used for forming the first resist pattern, freezing by chemical treatment of the first resist pattern, and forming the second resist pattern will be described.
<Formation of first resist pattern>
In the present invention, the first resist composition is filtered and then applied onto a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

例えば、レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。   For example, a resist film is formed by applying and drying a resist composition on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate application method such as a spinner or a coater. .

レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。   Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.

反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。   As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.

[ドライ露光方式]
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
[Dry exposure method]
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.

活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光であり、具体的には、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子線が好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 1. Far-ultraviolet light having a wavelength of 200 nm, specifically, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm), and electron beam are preferable.

[液侵露光]
液侵露光する場合には、パターン形成のためマスクなどを通し、液浸水を介して前記レジスト膜を露光(液浸露光)する。たとえば、レジスト膜と光学レンズの間を液浸液で満たした状態で露光する。露光後、必要に応じて、レジスト膜を液浸液で洗浄する。続いて、好ましくはスピンを行い、液浸液を除去する。活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光であり、具体的には、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子線が好ましい。
[Immersion exposure]
In immersion exposure, the resist film is exposed (immersion exposure) through immersion water through a mask or the like for pattern formation. For example, the exposure is performed in a state where the space between the resist film and the optical lens is filled with the immersion liquid. After exposure, the resist film is washed with an immersion liquid as necessary. Subsequently, preferably, spinning is performed to remove the immersion liquid. Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 1. Far-ultraviolet light having a wavelength of 200 nm, specifically, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm), and electron beam are preferable.

液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。   The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.

液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。   The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.

また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。   Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.

液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。   When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is reduced and the surface activity is increased, so that the resist layer on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like.

レジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。   An immersion liquid poorly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”) may be provided between the resist film and the immersion liquid so that the resist film is not directly brought into contact with the immersion liquid. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.

トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが
好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。
From the viewpoint of 193 nm transparency, the topcoat is preferably a polymer that does not contain an aromatic, and specifically, a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, a polymethacrylic acid, a polyacrylic acid, a polyvinyl ether, a silicon-containing polymer, And fluorine-containing polymers.

トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。   When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist development process. The top coat is preferably acidic from the viewpoint of peeling with an alkali developer, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist.

前記、ドライ露光および液侵露光の後、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。   After the dry exposure and immersion exposure, preferably baking (heating) is performed, and development and rinsing are performed. Thereby, a good pattern can be obtained.

現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。   In the development step, an alkaline developer is used as follows. As an alkaline developer of the resist composition, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, etc. Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.

さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.

アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。   The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.

アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。   The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   As the rinsing liquid, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.

また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。   Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.

更に、リンス処理または超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うことができる。
<第一のレジストパターンの化学処理>
上記方法を用いて第一のレジストパターンを形成した後、本発明の処理剤を用いて第一のレジストパターンの化学処理を行う。
Further, after the rinsing process or the supercritical fluid process, a heat treatment can be performed to remove moisture remaining in the pattern.
<Chemical treatment of the first resist pattern>
After the first resist pattern is formed using the above method, the first resist pattern is chemically treated using the treating agent of the present invention.

化学処理の工程の流れは、まず、第一のレジストパターンに処理剤を浸透させ、次に浸透した処理剤とレジストパターン中に存在する樹脂との間に化学反応を起こさせ、必要に応じて基板上に残存する余剰の処理剤をリンスにより除去し、更に必要に応じてレジストパターン中に浸透したリンス液を除去する順序で行う。   The flow of the chemical treatment process is as follows. First, the treatment agent is infiltrated into the first resist pattern, and then a chemical reaction is caused between the infiltrated treatment agent and the resin present in the resist pattern. The surplus processing agent remaining on the substrate is removed by rinsing, and the rinsing liquid that has penetrated into the resist pattern is removed as necessary.

第一のレジストパターンに処理剤を浸透させる方法として、第一のレジストパターンが形成された基板を処理剤溶液に浸漬する方法や、第一のレジストパターンが形成された基板に処理剤溶液を塗布する方法が挙げられる。   As a method for infiltrating the treatment agent into the first resist pattern, a method in which the substrate on which the first resist pattern is formed is immersed in the treatment agent solution, or the treatment agent solution is applied to the substrate on which the first resist pattern is formed. The method of doing is mentioned.

第一のレジストパターンが形成された基板を処理剤溶液に浸漬する方法としては、処理剤溶液中に基板を浸漬する方法や、塗布装置上で処理剤溶液を基板上にパドル形成(液膜形成)する方法が挙げられる。   As a method of immersing the substrate on which the first resist pattern is formed in the treatment agent solution, a method of immersing the substrate in the treatment agent solution or paddle formation of the treatment agent solution on the substrate on the coating apparatus (liquid film formation) ).

処理剤溶液に基板を浸漬する場合には予め処理剤溶液を加熱しても良いが、処理剤溶液
が蒸発するのを防ぐ為、50℃以下で浸漬させることが好ましい。最も好ましくは、処理剤溶液の温度を20℃から25℃の範囲にして浸漬させる。
When the substrate is immersed in the treatment agent solution, the treatment agent solution may be heated in advance. However, in order to prevent the treatment agent solution from evaporating, it is preferable to immerse the substrate at 50 ° C. or lower. Most preferably, the treatment solution is immersed in a temperature range of 20 ° C to 25 ° C.

処理剤溶液に浸漬させる場合の浸漬時間は、処理剤を第一のレジストパターン中に浸透させるために、長時間である方が好ましいが、工程のスループットを考慮すると、20秒以上120秒以下であることが好ましく、30秒以上90秒以下であることが更に好ましく、30秒以上60秒以下であることが更に好ましい。   The immersion time in the case of immersing in the treatment agent solution is preferably a long time in order to allow the treatment agent to penetrate into the first resist pattern, but in consideration of the throughput of the process, it is 20 seconds or more and 120 seconds or less. It is preferably 30 seconds or more and 90 seconds or less, more preferably 30 seconds or more and 60 seconds or less.

処理剤溶液を第一のレジストパターンが形成された基板に塗布させる方法としては、塗布装置上で処理剤溶液を塗布する方法が挙げられる。   Examples of the method for applying the treatment agent solution to the substrate on which the first resist pattern is formed include a method of applying the treatment agent solution on a coating apparatus.

処理剤溶液を基板上に塗布する場合の温度は、室温から処理剤溶液が蒸発しない温度であれば良いが、20℃から25℃で塗布することが好ましい。   The temperature for applying the treatment agent solution on the substrate may be any temperature at which the treatment agent solution does not evaporate from room temperature, but is preferably applied at 20 to 25 ° C.

塗布の方法としては、例えばスピン塗布が挙げられる。   Examples of the coating method include spin coating.

スピン塗布の場合、基板を回転させながら処理剤溶液をノズルから吐出させるが、その際の基板の回転数は、50rpmから2000rpmが好ましく、100rpmから1500rpmが更に好ましく、最も好ましいのは100rpmから1000rpmであ
る。また、スピン塗布時の処理剤溶液の吐出速度は0.2cc/秒以上10cc/秒以下であることが好ましく、0.5cc/秒以上5cc/秒以下であることが更に好ましく、最も好ましい範囲は0.7cc/秒以上3cc/秒以下である。また、スピン塗布時の処理剤溶液の吐出時間は20秒以上120秒以下であることが好ましく、30秒以上90秒以下であることが更に好ましく、最も好ましい範囲は30秒以上60秒以下であり、処理剤溶液を吐出している間は基板が前記回転数で回転しつづけていることが好ましい。
In the case of spin coating, the processing agent solution is ejected from the nozzle while rotating the substrate. In this case, the rotation speed of the substrate is preferably 50 rpm to 2000 rpm, more preferably 100 rpm to 1500 rpm, and most preferably 100 rpm to 1000 rpm. is there. Further, the discharge rate of the treatment agent solution at the time of spin coating is preferably 0.2 cc / second to 10 cc / second, more preferably 0.5 cc / second to 5 cc / second, and the most preferable range is It is 0.7 cc / second or more and 3 cc / second or less. Further, the discharge time of the treating agent solution at the time of spin coating is preferably 20 seconds or longer and 120 seconds or shorter, more preferably 30 seconds or longer and 90 seconds or shorter, and the most preferable range is 30 seconds or longer and 60 seconds or shorter. It is preferable that the substrate keeps rotating at the rotation speed while the treatment agent solution is being discharged.

処理剤溶液に基板を浸漬する場合、処理剤溶液を基板に塗布する場合の何れでも、基板上に残存する余剰な処理剤溶液を除去するために、基板を回転させて処理剤溶液を振り切ることが好ましく、振り切る場合の基板の回転数は1000rpm以上が好ましく、また、その際の回転時間は10秒以上であることが好ましい。   In either case of immersing the substrate in the treatment agent solution or applying the treatment agent solution to the substrate, the substrate is rotated to shake off the treatment agent solution in order to remove the excess treatment agent solution remaining on the substrate. Preferably, the number of rotations of the substrate when shaken off is preferably 1000 rpm or more, and the rotation time at that time is preferably 10 seconds or more.

浸透した処理剤とレジストパターン中に存在する樹脂との間の化学反応は室温でも進行するが、一般に加熱することで反応効率が向上する。塗布・現像装置に一般的に付随しているホットプレートを用いることは、本化学処理の工程が全て塗布現像装置内で行うことができるため好ましい。   The chemical reaction between the permeating treatment agent and the resin present in the resist pattern proceeds even at room temperature, but generally the reaction efficiency is improved by heating. It is preferable to use a hot plate generally associated with the coating / developing apparatus because all the chemical treatment steps can be performed in the coating / developing apparatus.

加熱温度は、温度が低すぎると化学反応が十分に進行せず、温度が高すぎる場合にはレジストパターンが変形する恐れがあるため、60℃以上200℃以下であることが好ましく、80℃以上180℃以下であることが更に好ましく、最も好ましくは、100℃以上160℃以下である。加熱時間は、短すぎると化学反応が十分に進行せず、長すぎると工程のスループットに影響を与えるため、30秒以上120秒以下であることが好ましく、40秒以上100秒以下であることが更に好ましい。   When the temperature is too low, the chemical reaction does not proceed sufficiently, and when the temperature is too high, the resist pattern may be deformed. The temperature is more preferably 180 ° C. or lower, and most preferably 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. If the heating time is too short, the chemical reaction does not proceed sufficiently. If the heating time is too long, the throughput of the process is affected. Therefore, the heating time is preferably 30 seconds to 120 seconds, and preferably 40 seconds to 100 seconds. Further preferred.

加熱工程後、基板を室温まで冷却して次の工程に進めることが好ましい。   After the heating step, it is preferable to cool the substrate to room temperature and proceed to the next step.

基板上に残存する余剰の処理剤溶液をリンスにより除去する方法としては、塗布装置を用いて基板を回転させながらリンス液を吐出する方法が挙げられる。   As a method of removing the surplus treating agent solution remaining on the substrate by rinsing, there is a method of discharging a rinsing liquid while rotating the substrate using a coating apparatus.

リンス液には、処理剤溶液に用いられている溶剤を用いることが好ましいが、第一のレジストパターンを溶解しない溶剤であればいずれを用いても良い。   Although it is preferable to use the solvent used for the treating agent solution for the rinsing liquid, any solvent may be used as long as it does not dissolve the first resist pattern.

リンスする場合の基板の回転数は、50rpmから2000rpmが好ましく、100rpmから1500rpmが更に好ましく、最も好ましくは100rpmから1000rpmである。また、リンス時のリンス液の吐出速度は0.2cc/秒以上10cc/秒以下であることが好ましく、0.5cc/秒以上5cc/秒以下であることが更に好ましく、最も好ましい範囲は0.7cc/秒以上3cc/秒以下である。また、リンス時のリンス液の吐出時間は20秒以上120秒以下であることが好ましく、30秒以上90秒以下であることが更に好ましく、最も好ましい範囲は30秒以上60秒以下であり、リンス液を吐出している間は基板が前記回転数で回転しつづけていることが好ましい。   The number of rotations of the substrate in the case of rinsing is preferably 50 rpm to 2000 rpm, more preferably 100 rpm to 1500 rpm, and most preferably 100 rpm to 1000 rpm. The rinsing liquid discharge speed during rinsing is preferably 0.2 cc / sec or more and 10 cc / sec or less, more preferably 0.5 cc / sec or more and 5 cc / sec or less, and the most preferable range is 0.00. 7 cc / second or more and 3 cc / second or less. The rinsing liquid discharge time during rinsing is preferably 20 seconds or longer and 120 seconds or shorter, more preferably 30 seconds or longer and 90 seconds or shorter, and the most preferable range is 30 seconds or longer and 60 seconds or shorter. It is preferable that the substrate continues to rotate at the rotation speed while the liquid is being discharged.

リンス後、基板上に残存する余剰なリンス液を除去するために、基板を回転させて処理剤溶液を振り切ることが好ましく、振り切る場合の基板の回転数は1000rpm以上が好ましく、回転させる時間は10秒以上であることが好ましい。   After the rinsing, in order to remove the excess rinsing liquid remaining on the substrate, it is preferable to rotate the substrate and shake off the treatment agent solution. In this case, the rotation speed of the substrate is preferably 1000 rpm or more, and the rotation time is 10 It is preferable that it is more than second.

レジストパターン中に浸透したリンス液を除去する方法としては、加熱が挙げられる。   An example of a method for removing the rinse liquid that has permeated into the resist pattern is heating.

塗布・現像装置に一般的に付随しているホットプレートを用いることは、本化学処理の工程が全て塗布現像装置内で行うことができるため好ましい。   It is preferable to use a hot plate generally associated with the coating / developing apparatus because all the chemical treatment steps can be performed in the coating / developing apparatus.

加熱温度は、温度が低すぎると除去が十分に進行せず、温度が高すぎる場合にはレジストパターンが変形する恐れがあるため、60℃以上200℃以下であることが好ましく、更に好ましくは80℃以上180℃以下であり、最も好ましくは100℃以上160℃以下である。   The heating temperature is preferably 60 ° C. or more and 200 ° C. or less, more preferably 80 ° C., since removal does not proceed sufficiently if the temperature is too low, and the resist pattern may be deformed if the temperature is too high. It is 100 degreeC or more and 160 degrees C or less most preferably.

また、化学処理を効率化させる目的で、第一のレジストパターン形成後、第一のレジストパターンを、マスクを介せずに露光させ、更に加熱して化学反応の拠点となるカルボン酸を発生させても良い。   Also, for the purpose of improving the efficiency of chemical treatment, after forming the first resist pattern, the first resist pattern is exposed without passing through a mask, and further heated to generate a carboxylic acid that serves as a base for chemical reaction. May be.

この場合の露光光源は、第一のレジストパターンを形成する際に用いた露光光源であることが最も好ましいが、第一のレジストパターン中に存在する光酸発生剤が分解して酸が発生するような露光光源であればいずれの露光光源を用いても良い。   The exposure light source in this case is most preferably the exposure light source used when forming the first resist pattern, but the photoacid generator present in the first resist pattern is decomposed to generate an acid. Any exposure light source may be used as long as it is such an exposure light source.

露光量は光酸発生剤が分解できる量であれば特に限定されないが、5から20mJ/cmの間が好ましい。 The exposure amount is not particularly limited as long as the photoacid generator can be decomposed, but is preferably between 5 and 20 mJ / cm 2 .

露光後に加熱する温度は、温度が低すぎるとカルボン酸発生が十分に進行せず、温度が高すぎる場合にはレジストパターンが変形する恐れがあるため、50℃以上150℃以下が好ましく、60℃以上140℃以下が更に好ましく、最も好ましい範囲は80℃以上130℃以下である。
<第二のレジストパターンの形成>
本発明では、第二のレジスト組成物をフィルター濾過した後、既に化学処理されている第一のレジストパターンが形成されている基板上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
The heating temperature after the exposure is preferably 50 ° C. or more and 150 ° C. or less because the carboxylic acid generation does not proceed sufficiently if the temperature is too low, and the resist pattern may be deformed if the temperature is too high. The temperature is more preferably 140 ° C. or lower and the most preferable range is 80 ° C. or higher and 130 ° C. or lower.
<Formation of second resist pattern>
In the present invention, the second resist composition is filtered and then applied to a substrate on which a first resist pattern that has already been chemically treated is formed. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

塗布の方法としては第一のレジストパターンの形成時と同様、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。塗布後のレジストパターンは、第一のレジストパターンと同様の工程および手法を用いて形成することができる。   As for the application method, as in the formation of the first resist pattern, the resist film is formed by applying and drying by an appropriate application method such as a spinner or a coater. The resist pattern after coating can be formed using the same process and method as the first resist pattern.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

用いた樹脂の構造を以下に示す。   The structure of the resin used is shown below.

Figure 2008268742
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Figure 2008268742
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Figure 2008268742
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<樹脂1の合成>
窒素気流下、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤20gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した(溶剤1)。ブチロラクトンメタクリレート、ヒドロキシアダマンタンメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレートをモル比50/10/40の割合でプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤に溶解し、22質量%のモノマー溶液(200g)を調製した。更に、開始剤V−601(和光純薬工業(株)製)をモノマーに対し8mol%を加え、溶解させた溶液を、(溶剤1)に対して6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン1800ml/酢酸エチル200mlに注ぎ、析出した紛体をろ取、乾燥すると、樹脂(B1)が37g得られた。得られた樹脂(1)の重量平均分子量は、8800、分散度(Mw/Mn)は、1.8であった。
<Synthesis of Resin 1>
Under a nitrogen stream, 20 g of a 6/4 (mass ratio) mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. (solvent 1). Butyrolactone methacrylate, hydroxyadamantane methacrylate and 2-methyl-2-adamantyl methacrylate are dissolved in a mixed solvent of 6/4 (mass ratio) of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether at a molar ratio of 50/10/40. A 22 mass% monomer solution (200 g) was prepared. Furthermore, 8 mol% of initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the monomer, and the dissolved solution was added dropwise to (solvent 1) over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then poured into 1800 ml of hexane / 200 ml of ethyl acetate, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 37 g of Resin (B1). The obtained resin (1) had a weight average molecular weight of 8,800 and a dispersity (Mw / Mn) of 1.8.

同様にして、樹脂(2)、(3)、(4)、(5)および(PO−A)を合成した。   Similarly, resins (2), (3), (4), (5) and (PO-A) were synthesized.

以下、各表における略号は次の通りである。   Hereinafter, the abbreviations in each table are as follows.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

〔塩基性化合物〕
TPI:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
DPA:2,6−ジイソプロピルフェニルアルコール
PBI:2−フェニルベンゾイミダゾール
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A2:γ−ブチロラクトン
A3:シクロヘキサノン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
B2:乳酸エチル
C1:tert−ブタノール
C2:2,3−ジメチル−2−ペンタノール
C3:パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン
C4:パーフルオロヘキサン
C5:デカン
C6:オクタン
[レジストの調製]
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度5.8質量%の溶
液を調製し、これを0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。尚、表2における各成分について、複数使用した場合の比は質量比である。
[Basic compounds]
TPI: 2,4,5-triphenylimidazole PEA: N-phenyldiethanolamine DPA: 2,6-diisopropylphenyl alcohol PBI: 2-phenylbenzimidazole
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: γ-butyrolactone A3: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate C1: Tert-butanol C2: 2,3-dimethyl-2-pentanol C3: Perfluoro-2-butyl Tetrahydrofuran C4: Perfluorohexane C5: Decane C6: Octane
[Preparation of resist]
The components shown in Table 2 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 5.8% by mass, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution. In addition, about each component in Table 2, the ratio at the time of using multiple is a mass ratio.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

〔処理剤〕 〔Processing agent〕

Figure 2008268742
Figure 2008268742

Figure 2008268742
Figure 2008268742

FG−03は、Bull. Soc.Chim. Fr.; 1959; 952, 956に記載の方法で合成を行った。   FG-03 was synthesized by the method described in Bull. Soc. Chim. Fr .; 1959; 952, 956.

FG−05は、Chimia; 13; 1959; 105に記載の方法で合成を行った。   FG-05 was synthesized by the method described in Chimia; 13; 1959; 105.

FG−09は、J. Med. Chem.; EN; 27; 8; 1984; 1083-1089に記載の方法で合成を行った。   FG-09 was synthesized by the method described in J. Med. Chem .; EN; 27; 8; 1984; 1083-1089.

FG−10は、J. Am. Chem. Soc.; 67; 1945; 933, 936に記載の方法で合成を行った。   FG-10 was synthesized by the method described in J. Am. Chem. Soc .; 67; 1945; 933, 936.

他は、市販品(東京化成株式会社、シグマ−アルドリッチ株式会社からの市販品)を用いた。
〔添加剤〕
Others used commercial products (commercial products from Tokyo Kasei Co., Ltd., Sigma-Aldrich Co., Ltd.).
〔Additive〕

Figure 2008268742
Figure 2008268742

[フリージング処理剤の調製]
下記表3に示す成分を溶剤に溶解させ、得たフリージング処理剤を0.1μmのポリエ
チレンフィルターで濾過してフリージング処理剤を調製した。
[Preparation of freezing treatment]
The components shown in Table 3 below were dissolved in a solvent, and the obtained freezing treatment agent was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a freezing treatment agent.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

調製した処理剤溶液およびポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価に用いた。
<評価方法>
<ArFドライ露光>
以下、図1を用いて、フリージング処理を施したパターン形成方法について説明する。図1の(a):
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜4を形成した。その上に調製した第一のポジ型レジスト組成物を塗布し、115℃で、60秒間ベークを行い、160nmの第一のレジスト膜1を形成した。
図1の(b)、(c):
レジスト膜1の塗布されたウェハを、露光マスクm1を介してArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75)を用いてパターン露光した。その後115℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してピッチ180nm線幅90nmの第一のレジストパターン1aおよび1a’を得た。
図1の(d)、(e):
続いて、第一のレジストパターンの内1a’部分を全面露光するように、マスクm2を介して前記ArFエキシマレーザースキャナーによる露光を30mJ/cmの露光量で行った。その後115℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して、レジストパターン1a’部分のレジスト膜を完全に除去し、有機反射防止膜を塗布したウェハ上に第一のレジストパターン1aだけが残るようにした。
図1の(f)〜(h):
続いて第一のレジストパターン1aが残存しているウェハを500rpmで回転させながら、処理剤3を2cc/secの流量で60秒間ノズルnから吐出させ、その後2000rpmで60秒間回転させ、処理剤を完全に振り切った。次に130℃で、90秒間ベークを行い反応を進行させた後、ウェハを室温まで冷却し、2−ヘプタノールで20秒間
リンスを行い、処理剤によるフリージング処理を施した第一のパターン1bを形成した。
図1の(j):
処理を施した第一のレジストパターン1bが存在するウエハに、調製した第二のポジ型レジスト組成物を塗布し、115℃で、60秒間ベークを行い、160nmの第二のレジスト膜2を形成した。得られたウエハのうち、第一のレジストパターン1bが存在していない部分に、ピッチ180nm、線幅90nmのマスクm3を介し、前記ArFエキシマレーザースキャナーを用いてパターン露光した。
図1の(k)、(l):
続いて、第二のレジスト膜のみから成る部分を遮光したマスクm4を介して、第一のレジストパターン1bおよび第2のレジスト膜2が混在している部分を前記ArFエキシマレーザースキャナーにより30mJ/cmの露光量で露光し、その後115℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。このようにして、マスクm3を介して露光したレジスト膜2の露光部分および第一のレジストパターン1bが存在している部分の第二のレジスト膜2を完全に除去して、第二のレジストパターン2aの形成をおこない、さらには、第一のレジストパターン1bを露出させた。このようにして、第一のレジストパターン1bと第二のレジストパターン2aがピッチ180nm線幅90nmでウェハ上に整列したパターンを形成した。
The prepared treating agent solution and positive resist solution were used for evaluation by the following method.
<Evaluation method>
<ArF dry exposure>
Hereinafter, a pattern forming method subjected to a freezing process will be described with reference to FIG. FIG. 1A:
An organic antireflection film ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film 4. The first positive resist composition prepared thereon was applied and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a first resist film 1 having a thickness of 160 nm.
(B) and (c) of FIG.
The wafer coated with the resist film 1 was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, manufactured by ASML, NA0.75) through an exposure mask m1. After heating at 115 ° C. for 60 seconds, developing with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38% by mass) for 30 seconds, rinsing with pure water, spin drying, and a first 180 nm line width 90 nm first pitch. Resist patterns 1a and 1a ′ were obtained.
FIG. 1 (d), (e):
Subsequently, exposure with the ArF excimer laser scanner was performed at an exposure amount of 30 mJ / cm 2 through a mask m2 so that the entire surface of the first resist pattern 1a ′ was exposed. After heating at 115 ° C. for 60 seconds, developing with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, spin drying, and resist film of resist pattern 1a ′ Was completely removed so that only the first resist pattern 1a remained on the wafer coated with the organic antireflection film.
(F) to (h) in FIG.
Subsequently, while rotating the wafer on which the first resist pattern 1a remains at 500 rpm, the processing agent 3 is discharged from the nozzle n at a flow rate of 2 cc / sec for 60 seconds, and then rotated at 2000 rpm for 60 seconds. Completely shaken out. Next, after baking at 130 ° C. for 90 seconds to advance the reaction, the wafer is cooled to room temperature, rinsed with 2-heptanol for 20 seconds, and a first pattern 1b subjected to a freezing treatment with a processing agent is formed. did.
(J) in FIG.
The prepared second positive resist composition is applied to the wafer having the processed first resist pattern 1b and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a second resist film 2 of 160 nm. did. Of the obtained wafer, a portion where the first resist pattern 1b did not exist was subjected to pattern exposure using the ArF excimer laser scanner through a mask m3 having a pitch of 180 nm and a line width of 90 nm.
FIG. 1 (k), (l):
Subsequently, a portion where the first resist pattern 1b and the second resist film 2 are mixed is 30 mJ / cm by means of the ArF excimer laser scanner through a mask m4 which shields the portion consisting only of the second resist film. The film was exposed to an exposure amount of 2 , and then heated at 115 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and then spin-dried. In this way, the exposed portion of the resist film 2 exposed through the mask m3 and the portion of the second resist film 2 where the first resist pattern 1b exists are completely removed, and the second resist pattern is removed. 2a was formed and the first resist pattern 1b was exposed. In this way, a pattern in which the first resist pattern 1b and the second resist pattern 2a were aligned on the wafer with a pitch of 180 nm and a line width of 90 nm was formed.

<ArF液浸露光>
液浸液として純水を用い、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.85のレンズが装備されたASML社製のPAS5500/1250iを用い、パターン寸法をピッチ130nm、線幅65nmに変更し、膜厚を120nmに変更した以外は上記“ArFドライ露光”に示した方法と同様の手法を用いてパターンを形成した。
<ArF immersion exposure>
Pure water was used as the immersion liquid, PAS5500 / 1250i manufactured by ASML equipped with a lens of NA 0.85 was used as an ArF excimer laser scanner, the pattern dimensions were changed to a pitch of 130 nm, a line width of 65 nm, and a film thickness of 120 nm. A pattern was formed using the same method as that shown in the above-mentioned “ArF dry exposure” except for the above.

上記組成物および方法により得られた結果を表4及び5に示した。   The results obtained by the above composition and method are shown in Tables 4 and 5.

表4及び5中の用語を、図1を参照しながら、説明を行う。   The terms in Tables 4 and 5 will be described with reference to FIG.

処理前後の寸法変動比とは、第一のレジストパターン(1a)と表面処理後の該パターン(1b)の寸法変動を比率で表したものである(1b/1a×100(%))。表面処理前
後でレジストパターンの寸法変動が起こらないことが好ましいため、比率は100%に近い程好ましい。
The dimensional variation ratio before and after the treatment is a ratio of the dimensional variation between the first resist pattern (1a) and the pattern (1b) after the surface treatment (1b / 1a × 100 (%)). Since it is preferable that the resist pattern does not vary before and after the surface treatment, the ratio is preferably closer to 100%.

仕上がり寸法比とは、第一のレジストパターン(1c)と第二のレジストパターン(2a)の仕上がり寸法を比率で表したものである(2a/1c×100(%))。第一のレジストパ
ターンと第二のレジストパターン寸法が等しいことが好ましいため、比率は100%に近い程好ましい。
The finished dimension ratio is the ratio of the finished dimensions of the first resist pattern (1c) and the second resist pattern (2a) (2a / 1c × 100 (%)). Since the first resist pattern and the second resist pattern are preferably equal in size, the ratio is preferably as close to 100%.

パターン高さ比とは、第一のレジストパターン(1c)と第二のレジストパターン(2a)のパターン高さを比率で表したものである(2a/1c×100(%))。第一のレジストパ
ターンと第二のレジストパターンの高さが等しいことが好ましいため、比率は100%に近い程好ましい。
The pattern height ratio is the ratio of the pattern heights of the first resist pattern (1c) and the second resist pattern (2a) (2a / 1c × 100 (%)). Since the heights of the first resist pattern and the second resist pattern are preferably equal, the ratio is preferably as close to 100%.

エッチング速度比とは、第一のレジストパターン(1c)と第二のレジストパターン(2
a)のパターンエッチング速度を比率で表したものである(2a/1c×100(%))。第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのエッチング速度が等しいことが好ましいため、比率は100%に近い程好ましい。
The etching rate ratio means that the first resist pattern (1c) and the second resist pattern (2
The pattern etching rate of a) is expressed as a ratio (2a / 1c × 100 (%)). Since it is preferable that the etching rates of the first resist pattern and the second resist pattern are equal, the ratio is preferably closer to 100%.

ドライ露光方式による評価結果を表4に示し、液侵露光方式による評価結果を表5に示す。なお、表4及び5において、*は処理剤による処理後にパターン1aが完全に消失してしまったことを示す。   The evaluation results by the dry exposure method are shown in Table 4, and the evaluation results by the immersion exposure method are shown in Table 5. In Tables 4 and 5, * indicates that the pattern 1a has completely disappeared after treatment with the treating agent.

Figure 2008268742
Figure 2008268742

Figure 2008268742
Figure 2008268742

(パターン寸法の計測)
上記方法により作成したレジストパターンの寸法を測長用走査型電子顕微鏡(SEM, (株)日立製作所製S−9380II)を用いて計測した。
(パターン高さの計測)
上記方法により作成したレジストパターンの高さをSEM(株)日立製作所S−4800)により計測した。
(ドライエッチング耐性の評価)
ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコンウエハー上に前記と同様にして調製した各レジスト組成物をスピンコーター塗布し、115℃で、60秒間ベークを行い、膜厚200nmのレジスト膜を形成させた。このレジスト膜に対し、アルバック製平行平板型リアクティブイオンエッチング装置を用い、エッチングガスを酸素とし、圧力20ミリトール、印加パワー100mW/cm3の条件でエッチング処理した。膜厚変化からレジスト膜のエッチング速度を求めた。エッチング速度の算出を処理剤によるフリージング処理を行った場合のレジスト膜と行わない場合のレジスト膜とで計算し、最終的にはそのエッチング速度比(処理後/処理前のエッチング速度)として算出した。
(Measurement of pattern dimensions)
The dimension of the resist pattern created by the above method was measured using a scanning electron microscope for length measurement (SEM, S-9380II manufactured by Hitachi, Ltd.).
(Measurement of pattern height)
The height of the resist pattern created by the above method was measured by SEM Hitachi Ltd. S-4800.
(Evaluation of dry etching resistance)
Each resist composition prepared in the same manner as described above was applied onto a silicon wafer subjected to hexamethyldisilazane treatment by spin coating, and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm. The resist film was etched using an ULVAC parallel plate type reactive ion etching apparatus under the conditions of an etching gas of oxygen, a pressure of 20 mTorr, and an applied power of 100 mW / cm 3 . The etching rate of the resist film was determined from the change in film thickness. The etching rate was calculated for the resist film with and without the freezing treatment using the treatment agent, and finally calculated as the etching rate ratio (after treatment / before treatment). .

表4及び5の結果から、本発明のパターン形成用処理剤は、ArFドライ露光およびArF液浸露光による特性評価において、該処理剤を用いない比較例と比べて、
(i)第一のレジストパターンが第二のレジスト液に溶解しない。
From the results of Tables 4 and 5, the treatment agent for pattern formation of the present invention was compared with a comparative example in which the treatment agent was not used in the characteristic evaluation by ArF dry exposure and ArF immersion exposure.
(I) The first resist pattern does not dissolve in the second resist solution.

(ii)第一のレジストパターンの寸法変動が大幅に抑制された結果、
第一のレジストパターンと第二のレジストパターンを同一寸法で形成できる。
(Ii) As a result of greatly suppressing the dimensional variation of the first resist pattern,
The first resist pattern and the second resist pattern can be formed with the same dimensions.

(iii)第一のレジストを塗布した膜と第二のレジスト塗布膜のドライエッチング
耐性が同じである。
(Iii) Dry etching of the first resist-coated film and the second resist-coated film
The tolerance is the same.

このように、本発明のパターン形成用処理剤は、フリージングプロセスにおいて要求される特性を全て満たすようにレジストパターンに対して作用する。このように、本発明のパターン形成用処理剤は、フリージングプロセスにおいて優れたパターン形成性を示すことが明らかである。   Thus, the pattern forming treatment agent of the present invention acts on the resist pattern so as to satisfy all the characteristics required in the freezing process. Thus, it is clear that the processing agent for pattern formation of the present invention exhibits excellent pattern forming properties in the freezing process.

フリージングプロセスを用いたパターン形成方法の概略図である。It is the schematic of the pattern formation method using a freezing process.

符号の説明Explanation of symbols

1:レジスト1
1a:レジスト1を用いて形成したパターン,
1b:処理剤で処理後のレジストパターン1a
2:レジスト2
2a:レジスト2を用いて形成したパターン
3:処理剤
4:半導体基板(反射防止膜層を含む)
m:露光マスク
m1〜m4はそれぞれの工程で使用するマスクを表す
n:吐出ノズル
1: Resist 1
1a: pattern formed using resist 1;
1b: Resist pattern 1a after treatment with a treating agent
2: Resist 2
2a: Pattern formed using resist 2 3: Treatment agent 4: Semiconductor substrate (including antireflection film layer)
m: exposure mask m1 to m4 represent masks used in each process n: discharge nozzle

Claims (5)

第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し第二のレジストパターンを形成する前工程に用いられる表面処理剤であって、該表面処理剤として、式(1)で表される化合物を含有することを特徴とするレジストパターン形成用表面処理剤。
Figure 2008268742
式(1)において、Aは置換基を有していても良い芳香族環を表す。
Rは、水素原子、単結合、または、n価の有機基を表す。
nは1〜8の整数を表す。ただし、Rが水素原子のとき、nは1であり、Rが単結合のとき、nは2である。
Xはアミノ基またはヒドロキシ基を表す。
After the first resist pattern is formed on the first resist film, the second resist film is formed on the first resist pattern, and the surface treatment agent used in the previous step for forming the second resist pattern is used. A resist pattern forming surface treatment agent comprising a compound represented by the formula (1) as the surface treatment agent.
Figure 2008268742
In the formula (1), A represents an aromatic ring which may have a substituent.
R represents a hydrogen atom, a single bond, or an n-valent organic group.
n represents an integer of 1 to 8. However, when R is a hydrogen atom, n is 1, and when R is a single bond, n is 2.
X represents an amino group or a hydroxy group.
式(1)で表される化合物が、X及び−NH2基が、それぞれ、Aとしての芳香族環を構成する、隣接している炭素原子に直接結合している化合物であることを特徴とする請求項1に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。 The compound represented by the formula (1) is a compound in which the X and —NH 2 groups are each directly bonded to adjacent carbon atoms constituting the aromatic ring as A, The surface treating agent for forming a resist pattern according to claim 1. 式(1)で表される化合物が、nが2以上である化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   The surface treatment agent for forming a resist pattern according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the formula (1) is a compound in which n is 2 or more. アルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   The surface treatment agent for forming a resist pattern according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one organic solvent selected from an alcohol solvent, a fluorocarbon solvent, and a saturated hydrocarbon solvent. . 第一のレジスト組成物を用いて第一のレジストパターン形成する工程と、該レジストパターンを請求項1〜4のいずれかに記載の処理剤で処理する工程と、該第一のレジストパターン上に第二のレジスト組成物を用いて第二のレジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とするレジストパターン形成方法。   A step of forming a first resist pattern using the first resist composition, a step of treating the resist pattern with the treating agent according to any one of claims 1 to 4, and on the first resist pattern Forming a second resist pattern using the second resist composition. A method for forming a resist pattern, comprising:
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