JP2009088135A - Resist pattern forming method - Google Patents

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Makiko Irie
真樹子 入江
Takeshi Iwai
武 岩井
Kazuyoshi Fujita
和喜 藤田
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel pattern forming method capable of decreasing the number of steps of a double patterning method. <P>SOLUTION: A resist pattern forming method includes: forming a fist resist film by coating a base with a first positive type resist composition; forming a second resist film by coating the first resist film with a second positive resist composition; selectively exposing the second resist film with a light exposure (Dose<SB>2</SB>) smaller than the smallest light exposure (Eth<SB>1</SB>) of the first resist film and larger than the smallest light exposure (Eth<SB>2</SB>) of the second resist film; forming a rough pattern of the second resist film through development; exposing the first resist film through the rough pattern with a light exposure (Dose<SB>1</SB>) larger than the smallest light exposure (Eth<SB>1</SB>) of the first resist film; and performing development and removing the rough pattern to form a close pattern of the first resist film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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

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

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

解像性の更なる向上のための手法の1つとして、露光機の対物レンズと試料との間に、空気よりも高屈折率の液体(液浸媒体)を介在させて露光(浸漬露光)を行うリソグラフィー法、所謂、液浸リソグラフィー(Liquid Immersion Lithography。以下、液浸露光ということがある。)が知られている(たとえば非特許文献1参照)。
液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を応用して行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
As one of the techniques for further improving the resolution, exposure (immersion exposure) is performed by interposing a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the objective lens of the exposure machine and the sample. A so-called liquid immersion lithography (hereinafter sometimes referred to as liquid immersion exposure) is known (for example, see Non-Patent Document 1).
According to immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when using a light source with a shorter wavelength or using a high NA lens can be achieved, and the depth of focus can be reduced. It is said that there is no decline. In addition, immersion exposure can be performed by applying an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention.
Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently being studied. Currently, as an immersion exposure technique, a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.

最近、新しく提案されているリソグラフィー技術の1つとして、パターニングを2回以上行ってパターンを形成するダブルパターニング法がある(たとえば非特許文献2〜3参照)。このダブルパターニング法によれば、1回のパターニングで形成されるパターンよりも微細なパターンが形成できるとされている。たとえば非特許文献2には、図2に示すような方法が記載されている。
すなわち、まず、図2(a)に示すように、基板101と下層膜102とハードマスク103とが積層された積層体を用意する。次に、ハードマスク103上にレジスト膜を設け、該レジスト膜を、図2(b)に示すように、マスク105を介して選択的に露光し、現像することにより、スペース幅d/4のトレンチパターンが複数、ピッチで配置されたレジストパターン104を形成する。次に、レジストパターン104をマスクとしてハードマスク103のエッチングを行った後、残ったレジストパターン104を除去する。これにより、図2(c)に示すように、レジストパターンが転写されたハードマスク103’が得られる。次に、図2(d)に示すように、マスク105の位置をシフトさせ、また、ハードマスク103’上にレジスト材料を塗布することにより、ハードマスク103’内の空隙を充填する、ハードマスク103’の厚さよりも厚い膜厚のレジスト膜を形成する。そして、該レジスト膜を、シフトさせたマスク105を介して選択的に露光し、現像してレジストパターン106を形成する。次に、レジストパターン106をマスクとしてハードマスク103’のエッチングを行った後、残ったレジストパターン106を除去する。これにより、図2(e)に示すように、スペース幅d/4のトレンチパターンが複数、ピッチd/2で配置されたパターンが転写されたハードマスク103”が得られる。そして、ハードマスク103”をマスクとしてエッチングを行うことにより、下層膜102にハードマスク103”のパターンが転写され、使用したマスク105の1/2のピッチのパターン102’が形成される。
このように、ダブルパターニング法によれば、同じ露光波長の光源を用いても、また、同じレジスト組成物を用いても、より高解像性のレジストパターンを形成することが可能である。また、ダブルパターニング法は、既存の露光装置を用いて行うことができる。
特開2003−241385号公報 プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE)、第5754巻,第119−128頁(2005年). プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE)第5256巻、第985〜994頁(2003年). プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE)第6153巻、第615301−1〜19頁(2006年).
Recently, as one of newly proposed lithography techniques, there is a double patterning method in which patterning is performed twice or more (see, for example, Non-Patent Documents 2 to 3). According to this double patterning method, it is supposed that a pattern finer than a pattern formed by one patterning can be formed. For example, Non-Patent Document 2 describes a method as shown in FIG.
That is, first, as shown in FIG. 2A, a laminate in which a substrate 101, a lower layer film 102, and a hard mask 103 are laminated is prepared. Next, a resist film is provided on the hard mask 103, and the resist film is selectively exposed through the mask 105 and developed as shown in FIG. A resist pattern 104 having a plurality of trench patterns arranged at a pitch is formed. Next, after the hard mask 103 is etched using the resist pattern 104 as a mask, the remaining resist pattern 104 is removed. As a result, as shown in FIG. 2C, a hard mask 103 ′ to which the resist pattern is transferred is obtained. Next, as shown in FIG. 2D, the position of the mask 105 is shifted, and a resist material is applied onto the hard mask 103 ′ to fill the voids in the hard mask 103 ′. A resist film having a thickness greater than that of 103 ′ is formed. Then, the resist film is selectively exposed through the shifted mask 105 and developed to form a resist pattern 106. Next, after etching the hard mask 103 ′ using the resist pattern 106 as a mask, the remaining resist pattern 106 is removed. As a result, as shown in FIG. 2E, a hard mask 103 ″ to which a pattern in which a plurality of trench patterns having a space width d / 4 are arranged at a pitch d / 2 is transferred is obtained. By etching using “as a mask, the pattern of the hard mask 103” is transferred to the lower layer film 102, and a pattern 102 ′ having a half pitch of the used mask 105 is formed.
As described above, according to the double patterning method, it is possible to form a resist pattern with higher resolution even when using a light source having the same exposure wavelength or using the same resist composition. The double patterning method can be performed using an existing exposure apparatus.
JP 2003-241385 A Proceedings of SPIE, 5754, 119-128 (2005). Proceedings of SPIE, 5256, 985-994 (2003). Proceedings of SPIE, 6153, 615301-1-19 (2006).

しかしながら、従来のダブルパターニング法においては、通常、基板上に下層膜を設ける必要があり、また、基板上にパターンを形成するためには、レジスト膜のパターニングを少なくとも2回、その下層のハードマスクのエッチングを少なくとも2回行う必要がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来のダブルパターニング法における工程数を低減できる新規なパターン形成方法を提供することを目的とする。
However, in the conventional double patterning method, it is usually necessary to provide a lower layer film on the substrate, and in order to form a pattern on the substrate, the resist film is patterned at least twice, and the hard mask in the lower layer is formed. This etching must be performed at least twice.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a novel pattern forming method capable of reducing the number of steps in a conventional double patterning method.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明は、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、
該第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して、該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有する第二のレジスト膜を形成し、
該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ該第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第二のレジスト膜に対し選択的に露光し、現像して、該第二のレジスト膜からなる粗パターンを形成し、
該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第一のレジスト膜に対し、該粗パターンを介して露光し、現像して、該粗パターンを除去すると共に該第一のレジスト膜からなる密パターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
That is, the present invention forms a first resist film by applying a first positive resist composition on a support,
A second positive resist composition is applied onto the first resist film, and the second resist composition has a minimum exposure (Eth 2 ) smaller than the minimum exposure (Eth 1 ) of the first resist film. Forming a resist film,
Minimum exposure amount of said first resist film (Eth 1) minimum exposure amount of small and said second resist film than larger exposure amount than (Eth 2) (Dose 2) , the said second resist film Selectively exposed and developed to form a rough pattern of the second resist film,
The first resist film is exposed through the rough pattern with an exposure amount (Dose 1 ) greater than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film, and developed, and the rough pattern And a dense pattern made of the first resist film is formed.

本明細書および特許請求の範囲において、「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
「第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)」とは、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜に対し選択的に露光したときに、露光部分において、現像により支持体が露出する状態となる最低露光量を云う。
「第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)」とは、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して第二のレジスト膜を形成し、該第二のレジスト膜に対し選択的に露光したときに、露光部分において、現像により第一のレジスト膜が露出する状態となる最低露光量を云う。
「第二のレジスト膜の最適露光量(Eop)」とは、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して第二のレジスト膜を形成し、該第二のレジスト膜に対し選択的に露光し、現像したときに、該第二のレジスト膜のパターン形成が、設計パターン寸法の通りに忠実に再現することのできる最適露光量を云う。
また、本明細書において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素数1〜5のアルキル基である。
「脂肪族」とは、当該基または化合物が芳香族性を有さないことを意味する。
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基を意味する。
In the present specification and claims, “exposure” is a concept including general irradiation of radiation.
“Minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film” means that a first positive resist composition is applied on a support to form a first resist film, and the first resist film is coated on the first resist film. On the other hand, when selectively exposed, the minimum exposure amount at which the support is exposed by development in the exposed portion.
The “minimum exposure amount (Eth 2 ) of the second resist film” means that the first resist film is formed by applying the first positive resist composition on the support, When a second positive resist composition is applied to form a second resist film, and the second resist film is selectively exposed, the first resist film is developed by development in the exposed portion. This is the minimum exposure amount at which exposure occurs.
“Optimum exposure amount (Eop 2 ) of the second resist film” means that the first resist film is formed by coating the first positive resist composition on the support, The second positive resist composition is applied to form a second resist film, and when the second resist film is selectively exposed and developed, a pattern of the second resist film is formed. Is the optimum exposure amount that can be faithfully reproduced according to the design pattern dimensions.
In the present specification, unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
“Aliphatic” means that the group or compound does not have aromatic character.
“Aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.

本発明により、ダブルパターニング法における工程数を低減できる新規なパターン形成方法を提供できる。   The present invention can provide a novel pattern forming method capable of reducing the number of steps in the double patterning method.

≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成する工程(以下、第一のレジスト膜形成工程という。)と、該第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して、該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有する第二のレジスト膜を形成する工程(以下、第二のレジスト膜形成工程という。)と、該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ該第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第二のレジスト膜に対し選択的に露光し、現像して、該第二のレジスト膜からなる粗パターンを形成する工程(以下、粗パターン形成工程という。)と、該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第一のレジスト膜に対し、該粗パターンを介して露光し、現像して、該粗パターンを除去すると共に該第一のレジスト膜からなる密パターンを形成する工程(以下、密パターン形成工程という。)とを含む。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention includes a step of applying a first positive resist composition on a support to form a first resist film (hereinafter referred to as a first resist film forming step), and the step. A second resist having a minimum exposure (Eth 2 ) smaller than the minimum exposure (Eth 1 ) of the first resist film by applying a second positive resist composition on the first resist film A step of forming a film (hereinafter referred to as a second resist film forming step), and a minimum exposure amount (Eth) of the second resist film that is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. 2 ) a step of selectively exposing and developing the second resist film with an exposure amount (Dose 2 ) larger than (Dose 2 ) to form a coarse pattern made of the second resist film (hereinafter referred to as a coarse pattern). Forming process) and the first. The first resist film is exposed through the rough pattern with an exposure amount (Dose 1 ) larger than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the resist film, and developed to remove the rough pattern. And a step of forming a dense pattern made of the first resist film (hereinafter referred to as a dense pattern forming step).

以下、本発明のレジストパターン形成方法について、図1を用いて好ましい実施形態を説明する。
本実施形態においては、まず、図1(a)に示すように、支持体10上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜1を形成する(第一のレジスト膜形成工程)。続いて、図1(b)に示すように、第一のレジスト膜1上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して、第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有する第二のレジスト膜2を形成する(第二のレジスト膜形成工程)。次に、第一のレジスト膜1の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ第二のレジスト膜2の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、第二のレジスト膜2に対して、フォトマスクを介して選択的に露光を行う。
本発明においては、第二のレジスト膜2は、ポジ型のレジスト組成物から形成されており、かつ、第一のレジスト膜1の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有している。したがって、第二のレジスト膜2に対し選択的に露光する際の露光量(Dose)を、第一のレジスト膜1の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ第二のレジスト膜2の最低露光量(Eth)よりも大きく設定することにより、第二のレジスト膜2の露光部分が感光し、第一のレジスト膜1は、露光部分、未露光部分を問わず、感光しない。
その後、現像することにより、図1(c)に示すように、第二のレジスト膜2からなる粗パターン2’が形成される(粗パターン形成工程)。続いて、第一のレジスト膜1の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、第一のレジスト膜1に対し、粗パターン2’を介して露光する。この露光により、第一のレジスト膜1のうち粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分に未露光部が生じる。また、粗パターン2’の全体及び第一のレジスト膜1のうち粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分以外には光が到達する(すなわち、これらの部分は露光部に相当する。)。
本発明においては、第一のレジスト膜1および第二のレジスト膜2がポジ型のレジスト組成物から形成されているため、第一のレジスト膜1に対し、粗パターン2’を介して前記露光を行なった後に現像を行うと、第一のレジスト膜1のうち粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分以外及び粗パターン2’の全体の露光部が除去される一方、第一のレジスト膜1のうち粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分の未露光部はそのまま残り、図1(d)に示すように、支持体10上に、粗パターン2’よりも微細なポジ型のレジストパターン(密パターン1’)が形成される(密パターン形成工程)。
以下、第一のレジスト膜形成工程、第二のレジスト膜形成工程、粗パターン形成工程及び密パターン形成工程の各工程についてより詳細に説明する。
Hereinafter, a preferred embodiment of the resist pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a first positive resist composition is applied on a support 10 to form a first resist film 1 (first resist film). Forming step). Subsequently, as shown in FIG. 1B, a second positive resist composition is applied onto the first resist film 1 and is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. A second resist film 2 having a minimum exposure amount (Eth 2 ) is formed (second resist film forming step). Next, the second resist is exposed at an exposure amount (Dose 2 ) that is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film 1 and larger than the minimum exposure amount (Eth 2 ) of the second resist film 2. The film 2 is selectively exposed through a photomask.
In the present invention, the second resist film 2 is formed from a positive resist composition, and a small minimum exposure amount than the lowest exposure of the first resist film 1 (Eth 1) (Eth 2 )have. Therefore, the exposure amount (Dose 2 ) when selectively exposing the second resist film 2 is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film 1 and the second resist film 2 By setting it larger than the minimum exposure amount (Eth 2 ), the exposed portion of the second resist film 2 is exposed, and the first resist film 1 is not exposed regardless of the exposed portion or the unexposed portion.
Thereafter, development is performed to form a rough pattern 2 ′ made of the second resist film 2 as shown in FIG. 1C (coarse pattern forming step). Subsequently, the first resist film 1 is exposed through the coarse pattern 2 ′ with an exposure amount (Dose 1 ) larger than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film 1. By this exposure, an unexposed portion is generated in a portion of the first resist film 1 corresponding to the vicinity of the side wall of the rough pattern 2 ′. In addition, light reaches other than the entire rough pattern 2 ′ and the portion of the first resist film 1 corresponding to the vicinity of the side wall of the rough pattern 2 ′ (that is, these portions correspond to the exposed portion). .
In the present invention, since the first resist film 1 and the second resist film 2 are formed of a positive resist composition, the exposure is performed on the first resist film 1 through the rough pattern 2 ′. When the development is performed after performing the above, the exposed portion of the first resist film 1 other than the portion corresponding to the vicinity of the side wall of the rough pattern 2 ′ and the entire exposed portion of the rough pattern 2 ′ are removed, while the first resist film 1 is removed. The unexposed portion of the film 1 corresponding to the vicinity of the side wall of the coarse pattern 2 ′ remains as it is, and a positive type finer than the coarse pattern 2 ′ is formed on the support 10 as shown in FIG. The resist pattern (dense pattern 1 ′) is formed (dense pattern forming step).
Hereinafter, each process of a 1st resist film formation process, a 2nd resist film formation process, a rough pattern formation process, and a dense pattern formation process is demonstrated in detail.

[第一のレジスト膜形成工程]
支持体10としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体10としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層膜等の有機膜が挙げられる。特に、下層膜が設けられていると、基板上に、高アスペクト比のパターンを形成でき、半導体の製造等において有用であり、好ましい。
[First resist film forming step]
The support 10 is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, a substrate for electronic components, a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed, and the like can be exemplified. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support 10 may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the substrate as described above. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC) and an organic film such as a lower layer film in a multilayer resist method. In particular, it is preferable that a lower layer film is provided because a pattern with a high aspect ratio can be formed on the substrate, which is useful in manufacturing semiconductors.

ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層膜)と、少なくとも一層のレジスト膜とを設け、上層のレジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。多層レジスト法によれば、下層膜により所要の厚みを確保することにより、レジスト膜を薄膜化し、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。   Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower film) and at least one resist film are provided on a substrate, and the lower layer is patterned using the resist pattern formed on the upper resist film as a mask. It is said that a high aspect ratio pattern can be formed. According to the multilayer resist method, by securing a required thickness with the lower layer film, the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.

有機膜を設ける場合、有機膜は、たとえば、有機膜を構成する樹脂成分等を有機溶剤に溶解した有機膜形成用材料を基板にスピンナー等で塗布し、好ましくは200〜300℃、好ましくは30〜300秒間、より好ましくは60〜180秒間の加熱条件でベーク処理することにより形成できる。
有機膜形成用材料については、詳しくは後述する。
有機膜の厚さは、好ましくは10〜500nm、より好ましくは50〜450nmである。この範囲内とすることにより、高アスペクト比のパターンが形成できる、基板エッチング時に十分な耐エッチング性が確保できる等の効果がある。
When the organic film is provided, the organic film is formed by, for example, applying a material for forming an organic film in which a resin component or the like constituting the organic film is dissolved in an organic solvent to the substrate with a spinner or the like, preferably 200 to 300 ° C., preferably 30 It can be formed by baking treatment under heating conditions of ˜300 seconds, more preferably 60 to 180 seconds.
The organic film forming material will be described later in detail.
The thickness of the organic film is preferably 10 to 500 nm, more preferably 50 to 450 nm. By setting it within this range, there are effects that a pattern with a high aspect ratio can be formed and sufficient etching resistance can be ensured during substrate etching.

レジスト膜と有機膜との間に、さらに、シリコン系材料からなるハードマスク層を設けてもよい。ハードマスク層は、従来公知のシリコン系材料を用いて、従来公知の方法により形成できる。   A hard mask layer made of a silicon-based material may be further provided between the resist film and the organic film. The hard mask layer can be formed by a conventionally known method using a conventionally known silicon-based material.

第一のポジ型レジスト組成物としては、特に制限はなく、これまでポジ型レジスト組成物として提案されている多数のレジスト組成物の中から、使用する露光光源、リソグラフィー特性等に応じて適宜選択して用いることができる。
レジスト組成物については、詳しくは後述する。
There is no restriction | limiting in particular as a 1st positive resist composition, According to the exposure light source to be used, lithography characteristics, etc. from the many resist compositions proposed until now as a positive resist composition suitably Can be used.
Details of the resist composition will be described later.

第一のレジスト膜は、第一のポジ型レジスト組成物を支持体10上に塗布することにより形成できる。第一のポジ型レジスト組成物の塗布は、スピンナー等を用いる従来公知の方法によって行うことができる。
具体的には、たとえば第一の化学増幅型レジスト組成物を支持体10上にスピンナー等で塗布し、80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(プレベーク)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、有機溶剤を揮発させることにより第一のレジスト膜2を形成できる。
第一のレジスト膜1の厚さは、好ましくは50〜500nm、より好ましくは50〜450nmである。この範囲内とすることにより、密パターン1’を高解像度で形成でき、エッチングに対する十分な耐性が得られる等の効果がある。
The first resist film can be formed by applying the first positive resist composition on the support 10. The first positive resist composition can be applied by a conventionally known method using a spinner or the like.
Specifically, for example, the first chemically amplified resist composition is applied onto the support 10 with a spinner or the like, and is baked (pre-baked) at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60. The first resist film 2 can be formed by applying for 90 seconds and volatilizing the organic solvent.
The thickness of the first resist film 1 is preferably 50 to 500 nm, more preferably 50 to 450 nm. By setting it within this range, the dense pattern 1 ′ can be formed with high resolution, and sufficient resistance to etching can be obtained.

[第二のレジスト膜形成工程]
第二のポジ型レジスト組成物としては、第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有する第二のレジスト膜を形成することができるポジ型レジスト組成物、すなわち、第一のポジ型レジスト組成物よりも露光光源に対する感度の高いものを、これまでポジ型レジスト組成物として提案されている多数のレジスト組成物の中から、適宜選択して用いることができる。レジスト組成物については、詳しくは後述する。
第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)は第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さいことが必要であるが、更に、第二のレジスト膜の最適露光量(Eop)が、第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さいことが好ましい。これにより、粗パターンを形成する際の条件の幅が広がり、より適切な条件で、第二のレジスト膜からなる好適な形状の粗パターンを形成することができる。
[Second resist film forming step]
As the second positive resist composition, a positive resist capable of forming a second resist film having a minimum exposure amount (Eth 2 ) smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. A composition, that is, one having higher sensitivity to the exposure light source than the first positive resist composition, is appropriately selected from a number of resist compositions that have been proposed as positive resist compositions. be able to. Details of the resist composition will be described later.
Although the minimum exposure amount (Eth 2 ) of the second resist film needs to be smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film, the optimum exposure amount (Eop) of the second resist film is further required. 2 ) is preferably smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. Thereby, the range of conditions for forming the coarse pattern is widened, and a coarse pattern having a suitable shape made of the second resist film can be formed under more appropriate conditions.

第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)は、具体的には、10mJ/cm以下が好ましく、8mJ/cm以下がより好ましく、5mJ/cm以下が特に好ましい。第二のレジスト膜の最適露光量(Eop)は、具体的には、12mJ/cm以下が好ましく、10mJ/cm以下がより好ましく、8mJ/cm以下が特に好ましい。 Minimum exposure amount of the second resist film (Eth 2) is specifically preferably from 10 mJ / cm 2 or less, more preferably 8 mJ / cm 2 or less, particularly preferably 5 mJ / cm 2 or less. Optimum exposure of the second resist film (Eop 2) is specifically preferably from 12 mJ / cm 2 or less, more preferably 10 mJ / cm 2 or less, particularly preferably 8 mJ / cm 2 or less.

また、上層側の第二のレジスト膜を塗布する際、下層側の第一のレジスト膜に影響を与えずに膜形成できる必要がある。そのため、第二のポジ型レジスト組成物は、第二のポジ型レジスト組成物の基材を溶かし、かつ、第一のポジ型レジスト組成物の基材を溶かさない有機溶剤(S)を含有することが好ましい。これにより、下層側の第一のレジスト膜と、上層側の第二のレジスト膜との間の界面でのミキシングを抑制することができる。ここでミキシングとは、第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布した際に、第一のレジスト膜の成分が、第二のポジ型レジスト組成物に溶解する現象をいう。有機溶剤については、詳しくは後述する。 In addition, when applying the second resist film on the upper layer side, it is necessary to form the film without affecting the first resist film on the lower layer side. Therefore, the second positive resist composition contains an organic solvent (S 2 ) that dissolves the base material of the second positive resist composition and does not dissolve the base material of the first positive resist composition. It is preferable to do. Thereby, mixing at the interface between the first resist film on the lower layer side and the second resist film on the upper layer side can be suppressed. Here, mixing refers to a phenomenon in which components of the first resist film are dissolved in the second positive resist composition when the second positive resist composition is applied onto the first resist film. . The organic solvent will be described later in detail.

第二のレジスト膜2は、第二のポジ型レジスト組成物を第一のレジスト膜1上に塗布することにより形成できる。第二のポジ型レジスト組成物の塗布は、スピンナー等を用いる従来公知の方法によって行うことができる。
具体的には、たとえば第二のポジ型レジスト組成物を第一のレジスト膜1上にスピンナー等で塗布し、80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(プレベーク)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、有機溶剤を揮発させることにより第2のレジスト膜2を形成できる。
第二のレジスト膜2の厚さは、好ましくは50〜500nm、より好ましくは50〜450nmである。この範囲内とすることにより、第一のレジスト膜1のうち粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分に対する光の遮蔽が効果的に得られる。
The second resist film 2 can be formed by applying a second positive resist composition onto the first resist film 1. The application of the second positive resist composition can be performed by a conventionally known method using a spinner or the like.
Specifically, for example, a second positive resist composition is applied onto the first resist film 1 with a spinner or the like, and a baking process (pre-baking) is preferably performed for 40 to 120 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C. Is applied for 60 to 90 seconds, and the second resist film 2 can be formed by volatilizing the organic solvent.
The thickness of the second resist film 2 is preferably 50 to 500 nm, more preferably 50 to 450 nm. By setting it within this range, light shielding can be effectively obtained for the portion of the first resist film 1 corresponding to the vicinity of the side wall of the coarse pattern 2 ′.

[粗パターン形成工程]
第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で露光すると、上層側の第二のレジスト膜の露光部では露光量(Dose)が第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きいので感光するのに対して、下層側の第一のレジスト膜は、露光量(Dose)が第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さいので感光しない。この時の露光としては、たとえば、所定のパターンが形成されたフォトマスク(マスクパターン)を介して第二のレジスト膜に対し選択的に露光する。その後、例えば、80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(PEB(露光後加熱))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施して施し、例えば0.1〜10質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液でアルカリ現像する。
本発明においては、第二のレジスト膜2がポジ型のレジスト組成物から形成されているため、アルカリ現像を行うと、露光部が除去される一方、未露光部はそのまま第一のレジスト膜上に残り、ポジ型のレジストパターン(第二のレジスト膜2からなる粗パターン2’)が形成される。
露光に用いる波長は、特に限定されず、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。
[Rough pattern forming process]
When exposure is performed with an exposure amount (Dose 2 ) that is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film and larger than the minimum exposure amount (Eth 2 ) of the second resist film, the second resist on the upper layer side The exposed portion of the film is exposed because the exposure amount (Dose 2 ) is larger than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the second resist film, whereas the first resist film on the lower layer side is exposed to the exposure amount (Dose). Since 2 ) is smaller than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film, it is not exposed to light. As the exposure at this time, for example, the second resist film is selectively exposed through a photomask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed. Then, for example, a baking process (PEB (post-exposure heating)) is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C. Alkali development with aqueous methylammonium hydroxide (TMAH) solution.
In the present invention, since the second resist film 2 is formed from a positive resist composition, when alkali development is performed, the exposed portion is removed, while the unexposed portion remains on the first resist film. Then, a positive resist pattern (a rough pattern 2 ′ made of the second resist film 2) is formed.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and includes KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation.

フォトマスクとして、たとえば、遮光部の透過率が0%のバイナリーマスク(Binary−Mask)や、遮光部の透過率が6%のハーフトーン型位相シフトマスク(HT−Mask)を用いることができる。
当該バイナリーマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてクロム膜、酸化クロム膜等が形成されたものが用いられる。
当該ハーフトーン型位相シフトマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてMoSi(モリブデン・シリサイド)膜、クロム膜、酸化クロム膜、酸窒化シリコン膜等が形成されたものが用いられる。
As the photomask, for example, a binary mask (Binary-Mask) in which the transmittance of the light shielding portion is 0% or a halftone phase shift mask (HT-Mask) in which the transmittance of the light shielding portion is 6% can be used.
The binary mask is generally formed by forming a chromium film, a chromium oxide film or the like as a light shielding portion on a quartz glass substrate.
As the halftone phase shift mask, generally, a quartz glass substrate on which a MoSi (molybdenum silicide) film, a chromium film, a chromium oxide film, a silicon oxynitride film, or the like is formed as a light shielding portion is used. .

このとき、第二のレジスト膜の選択的露光は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光により行ってもよい。
液浸露光では、上述したように、露光時に、従来は空気や窒素等の不活性ガスで満たされているレンズとウェーハ上のレジスト膜との間の部分を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たした状態で露光を行う。
より具体的には、液浸露光は、上記のようにして得られたレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で、所望のマスクパターンを介して露光(浸漬露光)することによって実施できる。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ液浸露光によって露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、CHCl、COCH、COC、C等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられる。フッ素系不活性液体は、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
At this time, the selective exposure of the second resist film may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be performed by immersion exposure.
In immersion exposure, as described above, the portion between the lens, which has been filled with an inert gas such as air or nitrogen, and the resist film on the wafer at the time of exposure is refracted larger than the refractive index of air. The exposure is performed in a state filled with a solvent having a high rate (immersion medium).
More specifically, the immersion exposure is a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than the refractive index of air between the resist film obtained as described above and the lowermost lens of the exposure apparatus. And in this state, exposure (immersion exposure) is performed through a desired mask pattern.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film exposed by immersion exposure is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorinated inert liquid include fluorinated compounds such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as main components. Liquid etc. are mentioned. The fluorine-based inert liquid preferably has a boiling point of 70 to 180 ° C, more preferably 80 to 160 ° C. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).

[密パターン形成工程]
第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第一のレジスト膜に対し、粗パターンを介して露光する。当該露光は、オープンフレーム露光(マスクを介さない露光)とすることができる。露光量(Dose)は、第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きく、かつ、第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きい。また、粗パターンは第二のポジ型レジスト組成物由来の第二のレジスト膜から形成されているので、この露光により、粗パターンの全体が感光すると共に、第一のレジスト膜には、粗パターンの側壁の近傍に相当する部分の未露光部と、粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分以外の光が到達する露光部とがそれぞれ形成され、該露光部が感光する。
第一のレジスト膜において、粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分に未露光部が生じる理由は定かではないが、粗パターン2’の側壁で乱反射を起こして、光が到達しないこと、および、粗パターン2’の側壁の近傍に相当する部分には、マスクがなく直接到達する光と、粗パターン2’を透過して来る光とが、およそ半波長分の光路差で打ち消しあうことによって、未露光部が生じるではないかと推測される。
[Dense pattern formation process]
Low exposure of the first resist film (Eth 1) large exposure amount than (Dose 1), with respect to said first resist film is exposed through a coarse pattern. The exposure can be open frame exposure (exposure not through a mask). The exposure amount (Dose 1 ) is larger than the minimum exposure amount (Eth 2 ) of the second resist film and larger than the minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. In addition, since the rough pattern is formed from the second resist film derived from the second positive resist composition, the entire rough pattern is exposed by this exposure, and the first resist film has a rough pattern. A non-exposed portion corresponding to the vicinity of the side wall and an exposed portion to which light other than the portion corresponding to the vicinity of the side wall of the rough pattern 2 ′ is formed, and the exposed portion is exposed.
In the first resist film, the reason why an unexposed portion is generated in a portion corresponding to the vicinity of the side wall of the rough pattern 2 ′ is not clear, but irregular reflection occurs on the side wall of the rough pattern 2 ′, and light does not reach. In addition, in the portion corresponding to the vicinity of the side wall of the coarse pattern 2 ′, the light that directly reaches without a mask and the light that passes through the coarse pattern 2 ′ cancel each other with an optical path difference of about half a wavelength. Therefore, it is presumed that an unexposed part is generated.

そして、本発明においては、第一のレジスト膜1がポジ型のレジスト組成物から形成されているため、たとえば、上記粗パターン形成工程と同様の条件で、ベーク処理(PEB(露光後加熱))し、アルカリ現像を行うと、露光部が除去される一方、未露光部はそのまま支持体10上に残り、該粗パターンよりも微細なポジ型のレジストパターン(第一のレジスト膜1からなる密パターン1’)が形成される。
感光して現像液に対して可溶性となった粗パターンを溶解除去する作業と、第一のレジスト膜を現像する作業とを別々の工程とすることもできるが、第一のレジスト膜に対する現像に用いる現像液と、第二のレジスト膜に対する現像に用いる現像液とが同じであると両作業を同時に一工程で実施することができるので好ましい。
このようにして、かかる本発明のレジストパターン形成方法によれば、たとえば1回の選択的露光を行うレジストパターン形成方法の場合よりも、狭ピッチのレジストパターンを形成することができる。
In the present invention, since the first resist film 1 is formed from a positive resist composition, for example, baking (PEB (post-exposure heating)) is performed under the same conditions as in the rough pattern forming step. Then, when alkali development is performed, the exposed portion is removed, while the unexposed portion remains on the support 10 as it is, and a positive resist pattern (a dense pattern made of the first resist film 1) finer than the rough pattern is left. Pattern 1 ′) is formed.
The process of dissolving and removing the coarse pattern that has been exposed to light and becomes soluble in the developer can be performed separately from the process of developing the first resist film, but for the development of the first resist film. It is preferable that the developer used is the same as the developer used for developing the second resist film because both operations can be performed simultaneously in one step.
Thus, according to the resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern with a narrower pitch than in the case of the resist pattern forming method in which selective exposure is performed once, for example.

さらに、密パターン形成工程後、形成された密パターン1’をマスクとして用いて支持体10のエッチングを行ってもよい。
このように基板等の支持体をエッチングすることにより、半導体デバイス等を製造することができる。
Further, after the dense pattern forming step, the support 10 may be etched using the formed dense pattern 1 ′ as a mask.
Thus, a semiconductor device etc. can be manufactured by etching support bodies, such as a board | substrate.

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

[レジスト組成物(パターン形成材料)]
第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物は、非化学増幅型レジスト組成物であってもよく、化学増幅型レジスト組成物であってもよい。好ましくは化学増幅型レジスト組成物である。
[Resist composition (pattern forming material)]
The first positive resist composition and the second positive resist composition may be non-chemically amplified resist compositions or chemically amplified resist compositions. A chemically amplified resist composition is preferred.

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

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

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

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

ポジ型レジスト組成物の(A)成分としては、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する基材成分が用いられる。
かかるポジ型レジスト組成物は、露光前はアルカリ現像液に対して難溶性であり、レジストパターン形成時に、露光により(B)成分から酸が発生すると、当該酸の作用により酸解離性溶解抑制基が解離し、(A)成分がアルカリ現像液に対して可溶性へと変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ現像液に対して可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ現像液に対して難溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
As the component (A) of the positive resist composition, a substrate component having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing the solubility in an alkali developer by the action of an acid is used.
Such a positive resist composition is hardly soluble in an alkali developer before exposure. When an acid is generated from the component (B) by exposure at the time of resist pattern formation, an acid dissociable, dissolution inhibiting group is generated by the action of the acid. Dissociates, and the component (A) becomes soluble in an alkaline developer. Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained by applying the positive resist composition on a substrate, the exposed portion turns soluble in an alkali developer, Since the unexposed portion remains hardly soluble in the alkali developer, it does not change, so that alkali development can be performed.

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

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

(A−1)成分として、より具体的には、親水性基および酸解離性溶解抑制基を有するノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン系樹脂、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位と(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有する共重合樹脂等が好適に用いられる。
なお、本明細書において、「(α−低級アルキル)アクリル酸」とは、アクリル酸(CH=CH−COOH)およびα−低級アルキルアクリル酸の一方あるいは両方を示す。
α−低級アルキルアクリル酸は、アクリル酸におけるカルボニル基が結合している炭素原子に結合した水素原子が、低級アルキル基で置換されたものを示す。「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」は「(α−低級アルキル)アクリル酸」のエステル誘導体であり、アクリル酸エステルおよびα−低級アルキルアクリル酸エステルの一方あるいは両方を示す。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下(α−低級アルキル)アクリレート構成単位ということがある。「(α−低級アルキル)アクリレート」は、アクリレートおよびα−低級アルキルアクリレートの一方あるいは両方を示す。
「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン又はα―低級アルキルヒドロキシスチレンのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下ヒドロキシスチレン単位ということがある。「α−低級アルキルヒドロキシスチレン」は、フェニル基が結合する炭素原子に低級アルキル基が結合していることを示す。
「α−低級アルキルアクリル酸エステルから誘導される構成単位」及び「α−低級アルキルヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」において、α位に結合している低級アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であり、直鎖または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
該低級アルキル基は、水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されていてもよい。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
More specifically, the component (A-1) is derived from a novolak resin having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a hydroxystyrene resin, an (α-lower alkyl) acrylate resin, or hydroxystyrene. And a copolymer resin containing a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester are preferably used.
In this specification, “(α-lower alkyl) acrylic acid” refers to one or both of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) and α-lower alkylacrylic acid.
α-Lower alkyl acrylic acid refers to one in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom to which a carbonyl group in acrylic acid is bonded is substituted with a lower alkyl group. “(Α-Lower alkyl) acrylic acid ester” is an ester derivative of “(α-lower alkyl) acrylic acid” and represents one or both of acrylic acid ester and α-lower alkyl acrylic acid ester.
The “structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid ester” is a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylic acid ester. -Lower alkyl) acrylate structural unit. “(Α-lower alkyl) acrylate” refers to one or both of acrylate and α-lower alkyl acrylate.
The “structural unit derived from hydroxystyrene” is a structural unit formed by cleaving an ethylenic double bond of hydroxystyrene or α-lower alkylhydroxystyrene, and may hereinafter be referred to as a hydroxystyrene unit. “Α-lower alkylhydroxystyrene” indicates that the lower alkyl group is bonded to the carbon atom to which the phenyl group is bonded.
In the “structural unit derived from an α-lower alkyl acrylate ester” and the “structural unit derived from an α-lower alkylhydroxystyrene”, the lower alkyl group bonded to the α-position has 1 to 5 carbon atoms. An alkyl group, preferably a linear or branched alkyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group Etc. Industrially, a methyl group is preferable.
In the lower alkyl group, part or all of the hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.

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

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

Figure 2009088135
(式中、Rは水素原子または低級アルキル基を示す。)
Figure 2009088135
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group.)

Rは水素原子又は低級アルキル基である。低級アルキル基については上記の通りであり、特に水素原子またはメチル基が好ましい。Rの説明は以下同様である。
−OHのベンゼン環への結合位置は、特に限定されるものではないが、式中に記載の4の位置(パラ位)が好ましい。
構成単位(a1)は、レジストパターンを形成する点からは、(A−11)成分中に40〜80モル%、好ましくは50〜75モル%含まれることが好ましい。40モル%以上とすることにより、アルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができ、レジストパターン形状の改善効果も得られる。80モル%以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
また、パターン上に被覆膜が形成される点からは、構成単位(a1)は、(A−11)成分中に、50モル%以上含まれることが好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは75モル%以上である。上限は特に限定されないが80モル%以下である。上記の範囲であると、フェノール性水酸基の存在により、パターン上に良好な被覆膜が形成でき、良好な形状のパターンを得ることができる。またパターンと被覆膜との密着性が良好となる。
R is a hydrogen atom or a lower alkyl group. The lower alkyl group is as described above, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable. The description of R is the same below.
The bonding position of —OH to the benzene ring is not particularly limited, but the position 4 (para position) described in the formula is preferred.
The structural unit (a1) is contained in the component (A-11) in an amount of 40 to 80 mol%, preferably 50 to 75 mol%, from the viewpoint of forming a resist pattern. By setting it to 40 mol% or more, solubility in an alkali developer can be improved, and an effect of improving the resist pattern shape can also be obtained. The balance with other structural units can be taken by setting it as 80 mol% or less.
Moreover, from the point that a coating film is formed on the pattern, the structural unit (a1) is preferably contained in the component (A-11) in an amount of 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more. More preferably, it is 75 mol% or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is 80 mol% or less. Within the above range, due to the presence of the phenolic hydroxyl group, a good coating film can be formed on the pattern, and a pattern with a good shape can be obtained. In addition, the adhesion between the pattern and the coating film is improved.

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

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じであり、Xは酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above, and X represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

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

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

Figure 2009088135
Figure 2009088135

式中、Rは上記と同じであり、R11、R12、R13は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよい。好ましくは炭素数は1〜5である。)である。または、R11、R12、R13のうち、R11が低級アルキル基であり、R12とR13が結合して、単環または多環の脂肪族環式基を形成していてもよい。該脂肪族環式基の炭素数は好ましくは5〜12である。
11、R12、R13が脂肪族環式基を有さない場合には、例えばR11、R12、R13がいずれもメチル基であるものが好ましい。
11、R12、R13のいずれかが脂肪族環式基を有する場合において、脂肪族環式基が単環の脂肪族環式基である場合は、構成単位(a2)として、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基を有するもの等が好ましい。
脂肪族環式基が多環の脂環式基である場合、構成単位(a2)として好ましいものとしては、例えば下記一般式(IV)で表されるものを挙げることができる。
In the formula, R is the same as above, and R 11 , R 12 , and R 13 may each independently be a lower alkyl group (either linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms. .) Or, among R 11 , R 12 and R 13 , R 11 may be a lower alkyl group, and R 12 and R 13 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic group. . The aliphatic cyclic group preferably has 5 to 12 carbon atoms.
When R 11 , R 12 and R 13 do not have an aliphatic cyclic group, for example, it is preferable that R 11 , R 12 and R 13 are all methyl groups.
In the case where any of R 11 , R 12 and R 13 has an aliphatic cyclic group, when the aliphatic cyclic group is a monocyclic aliphatic cyclic group, as the structural unit (a2), for example, cyclopentyl And those having a cyclohexyl group are preferred.
When the aliphatic cyclic group is a polycyclic alicyclic group, preferred examples of the structural unit (a2) include those represented by the following general formula (IV).

Figure 2009088135
[式中、Rは上記と同じであり、R14は低級アルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよい。好ましくは、炭素数は1〜5である。)]
Figure 2009088135
[Wherein, R is the same as above, and R 14 is a lower alkyl group (which may be linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms)]

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

Figure 2009088135
[式中、Rは上記と同じであり、R15、R16は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよい。好ましくは、炭素数は1〜5である。)である。]
Figure 2009088135
[Wherein, R is the same as defined above, and R 15 and R 16 each independently represent a lower alkyl group (which may be linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms. ). ]

(A−11)成分中、構成単位(a2)の割合は、好ましくは5〜50モル%、より好ましくは10〜40モル%、さらに好ましくは10〜35モル%の範囲内とされる。   In the component (A-11), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 10 to 40 mol%, and still more preferably 10 to 35 mol%.

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

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じであり、X’は酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above, and X ′ represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

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

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

・・構成単位(a4)
構成単位(a4)は、アルカリ現像液に対して難溶性の単位であって、下記一般式(VII)で表されるものである。
..Structural unit (a4)
The structural unit (a4) is a unit that is hardly soluble in an alkali developer and is represented by the following general formula (VII).

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じであり、R4’は低級アルキル基を示し、n’は0または1〜3の整数を示す。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above, R 4 ′ represents a lower alkyl group, and n ′ represents 0 or an integer of 1 to 3).

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

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

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

(A−11)成分としては、特に、「前記構成単位(a1)および(a3)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」、または、「構成単位(a1)、(a2)および(a4)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」を、それぞれ用いるか又は混合した態様が、リソグラフィー特性、耐熱性等に優れることから最も好ましい。
特には、第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレンと、1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレンとの混合物であることが好ましい。かかる混合を行う場合、各重合体の混合比(質量比)(第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレン/1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレン)は、例えば1/9〜9/1、好ましくは2/8〜8/2とされ、さらに好ましくは2/8〜5/5である。
As the component (A-11), in particular, “any one of the copolymers having the structural units (a1) and (a3), or a mixture of two or more of the copolymers” or “configuration An embodiment in which any one of the copolymers having units (a1), (a2) and (a4), or a mixture of two or more of the copolymers is used or mixed, has lithography characteristics, heat resistance It is most preferable because of its excellent properties.
In particular, a mixture of polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group and polyhydroxystyrene protected with a 1-alkoxyalkyl group is preferred. When such mixing is performed, the mixing ratio (mass ratio) of each polymer (polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group / 1-polyhydroxystyrene protected with 1-alkoxyalkyl group) is, for example, 1/9 to The ratio is 9/1, preferably 2/8 to 8/2, and more preferably 2/8 to 5/5.

上記(A−11)成分以外に、(A−1)成分として好適な樹脂成分としては、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂(以下、(A−12)成分という。)が挙げられる。
(A−12)成分としては、酸解離性溶解抑制基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a5)を有する樹脂が好ましい。α−低級アルキル基については上記と同様である。
構成単位(a5)の酸解離性溶解抑制基は、露光前の(A−12)成分全体をアルカリ現像液に対して難溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に(B)成分から発生した酸の作用により解離し、この(A−12)成分全体をアルカリ現像液に対して可溶性へ変化させる基である。
また、(A−12)成分においては、構成単位(a5)における酸解離性溶解抑制基が、(B)成分から発生した酸により解離すると、カルボン酸を生成する。
In addition to the component (A-11), examples of the resin component suitable as the component (A-1) include (α-lower alkyl) acrylate resin (hereinafter referred to as component (A-12)).
As the component (A-12), a resin having a structural unit (a5) derived from an (α-lower alkyl) acrylic acid ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferable. The α-lower alkyl group is the same as described above.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a5) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A-12) before exposure difficult to dissolve in an alkali developer, and at the same time, the component (B) after exposure. It is a group that is dissociated by the action of the acid generated from, and changes the entire component (A-12) to be soluble in an alkali developer.
In the component (A-12), when the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a5) is dissociated by the acid generated from the component (B), a carboxylic acid is generated.

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

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

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

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

Figure 2009088135
[式(I’)中、Rは上記と同じであり、Rは低級アルキル基である。]
Figure 2009088135
[In the formula (I ′), R is the same as above, and R 1 is a lower alkyl group. ]

Figure 2009088135
[式(II’)中、Rは上記と同じであり、R及びRはそれぞれ独立に低級アルキル基である。]
Figure 2009088135
[In formula (II ′), R is as defined above, and R 2 and R 3 each independently represents a lower alkyl group. ]

Figure 2009088135
[式(III’)中、Rは上記と同じであり、Rは第3級アルキル基である。]
Figure 2009088135
[In the formula (III ′), R is the same as above, and R 4 is a tertiary alkyl group. ]

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

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

構成単位(a5)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(A−12)成分中、構成単位(a5)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%であることが好ましく、25〜50モル%がより好ましく、30〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによってレジストパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a5) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (A-12), the proportion of the structural unit (a5) is preferably 20 to 60 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A-12), and is preferably 25 to 50 mol. % Is more preferable, and 30 to 45 mol% is most preferable. A resist pattern can be obtained by setting it to the lower limit value or more, and a balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物において、(A−12)成分は、前記構成単位(a5)に加えてさらに、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a6)を有することが好ましい。構成単位(a6)は、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
構成単位(a6)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
構成単位(a6)としては、アクリル酸エステルのエステル側鎖部にラクトン環からなる単環式基またはラクトン環を有する多環の環式基が結合した構成単位が挙げられる。なお、このとき、ラクトン環とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ここでは、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a6)としては、例えば、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン環含有ビシクロアルカンから水素原子1つを除いた多環式基を有するもの等が挙げられる。
構成単位(a6)として、より具体的には、例えば以下の一般式(IV’)〜(VII’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
In the first positive resist composition and the second positive resist composition, the component (A-12) is derived from an acrylate ester having a lactone ring in addition to the structural unit (a5). It is preferable to have a unit (a6). The structural unit (a6) is effective in increasing the adhesion of the resist film to the substrate and increasing the hydrophilicity with the developer.
In the structural unit (a6), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a5), and is preferably a methyl group.
Examples of the structural unit (a6) include a structural unit in which a monocyclic group consisting of a lactone ring or a polycyclic cyclic group having a lactone ring is bonded to the ester side chain portion of the acrylate ester. At this time, the lactone ring refers to one ring containing the —O—C (O) — structure, and this is counted as the first ring. Therefore, here, when only the lactone ring is present, it is referred to as a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is referred to as a polycyclic group regardless of the structure.
Examples of the structural unit (a6) include a monocyclic group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone and a polycyclic group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone ring-containing bicycloalkane. It is done.
More specifically, the structural unit (a6) is preferably at least one selected from, for example, the following general formulas (IV ′) to (VII ′).

Figure 2009088135
[式(IV’)中、Rは上記と同じであり、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基である。]
Figure 2009088135
[In formula (IV ′), R is the same as defined above, and R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group. ]

Figure 2009088135
[式(V’)中、Rは上記と同じであり、mは0または1である。]
Figure 2009088135
[In the formula (V ′), R is the same as described above, and m is 0 or 1. ]

Figure 2009088135
[式(VI’)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2009088135
[In the formula (VI ′), R is the same as above. ]

Figure 2009088135
[式(VII’)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2009088135
[In the formula (VII ′), R is the same as above. ]

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

一般式(IV’)〜(VII’)で表される構成単位の中でも、(IV’)で表される構成単位が安価で工業的に好ましく、(IV’)で表される構成単位の中でも、Rがメチル基、RおよびRが水素原子であり、メタクリル酸エステルとγ−ブチロラクトンとのエステル結合の位置が、そのラクトン環上のα位であるα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトンであることが最も好ましい。
構成単位(a6)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
第一のポジ型レジスト組成物において、(A−12)成分中、構成単位(a6)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜70モル%が好ましく、35〜65モル%がより好ましく、40〜60モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
第二のポジ型レジスト組成物において、(A−12)成分中、構成単位(a6)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、10〜50モル%が好ましく、10〜45モル%がより好ましく、15〜40モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
Among the structural units represented by the general formulas (IV ′) to (VII ′), the structural unit represented by (IV ′) is inexpensive and industrially preferable, and among the structural units represented by (IV ′) , R is a methyl group, R 5 and R 6 are hydrogen atoms, and the position of the ester bond between the methacrylic ester and γ-butyrolactone is α-position on the lactone ring is α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone Most preferably it is.
The structural unit (a6) can be used alone or in combination of two or more.
In the first positive resist composition, the proportion of the structural unit (a6) in the component (A-12) is 20 to 70 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A-12). Is preferable, 35-65 mol% is more preferable, and 40-60 mol% is the most preferable. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.
In the second positive resist composition, the proportion of the structural unit (a6) in the component (A-12) is 10 to 50 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A-12). Is preferable, 10 to 45 mol% is more preferable, and 15 to 40 mol% is most preferable. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(A−12)成分は、前記構成単位(a5)に加えて、または前記構成単位(a5)および(a6)に加えてさらに、極性基含有多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a7)を有することが好ましい。
構成単位(a7)により、(A−12)成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ現像液に対する溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
構成単位(a7)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
多環式基としては、前述の構成単位(a5)である「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。
構成単位(a7)としては、下記一般式(VIII’)〜(X’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
The component (A-12) is derived from an acrylate ester containing a polar group-containing polycyclic group in addition to the structural unit (a5) or in addition to the structural units (a5) and (a6). It is preferable to have a structural unit (a7).
By the structural unit (a7), the hydrophilicity of the entire component (A-12) is increased, the affinity with the developer is increased, the solubility in the alkaline developer in the exposed area is improved, and the resolution is improved. Contribute.
In the structural unit (a7), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a5), and is preferably a methyl group.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
As the polycyclic group, among the aliphatic cyclic groups exemplified in the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group” which is the structural unit (a5), a polycyclic group is appropriately selected. It can be selected and used.
The structural unit (a7) is preferably at least one selected from the following general formulas (VIII ′) to (X ′).

Figure 2009088135
[式(VIII’)中、Rは上記と同じであり、nは1〜3の整数である。]
Figure 2009088135
[In the formula (VIII ′), R is the same as described above, and n is an integer of 1 to 3. ]

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

Figure 2009088135
[式(IX’)中、Rは上記と同じであり、kは1〜3の整数である。]
Figure 2009088135
[In formula (IX ′), R is the same as above, and k is an integer of 1 to 3. ]

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

Figure 2009088135
[式(X’)中、Rは上記と同じであり、t’は1〜3の整数であり、lは1〜5の整数であり、sは1〜3の整数である。]
Figure 2009088135
[In formula (X ′), R is the same as above, t ′ is an integer of 1 to 3, l is an integer of 1 to 5, and s is an integer of 1 to 3. ]

これらの中でも、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。   Among these, t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

構成単位(a7)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
第一のポジ型レジスト組成物において、(A−12)成分中、構成単位(a7)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、10〜50モル%が好ましく、10〜40モル%がより好ましく、15〜35モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
第二のポジ型レジスト組成物において、(A−12)成分中、構成単位(a7)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜70モル%が好ましく、35〜65モル%がより好ましく、40〜60モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
特に、後述するアルコール系溶剤、フッ素系溶剤等の有機溶剤(S)に対する溶解性が良好なことから、第二のポジ型レジスト組成物は、上記一般式(X’)で表される構成単位を有する共重合体を含有することが好ましい。
The structural unit (a7) can be used alone or in combination of two or more.
In the first positive resist composition, the proportion of the structural unit (a7) in the component (A-12) is 10 to 50 mol% based on the total of all the structural units constituting the component (A-12). Is preferable, 10 to 40 mol% is more preferable, and 15 to 35 mol% is most preferable. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.
In the second positive resist composition, the proportion of the structural unit (a7) in the component (A-12) is 20 to 70 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A-12). Is preferable, 35-65 mol% is more preferable, and 40-60 mol% is the most preferable. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.
In particular, since the solubility in organic solvents (S 2 ) such as alcohol solvents and fluorine solvents described later is good, the second positive resist composition has a configuration represented by the above general formula (X ′). It is preferable to contain a copolymer having units.

(A−12)成分においては、これらの構成単位(a5)〜(a7)の合計が、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対し、70〜100モル%であることが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましい。   In the component (A-12), the total of these structural units (a5) to (a7) is 70 to 100 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A-12). Preferably, it is 80-100 mol%.

(A−12)成分は、前記構成単位(a5)〜(a7)以外の構成単位(a8)を含んでいてもよい。
構成単位(a8)としては、上述の構成単位(a5)〜(a7)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではない。
構成単位(a8)としては、例えば、多環の脂肪族炭化水素基を含み、かつ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該多環の脂肪族炭化水素基は、例えば、前述の「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、イソボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易い等の点で好ましい。構成単位(a8)としては、非酸解離性基であることが最も好ましい。
構成単位(a8)として、具体的には、下記(X)〜(XII)の構造のものを例示することができる。
The component (A-12) may contain a structural unit (a8) other than the structural units (a5) to (a7).
The structural unit (a8) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a5) to (a7).
As the structural unit (a8), for example, a structural unit containing a polycyclic aliphatic hydrocarbon group and derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester is preferable. The polycyclic aliphatic hydrocarbon group is appropriately selected from, for example, polycyclic ones among the aliphatic cyclic groups exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group”. Can be used. In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group is preferable in terms of industrial availability. The structural unit (a8) is most preferably a non-acid dissociable group.
Specific examples of the structural unit (a8) include the following structures (X) to (XII).

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2009088135
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009088135
(In the formula, R is the same as above.)

構成単位(a8)を有する場合、(A−12)成分中、構成単位(a8)の割合は、(A−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、1〜25モル%が好ましく、5〜20モル%がより好ましい。   In the case of having the structural unit (a8), the proportion of the structural unit (a8) in the component (A-12) is 1 to 25 mol% based on the total of all the structural units constituting the component (A-12). Preferably, 5 to 20 mol% is more preferable.

第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物において、(A)成分としての(A−12)成分は、少なくとも構成単位(a5)、(a6)および(a7)を有する共重合体であることが好ましい。係る共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a5)、(a6)および(a7)からなる共重合体、上記構成単位(a5)、(a6)、(a7)および(a8)からなる共重合体等が例示できる。   In the first positive resist composition and the second positive resist composition, the component (A-12) as the component (A) includes at least the structural units (a5), (a6), and (a7). A polymer is preferred. Examples of such a copolymer include a copolymer composed of the structural units (a5), (a6) and (a7), and a copolymer composed of the structural units (a5), (a6), (a7) and (a8). A polymer etc. can be illustrated.

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

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

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

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

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

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

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

ジアゾメタン系酸発生剤の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。   Specific examples of the diazomethane acid generator include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2, 4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane and the like.

(B)成分として、1種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分の使用量は、(A)成分100質量部に対し、好ましくは1〜20質量部、より好ましくは2〜10質量部とされる。上記範囲の下限値以上とすることにより充分なパターン形成が行われ、上記範囲の上限値以下であれば溶液の均一性が得られやすく、良好な保存安定性が得られる。
また、(B)成分の配合量を調節することにより、各ポジ型レジスト組成物の感度を調整することができる。例えば、第ニのポジ型レジスト組成物における(B)成分の配合量を、第一のポジ型レジスト組成物の方よりも多くすれば、第二のポジ型レジスト組成物の感度を高く(最低露光量(Eth)、最適露光量(Eop)を小さく)調整することが可能である。
なお、感度の調整は下記(D)成分の配合量を調節することによっても可能である。
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(B) The usage-amount of a component becomes like this. Preferably it is 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, More preferably, you may be 2-10 mass parts. By setting it to be equal to or higher than the lower limit value of the above range, sufficient pattern formation is performed.
Moreover, the sensitivity of each positive resist composition can be adjusted by adjusting the compounding quantity of (B) component. For example, if the blending amount of the component (B) in the second positive resist composition is larger than that in the first positive resist composition, the sensitivity of the second positive resist composition is increased (minimum). It is possible to adjust the exposure amount (Eth 2 ) and the optimum exposure amount (Eop 2 ).
The sensitivity can also be adjusted by adjusting the blending amount of the following component (D).

<任意成分>
ポジ型レジスト組成物には、パターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という。)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いればよいが、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは、炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンをいい、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
また、第ニのポジ型レジスト組成物における(D)成分の配合量を、第一のポジ型レジスト組成物の方よりも少なくすれば、第二のポジ型レジスト組成物の感度を高く(最低露光量(Eth)、最適露光量(Eop)を小さく)調整することが可能である。
各ポジ型レジスト組成物の感度調整の際は、前記(B)成分の配合量及び(D)成分の配合量の両方を調節してもよいし、どちらか一方のみでもよい。
<Optional component>
The positive resist composition may further contain a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”) as an optional component in order to improve the pattern shape, stability over time, and the like. it can.
Since a wide variety of components (D) have been proposed, any known one may be used, but amines, particularly secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are preferred. .
Here, the lower aliphatic amine means an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms. Examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, and di-n-propylamine. , Tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine and the like, and tertiary alkanolamines such as triethanolamine and triisopropanolamine are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
If the blending amount of the component (D) in the second positive resist composition is less than that in the first positive resist composition, the sensitivity of the second positive resist composition is increased (minimum). It is possible to adjust the exposure amount (Eth 2 ) and the optimum exposure amount (Eop 2 ).
When adjusting the sensitivity of each positive resist composition, both the blending amount of the component (B) and the blending amount of the component (D) may be adjusted, or only one of them may be adjusted.

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

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

[(S)成分]
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、レジスト組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種又は2種以上適宜選択して用いることができる。
具体例としては、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。更に、後述するアルコール系溶剤、フッ素系溶剤等が挙げられる。
[(S) component]
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one or two of known solvents for resist compositions can be used. More than one species can be appropriately selected and used.
Specific examples include lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene Polyhydric alcohols such as glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), dipropylene glycol, or monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate and derivatives thereof Cyclic ethers such as dioxane; methyl lactate, ethyl lactate (EL), acetic acid Can chill, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, and the like esters such as ethyl ethoxypropionate. Furthermore, the alcohol solvent mentioned later, a fluorine-type solvent, etc. are mentioned.

これらの中でも、第一のポジ型レジスト組成物に用いる(S)成分としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、乳酸エチル(EL)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい。これらの(S)成分は、単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と、極性溶媒との組み合わせが好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、1:9〜9:1の範囲内とすることが好ましく、2:8〜8:2の範囲内とすることがより好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
Among these, as the component (S) used in the first positive resist composition, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl lactate (EL), and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable. These (S) components may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents. Among these, a combination of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably in the range of 1: 9 to 9: 1. 2: 8 to 8 : More preferably within the range of 2.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.

本発明においては、第二のポジ型レジスト組成物に用いる(S)成分としては、第二のポジ型レジスト組成物の基材を溶かし、かつ、第一のポジ型レジスト組成物の基材を溶かさない有機溶剤(S)を用いることが好ましい。
この様な有機溶剤(S)としては、下層側の第一のレジスト膜と相溶性を有さない溶剤であればいずれも使用可能である。
ここで、第一のポジ型レジスト組成物の基材を溶かさないとは、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布し、乾燥させて、23℃条件下、膜厚0.2μmの第一のレジスト膜を形成し、これを有機溶剤に浸漬したときに、60分後においても膜厚の変動が生じないことを示す。
In the present invention, as the component (S) used in the second positive resist composition, the base material of the second positive resist composition is dissolved, and the base material of the first positive resist composition is used. It is preferable to use an organic solvent (S 2 ) that does not dissolve.
Examples of such organic solvents (S 2), both of which are available as long as the solvent does not have a first resist film and the compatibility of the lower layer side.
Here, “does not dissolve the substrate of the first positive resist composition” means that the first positive resist composition is applied on a support and dried, and the film thickness is 0.2 μm under the condition of 23 ° C. When the first resist film is formed and immersed in an organic solvent, the film thickness does not vary even after 60 minutes.

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

アルコール系溶剤の具体例としては、n−アミルアルコール、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、イソブタノール(IBA、イソブチルアルコール又は2−メチル−1−プロパノールとも呼ぶ)、イソプロピルアルコール、2−エチルブタノール、ネオペンチルアルコール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、1−プロパノール、n−ヘキサノール、2−ヘプタノール(沸点160.4℃)、3−ヘプタノール、2−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、4−メチル−2−ペンタノール等が挙げられる。中でもイソブタノール(IBA)、4−メチル−2−ペンタノール、n−ブタノール等が好適である。イソブタノール(IBA)が特に好ましい。   Specific examples of alcohol solvents include n-amyl alcohol, s-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, isobutanol (also called IBA, isobutyl alcohol or 2-methyl-1-propanol), isopropyl alcohol, 2 -Ethylbutanol, neopentyl alcohol, n-butanol, s-butanol, t-butanol, 1-propanol, n-hexanol, 2-heptanol (boiling point 160.4 ° C), 3-heptanol, 2-methyl-1-butanol 2-methyl-2-butanol, 4-methyl-2-pentanol and the like. Of these, isobutanol (IBA), 4-methyl-2-pentanol, n-butanol and the like are preferable. Isobutanol (IBA) is particularly preferred.

なお、フッ素系溶剤としてはパーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。
(S)成分の使用量は特に限定されない。通常、化学増幅型レジスト組成物が、支持体上に塗布可能な濃度の液体となる量が用いられる。
Examples of the fluorine-based solvent include perfluoro-2-butyltetrahydrofuran.
The organic solvent can be used alone or in combination.
The amount of component (S) used is not particularly limited. Usually, an amount is used in which the chemically amplified resist composition becomes a liquid having a concentration that can be applied onto the support.

[有機膜形成用材料]
上述した第一のレジスト膜形成工程において、支持体10として、基板上に形成されていてもよい有機膜を形成するための有機膜形成用材料は、レジスト膜のような、電子線や光に対する感受性を必ずしも必要とするものではない。半導体素子や液晶表示素子の製造において、一般的に用いられているレジストや樹脂を用いることができる。
また、本発明のレジストパターン形成方法により形成される密パターンを用いて有機膜をエッチングすることにより、該密パターンを有機膜へ転写し、有機膜パターンを形成できるように、有機膜形成用材料は、エッチング、特にドライエッチング可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。
中でも酸素プラズマエッチング等のエッチングが可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。
このような有機膜形成用材料としては、従来、有機BARCなどの有機膜を形成するために用いられている材料であってよい。例えば、ブリューワサイエンス社製のARCシリーズ、ロームアンドハース社製のARシリーズ、東京応化工業社製のSWKシリーズなどが挙げられる。
中でも、上述した様に、エッチング工程において酸素プラズマエッチングを用いる場合、有機膜を、酸素プラズマエッチングによりエッチングしやすく、かつハロゲンガス、具体的にはCFガス又はCHFガス等のフッ化炭素系ガスに対して耐性が比較的高い材料から構成すると好ましい。
また、上記有機BARCと基板との間に、ノボラック樹脂、アクリル樹脂及び可溶性ポリイミドからなる群から選択される少なくとも一種の樹脂成分を含む有機膜を形成しても良い。
これらの材料は、酸素プラズマエッチング等のエッチングを行いやすいと同時に、フッ化炭素系ガスに対する耐性が強く、本発明において好適である。すなわち一般に、基板等のエッチングはフッ化炭素系ガス等のハロゲンガスを用いて行われるので、この様な材料から有機膜を構成することにより、有機膜パターンを形成する際に酸素プラズマエッチングを用いて加工性を向上させるとともに、基板等をエッチングするフッ化炭素系ガス等のハロゲンガスを用いた後工程においては、耐エッチング性を向上させることができる。
これらの樹脂成分は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
[Organic film forming material]
In the first resist film forming step described above, the organic film forming material for forming the organic film that may be formed on the substrate as the support 10 is an electron beam or light like a resist film. Sensitivity is not necessarily required. Commonly used resists and resins can be used in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements.
In addition, the organic film forming material can be formed by etching the organic film using the dense pattern formed by the resist pattern forming method of the present invention so that the dense pattern can be transferred to the organic film and the organic film pattern can be formed. Is preferably a material capable of forming an organic film that can be etched, particularly dry-etched.
In particular, a material capable of forming an organic film capable of etching such as oxygen plasma etching is preferable.
Such an organic film forming material may be a material conventionally used for forming an organic film such as an organic BARC. Examples include the ARC series manufactured by Brewer Science, the AR series manufactured by Rohm and Haas, and the SWK series manufactured by Tokyo Ohka Kogyo.
In particular, as described above, when oxygen plasma etching is used in the etching process, the organic film can be easily etched by oxygen plasma etching, and a fluorine gas such as halogen gas, specifically CF 4 gas or CHF 3 gas. It is preferable to use a material having a relatively high resistance to gas.
Further, an organic film containing at least one resin component selected from the group consisting of novolac resin, acrylic resin and soluble polyimide may be formed between the organic BARC and the substrate.
These materials are suitable for the present invention because they are easy to perform etching such as oxygen plasma etching and have high resistance to fluorocarbon gases. That is, in general, etching of a substrate or the like is performed using a halogen gas such as a fluorocarbon-based gas. Therefore, by forming an organic film from such a material, oxygen plasma etching is used when forming an organic film pattern. Etching resistance can be improved in a subsequent process using a halogen gas such as a fluorocarbon gas for etching a substrate or the like.
These resin components may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

上記の中でも、ノボラック樹脂、及び側鎖に脂環式部位又は芳香族環を有するアクリル樹脂は、安価で汎用的に用いられ、フッ化炭素系ガスを用いたドライエッチングに対する耐性に優れるので、好ましく用いられる。
ノボラック樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であるし、ノボラック樹脂を主成分として含むi線やg線用のポジ型レジストも使用可能である。
Among the above, a novolak resin and an acrylic resin having an alicyclic moiety or an aromatic ring in the side chain are preferably used because they are inexpensive and widely used and have excellent resistance to dry etching using a fluorocarbon-based gas. Used.
As the novolac resin, those generally used in positive resist compositions can be used, and i-line and g-line positive resists containing novolac resin as a main component can also be used.

ノボラック樹脂は、例えば、フェノール性水酸基を持つ芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる樹脂である。
フェノール類としては、例えばフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、p−フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、蓚酸、酢酸等が使用される。
ノボラック樹脂は、市販されているものを使用することもできる。
The novolac resin is, for example, a resin obtained by addition condensation of an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group (hereinafter simply referred to as “phenols”) and an aldehyde under an acid catalyst.
Examples of phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, 2, 3 -Xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol , P-phenylphenol, resorcinol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, phloroglicinol, hydroxydiphenyl, bisphenol A, gallic acid, gallic acid ester, α-naphthol, β-naphthol and the like.
Examples of aldehydes include formaldehyde, furfural, benzaldehyde, nitrobenzaldehyde, acetaldehyde and the like.
The catalyst for the addition condensation reaction is not particularly limited. For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid and the like are used as the acid catalyst.
As the novolak resin, a commercially available product can be used.

ノボラック樹脂の質量平均分子量(Mw)の下限値としては、3000以上が好ましく、5000以上がより好ましく、6000以上がより好ましく、7000以上がさらに好ましい。上限値としては、50000以下が好ましく、30000以下がより好ましく、10000以下がさらに好ましく、9000以下が最も好ましい。
Mwが3000以上であると、高温でベークしたときに昇華しにくく、装置等が汚染されにくい。また、Mwを5000以上とすることにより、フッ化炭素系ガス等に対する耐エッチング性が優れるので好ましい。
また、Mwが50000以下であると、微細な凹凸を有する基板に対する良好な埋め込み特性が優れ、特に10000以下であると、ドライエッチングしやすい傾向があり、好ましい。
The lower limit of the mass average molecular weight (Mw) of the novolak resin is preferably 3000 or more, more preferably 5000 or more, more preferably 6000 or more, and further preferably 7000 or more. As an upper limit, 50000 or less is preferable, 30000 or less is more preferable, 10,000 or less is further more preferable, and 9000 or less is the most preferable.
When Mw is 3000 or more, it is difficult to sublime when baked at a high temperature, and the device or the like is hardly contaminated. Further, it is preferable to set Mw to 5000 or more because etching resistance against a fluorocarbon gas or the like is excellent.
Further, when Mw is 50000 or less, good embedding characteristics with respect to a substrate having fine irregularities are excellent, and when it is 10,000 or less, dry etching tends to be easy, which is preferable.

ノボラック樹脂としては、特に、Mwが5000〜50000、好ましくは8000〜30000であり、かつ分子量が500以下の低核体、好ましくは200以下の低核体の含有量が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法において1質量%以下、好ましくは0.8質量%以下であるノボラック樹脂が好ましい。低核体の含有量は、少ないほど好ましく、望ましくは0質量%である。
上記範囲内のMwを有するノボラック樹脂において、分子量500以下の低核体の含有量が1質量%以下であることにより、微細な凹凸を有する基板に対する埋め込み特性が良好になる。低核体の含有量が低減されていることにより埋め込み特性が良好になる理由は明らかではないが、分散度が小さくなるためと推測される。
ここで、「分子量500以下の低核体」とは、ポリスチレンを標準としてGPC法により分析した際に分子量500以下の低分子フラクションとして検出されるものである。「分子量500以下の低核体」には、重合しなかったモノマーや、重合度の低いもの、例えば、分子量によっても異なるが、フェノール類2〜5分子がアルデヒド類と縮合したものなどが含まれる。
分子量500以下の低核体の含有量(質量%)は、このGPC法による分析結果を、横軸にフラクション番号、縦軸に濃度をとってグラフとし、全曲線下面積に対する、分子量500以下の低分子フラクションの曲線下面積の割合(%)を求めることにより測定される。
As the novolak resin, in particular, the content of low nuclei having a Mw of 5000 to 50000, preferably 8000 to 30000, and a molecular weight of 500 or less, preferably 200 or less, is gel permeation chromatography ( A novolak resin having a GPC) method of 1% by mass or less, preferably 0.8% by mass or less is preferred. The content of the low nucleus is preferably as small as possible, and is desirably 0% by mass.
In the novolak resin having Mw within the above range, the content of the low nucleus having a molecular weight of 500 or less is 1% by mass or less, so that the embedding characteristic with respect to the substrate having fine irregularities is improved. Although the reason why the embedding property is improved by reducing the content of the low nuclei is not clear, it is presumed that the degree of dispersion becomes small.
Here, the “low molecular weight having a molecular weight of 500 or less” is detected as a low molecular fraction having a molecular weight of 500 or less when analyzed by GPC using polystyrene as a standard. “Low molecular weight less than 500 molecular weight” includes monomers that have not been polymerized and those that have a low degree of polymerization, such as those in which 2 to 5 molecules of phenols are condensed with aldehydes, depending on the molecular weight. .
The content (mass%) of the low nuclei having a molecular weight of 500 or less is graphed by taking the analysis result by the GPC method with the fraction number on the horizontal axis and the concentration on the vertical axis. It is measured by determining the percentage (%) of the area under the curve of the low molecular fraction.

アクリル樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であり、例えば、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位と、カルボキシ基を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含有するアクリル樹脂を挙げることができる。
エーテル結合を有する重合性化合物としては、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等を例示することができる。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。なお、本明細書において(メタ)アクリレートはアクリレートとメタクリレートの一方あるいは両方を示す。
カルボキシ基を有する重合性化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸などのカルボキシ基及びエステル結合を有する化合物等を例示することができ、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸である。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。
可溶性ポリイミドとは、有機溶剤により液状にできるポリイミドである。
As the acrylic resin, those generally used in positive resist compositions can be used. For example, a structural unit derived from a polymerizable compound having an ether bond and a polymerizable compound having a carboxy group can be used. Mention may be made of acrylic resins containing derived structural units.
Examples of the polymerizable compound having an ether bond include 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meta And (meth) acrylic acid derivatives having an ether bond and an ester bond such as acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate. These compounds can be used alone or in combination of two or more. In the present specification, (meth) acrylate indicates one or both of acrylate and methacrylate.
Examples of the polymerizable compound having a carboxy group include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid; 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, and 2-methacryloyloxyethyl. Examples include maleic acid, 2-methacryloyloxyethylphthalic acid, 2-methacryloyloxyethylhexahydrophthalic acid and other compounds having a carboxy group and an ester bond, and acrylic acid and methacrylic acid are preferred. These compounds can be used alone or in combination of two or more.
A soluble polyimide is a polyimide that can be made liquid by an organic solvent.

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

本発明のレジストパターン形成方法によれば、既存の露光装置や既存の化学増幅型レジスト組成物を用いても、微細なレジストパターンを形成できる。
また、本発明のレジストパターン形成方法は、たとえば上層側の第二のレジスト膜のパターニング1回、下層側の第一のレジスト膜のパターニング1回をそれぞれ行うことにより微細なレジストパターンを形成することができる。これにより、パターニングを少なくとも2回、基板等のエッチングを少なくとも2回それぞれ行う必要があるダブルパターニング法に比べて、工程数を少なくすることができる。
According to the resist pattern forming method of the present invention, a fine resist pattern can be formed using an existing exposure apparatus or an existing chemical amplification resist composition.
The resist pattern forming method of the present invention forms a fine resist pattern by performing, for example, one patterning of the second resist film on the upper layer side and one patterning of the first resist film on the lower layer side. Can do. Thereby, the number of steps can be reduced as compared with the double patterning method in which the patterning needs to be performed at least twice and the etching of the substrate or the like needs to be performed at least twice.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
以下の手順で、図1に示す工程と同様の工程によりレジストパターンを形成した。
すなわち、8インチシリコンウェーハ上に、スピンナーを用いて有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、表1に示される化学増幅型の第一のポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚150nmの第一のレジスト膜1を形成した。
次に、第一のレジスト膜1上に、表1に示される化学増幅型の第二のポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚150nmの第二のレジスト膜2を形成した。
(Example 1)
In the following procedure, a resist pattern was formed by the same process as that shown in FIG.
That is, an organic antireflection film composition “ARC29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed.
A first chemically amplified positive resist composition shown in Table 1 is applied on the organic antireflection film using a spinner, and prebaked (PAB) at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate. The first resist film 1 having a film thickness of 150 nm was formed by performing treatment and drying.
Next, a chemically amplified second positive resist composition shown in Table 1 is applied onto the first resist film 1 using a spinner, and prebaked at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate. By performing (PAB) treatment and drying, a second resist film 2 having a film thickness of 150 nm was formed.

Figure 2009088135
Figure 2009088135

表1中の各略号は以下の意味を有する。また、[]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:下記式(A)−1で表される共重合体。
(A)−2:下記式(A)−2で表される共重合体。
(B)−1:ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート
(B)−2:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン
(S)−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)/プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)の混合溶媒(6/4)
(S)−2:イソブタノール(IBA)
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a copolymer represented by the following formula (A) -1.
(A) -2: a copolymer represented by the following formula (A) -2.
(B) -1: di (1-naphthyl) phenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (B) -2: triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (D) -1: tri-n-pentylamine (S) -1: propylene Glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) / propylene glycol monomethyl ether (PGME) mixed solvent (6/4)
(S) -2: Isobutanol (IBA)

Figure 2009088135
(質量平均分子量10000、Mw/Mn=1.5)
Figure 2009088135
(Mass average molecular weight 10,000, Mw / Mn = 1.5)

Figure 2009088135
(質量平均分子量10000、Mw/Mn=1.5)
Figure 2009088135
(Mass average molecular weight 10,000, Mw / Mn = 1.5)

ここで、上層側の第二のレジスト膜2を形成する際に用いた第2のポジ型レジスト組成物のレジスト溶剤((S)−2)として、下層側の第一のレジスト膜1が溶解しない溶剤としてイソブタノール(IBA)を選択した。また、イソブタノール(IBA)に対して溶解する共重合体として、フッ素化アルコールユニットを多く含む樹脂(A)−2を選択した。
なお、下層側の第一のレジスト膜1のレジストを最低露光量(Eth)は、約5mJ/cmであった。そこで、上層側の第二のレジスト膜2の最低露光量(Eth)および最適露光量(Eop)が5mJ/cmよりも小さくなるように、具体的には、(D)成分の配合量を0.1質量部と第一のポジ型レジスト組成物の場合よりも少なくして、第二のレジスト膜2の最適露光量(Eop)が1.2mJ/cmになるように調整した。
Here, the first resist film 1 on the lower layer side is dissolved as the resist solvent ((S) -2) of the second positive resist composition used when forming the second resist film 2 on the upper layer side. Isobutanol (IBA) was selected as the non-solvent. Moreover, resin (A) -2 containing many fluorinated alcohol units was selected as a copolymer which melt | dissolves with respect to isobutanol (IBA).
The minimum exposure (Eth 1 ) of the first resist film 1 on the lower layer side was about 5 mJ / cm 2 . Therefore, specifically, the blending of the component (D) is performed so that the minimum exposure amount (Eth 2 ) and the optimum exposure amount (Eop 2 ) of the second resist film 2 on the upper layer side are smaller than 5 mJ / cm 2. The amount is adjusted to 0.1 parts by mass and less than the case of the first positive resist composition so that the optimum exposure amount (Eop 2 ) of the second resist film 2 is 1.2 mJ / cm 2. did.

ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)を、フォトマスクとして、「ライン幅180nm、ライン幅:スペース幅=1:1」のハーフトーンマスク(大日本印刷株式会社製;透過率6%)を介して選択的に照射した(露光量(Dose)1.2mJ/cm)。
その後、110℃で60秒間のPEB処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間現像し、その後20秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。
Using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75) and an ArF excimer laser (193 nm) as a photomask, “line width 180 nm, line width : Space width = 1: 1 ”was selectively irradiated through a halftone mask (manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd .; transmittance 6%) (exposure amount (Dose 2 ) 1.2 mJ / cm 2 ).
Thereafter, PEB treatment was performed at 110 ° C. for 60 seconds, and further developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution at 23 ° C. for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 20 seconds. Then, it was shaken and dried.

第一のレジスト膜はそのままで、第二のレジスト膜からなるライン幅180nmのラインパターンが、等間隔(ピッチ360nm)に配置されたラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(粗パターン2’)が形成できた。   A line-and-space (1: 1) resist pattern (coarse pattern 2 ′) in which a line pattern having a line width of 180 nm made of the second resist film is arranged at equal intervals (pitch 360 nm) without changing the first resist film. ) Was formed.

上記露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)でオープンフレーム露光(マスクを介さない露光)を行った(露光量24mJ/cm)。
その後、110℃で60秒間のPEB処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間現像し、その後20秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。
その後、100℃で60秒間加熱(ポストベーク処理)し、乾燥させて、レジスト膜(2に、ライン幅90nm、ピッチ180nm(ダブルピッチ360nm)のL/Sパターン(密パターン1’)を形成することができた。
Using the above exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75), an open frame exposure (exposure not through a mask) is performed with an ArF excimer laser (193 nm). (Exposure amount 24 mJ / cm 2 ).
Thereafter, PEB treatment was performed at 110 ° C. for 60 seconds, and further developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution at 23 ° C. for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 20 seconds. Then, it was shaken and dried.
Thereafter, the film is heated at 100 ° C. for 60 seconds (post-bake treatment) and dried to form a resist film (2) having an L / S pattern (dense pattern 1 ′) having a line width of 90 nm and a pitch of 180 nm (double pitch of 360 nm). I was able to.

本発明に係る実施例1のレジストパターン形成方法により、複数回のエッチング処理工程を経ることなく、工程数を低減できる新規なパターン形成方法によって、高解像性のレジストパターンを形成できることが確認できた。   By the resist pattern forming method of Example 1 according to the present invention, it can be confirmed that a high-resolution resist pattern can be formed by a novel pattern forming method capable of reducing the number of steps without going through a plurality of etching treatment steps. It was.

本発明のレジストパターン形成方法の好ましい実施態様を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining the preferable embodiment of the resist pattern formation method of this invention. 従来のダブルパターニング法の一例を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining an example of the conventional double patterning method.

符号の説明Explanation of symbols

1…第一のレジスト膜、1’…密パターン、2…第二のレジスト膜、2’…粗パターン、10…支持体、101…基板、102…下層膜、103…ハードマスク、104…レジストパターン、105…マスク、106…レジストパターン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st resist film, 1 '... Dense pattern, 2 ... 2nd resist film, 2' ... Coarse pattern, 10 ... Support body, 101 ... Substrate, 102 ... Underlayer film, 103 ... Hard mask, 104 ... Resist Pattern, 105 ... mask, 106 ... resist pattern.

Claims (4)

支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、
該第一のレジスト膜上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布して、該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さな最低露光量(Eth)を有する第二のレジスト膜を形成し、
該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さくかつ該第二のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第二のレジスト膜に対し選択的に露光し、現像して、該第二のレジスト膜からなる粗パターンを形成し、
該第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも大きな露光量(Dose)で、該第一のレジスト膜に対し、該粗パターンを介して露光し、現像して、該粗パターンを除去すると共に該第一のレジスト膜からなる密パターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。
A first positive resist composition is applied on a support to form a first resist film;
A second positive resist composition is applied onto the first resist film, and the second resist composition has a minimum exposure (Eth 2 ) smaller than the minimum exposure (Eth 1 ) of the first resist film. Forming a resist film,
Minimum exposure amount of said first resist film (Eth 1) minimum exposure amount of small and said second resist film than larger exposure amount than (Eth 2) (Dose 2) , the said second resist film Selectively exposed and developed to form a rough pattern of the second resist film,
Minimum exposure amount of said first resist film (Eth 1) large exposure amount than in (Dose 1), with respect to said first resist film was exposed through a crude pattern, and developed, crude pattern And forming a dense pattern made of the first resist film.
前記第二のレジスト膜の最適露光量(Eop)は、前記第一のレジスト膜の最低露光量(Eth)よりも小さい請求項1記載のレジストパターン形成方法。 The resist pattern forming method according to claim 1 , wherein an optimum exposure amount (Eop 2 ) of the second resist film is smaller than a minimum exposure amount (Eth 1 ) of the first resist film. 前記第二のポジ型レジスト組成物は、該第二のポジ型レジスト組成物の基材を溶かし、かつ、前記第一のポジ型レジスト組成物の基材を溶かさない有機溶剤(S)を含有する請求項1または2に記載のレジストパターン形成方法。 The second positive resist composition includes an organic solvent (S 2 ) that dissolves the base material of the second positive resist composition and does not dissolve the base material of the first positive resist composition. The resist pattern formation method of Claim 1 or 2 containing. 前記第一のレジスト膜に対する現像に用いる現像液と、前記第二のレジスト膜に対する現像に用いる現像液とが同じである請求項1〜3のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 1, wherein a developing solution used for developing the first resist film and a developing solution used for developing the second resist film are the same.
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