JP2011035173A - ネガ型化学増幅レジスト組成物及びこれを用いたモールドの作成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)樹脂、(B)酸の作用により樹脂(A)を架橋する架橋剤及び(C)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有する、モールド作成に用いられることを特徴とする、ネガ型化学増幅レジスト組成物、及びこれを用いたモールドの作成方法。
【選択図】なし
Description
1つの応用として、例えば、特許文献1や特許文献2には、情報記録媒体作成プロセスにおいて、凹凸構造を有するモールド構造体やスタンパー担体が使用されているが、これらモールド構造体やスタンパー自体の作成に、レジスト組成物を使用する旨が記載されている。ここで、情報記録媒体とは、ハードディスクなどの磁気記録媒体、光ディスク、光磁気ディスクなどを含む概念である。
また、いわゆるナノインプリント技術は、半導体微細回路形成、特に線幅22nm以下の世代の超微細半導体回路パターン形成における候補技術の1つとして位置づけられているが、この技術においても、モールド作成において電子線レジストの適用が検討されている。
また、(1)シリコン(Si)基板などの、強度と寿命の点で不利なものの、反応性イオンエッチング(RIE)などの加工性の観点から優れている基板にまず凹凸パターンを形成してモールド(マスターモールドとも言う)を作成し、(2)そのマスターモールドのパターンを、より耐久性の高い基板に転写することで、実用に耐えるモールド(レプリカモールドとも言う)を複数作成するという手順でモールドを作成する際、(1)でRIEのマスクとして電子線用レジスト組成物により形成したパターンを利用するものである。
この方法の一例として、非特許文献1の30頁や60頁には、Siモールドをマスターモールドとして、電鋳によりNiのモールド(レプリカモールド)を作成する方法が紹介されている。
一方で、前述の、凹凸構造を有する、情報記録媒体作成に使用されるモールド構造体やスタンパー担体などの作成においては、円盤状の基板をr−θ方向の電子線走査により露光することが前述の特許文献には記載されている。r−θ方向の走査においても、近接効果の問題を機器の面からのみならずレジスト材料の面からも解決することが求められている。
Aは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
Rは、複数存在する場合は各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基を表す。
aは1〜3の整数を表す。
bは0〜(3−a)の整数を表す。
なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また、本明細書中、「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、電子線等を意味する。なお、本発明の組成物は電子線照射に対して特に有効であるが、その他の活性光線や放射線による使用を制限するものではない。
本発明の組成物は、ネガ型、即ち、電子線などの活性光線を照射した部分が現像液に不溶化することにより像が形成されるものである。
特に本発明においては、架橋反応によりネガ化する、ネガ型化学増幅レジスト組成物が好ましい。架橋反応によりネガ化する、ネガ型化学増幅レジスト組成物は、(A)樹脂、(B)酸の作用により樹脂(A)を架橋する架橋剤、(C)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することが好ましい。
(A)成分の樹脂としては、後述する(B)酸の作用により樹脂(A)を架橋する架橋剤と架橋することができる公知の樹脂を適宜選択して使用することができる。
樹脂(A)は、アルカリ現像液に可溶なアルカリ可溶性基を含有することが好ましい。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化
アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
例えば、ヒドロキシスチレン、部分水添ヒドロキシスチレン、ノボラック樹脂、(メタ)アクリル系ポリマー((メタ)アクリル酸含有ポリマーなど)、水酸基含有ポリマー、ポリ酢酸ビニル、ジエンコポリマー、エポキシ基含有ポリマー等を、好ましく使用できる(A)成分の樹脂として挙げることが出来る。
電子線における二次電子発生効率の観点から、(A)成分の樹脂はベンゼン環構造などの芳香環構造を有することが好ましく、一般式(1)で表される繰り返し単位を含有することが更に好ましい。
Aは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
Rは、複数存在する場合は各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基を表す。
aは1〜3の整数を表す。好ましくはaは1である。
bは0〜(3−a)の整数を表す。bは好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
Rとしてはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニルオキシ基又はアルキルスルホニルオキシ基を挙げることができ、更に置換基を有していてもよい。Rとしてのハロゲン原子は、Cl、Br、F、I等を挙げることができる。また、複数のRを有する場合には、互いに共同して環を形成してもいてもよい。
Aは前記一般式(1)のAと同義である。
Xは単結合、−COO−基、−O−基、−CON(R16)−基を表し、R16は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基等)を表す。Xとして好ましくは、単結合、−COO−、−CON(R16)−であり、特に好ましくは単結合、−COO−基である。
Yで示される環構造は、3環以上の多環芳香族炭化水素環構造を表し、好ましくは下記構造式で表されるいずれかを表す。
R101〜R106はそれぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子(Cl、Br、F、I)、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキルカルボニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキルスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜15のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜16のアラルキル基、カルボキシ基、水酸基を有していてもよい炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表す。
c〜hはそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。
R101〜R106として好ましくは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキルカルボニルオキシ基であり、特に好ましくは、水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基)、炭素数1〜3のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基)、炭素数1〜3のアルキルカルボニルオキシ基(アセチル基、プロピオニル基等)である。
これらの重合性モノマーの例としては、スチレン、アルキル置換スチレン、アルコキシ置換スチレン、O-アルキル化スチレン、O-アシル化スチレン、水素化ヒドロキシスチレン、無水マレイン酸、アクリル酸誘導体(アクリル酸、アクリル酸エステル等)、メタクリル酸誘導体(メタクリル酸、メタクリル酸エステル等)、N−置換マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を挙げることができるが、これらに限定されるもので
はない。
また、上記とは別に、好ましい樹脂の繰り返し単位として、主鎖に環状構造を有する単位(インデン構造を有するモノマーに由来する単位など)、ナフトール構造を有する単位、−C(CF3)2OH基を有する繰り返し単位なども挙げられる。
(A)成分の樹脂において、一般式(1)で表される繰り返し単位と、一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の比率は、モル比で100/0〜50/50が好ましく、より好ましくは100/0〜60/40であり、特に好ましくは100/0〜70/30である。
(A)成分の樹脂の好ましい分子量は、質量平均分子量として1000〜50000であり、更に好ましくは2000〜20000である。
(A)成分の樹脂の好ましい分子量分布(Mw/Mn)は、1.0〜2.0であり、より好ましくは1.0〜1.35である。
(A)成分の樹脂の添加量は組成物の全固形分に対して、30〜95質量%、好ましくは40〜90質量%、特に好ましくは50〜80質量%で用いられる。なお、樹脂の分子量及び分子量分布は、GPC測定によるポリスチレン換算値として定義される。
具体例中のnは正の整数を表す。
x、y、zは樹脂組成のモル比を表し、2成分からなる樹脂では、x=10〜95、y=5〜90、好ましくはx=40〜90、y=10〜60の範囲で使用される。3成分からなる樹脂では、 x=10〜90、y=5〜85、z=5〜85、好ましくはx=40〜80、y=10〜50、z=10〜50の範囲で使用される。また、これらは単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
本発明においては、(A)樹脂とともに、酸の作用により樹脂(A)を架橋する化合物(以下、架橋剤ともいう)を使用する。ここでは公知の架橋剤を有効に使用することができる。
架橋剤(B)は、例えば、樹脂(A)を架橋しうる架橋性基を有している化合物又は樹脂であり、好ましくは架橋性基として、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、アシルオキシメチル基、又はアルコキシメチルエーテル基を2個以上有する化合物あるいは樹脂、又はエポキシ化合物である。
更に好ましくは、アルコキシメチル化、アシルオキシメチル化メラミン化合物あるいは樹脂、アルコキシメチル化、アシルオキシメチル化ウレア化合物あるいは樹脂、ヒドロキシメチル化又はアルコキシメチル化フェノール化合物あるいは樹脂、及びアルコキシメチルエーテル化フェノール化合物あるいは樹脂等が挙げられる。
架橋剤(B)は、分子内にベンゼン環を有するフェノール化合物であることが好ましく、分子内にベンゼン環を2個以上有するフェノール化合物であることがより好ましく、また、窒素原子を含まないフェノール化合物であることが好ましい。
架橋剤(B)は、樹脂(A)を架橋しうる架橋性基を1分子あたり2〜8個有するフェノール化合物であることが好ましく、架橋性基を3〜6個有することがより好ましい。
RNM1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はオキソアルキル基を表す。
RNM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
RNM2は、各々独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、又はシクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)を表す。
RNM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
RNM3は、各々独立に、水素原子、ヒドロキシル基、直鎖又は分岐のアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)、オキソアルキル基(炭素数3〜6が好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜6が好ましい)又はオキソアルコキシ基(炭素数2〜6が好ましい)を表す。
Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基(炭素数1〜3が好ましい)又はカルボニル基を表す。より具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1−メチルエチレン基、ヒドロキシメチレン基、シアノメチレン基等が挙げられる。
RNM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
RNM4は、各々独立に、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基又はアルコキシ基を表す。
RNM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
RNM5は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は下記一般式(CLNM−5´)で表される原子団を表す。
RNM6は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は下記一般式(CLNM−5´´)で表される原子団を表す。
RNM1は、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
一般式(CLNM−5´´)において、
RNM1は、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものであり、RNM5は、一般式(CLNM−5)に於けるRNM5と同様のものである。
REP1〜REP3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、該アルキル基及びシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。またREP1とREP2、REP2とREP3は、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
アルキル基及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては例えば、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルキルスルホン基、アルキルスルホニル基、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、などが挙げられる。
QEPは単結合若しくはnEP価の有機基を表す。REP1〜REP3は、これら同士だけでなくQEPとも結合して環構造を形成していても良い。
nEPは2以上の整数を表し、好ましくは2〜10、更に好ましくは2〜6である。但しQEPが単結合の場合、nEPは2である。
本発明において、架橋剤は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、上記のフェノール誘導体に加え、他の架橋剤、例えば上述の(i)、(ii)等を併用する場合、上記のフェノール誘導体と他の架橋剤の比率は、モル比で100/0〜20/80、好ましくは90/10〜40/60、更に好ましくは80/20〜50/50である。
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有することが好ましい。
酸発生剤としては、公知のものであれば特に限定されないが、活性光線又は放射線の照射により、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、又はトリス(アルキルスルホニル)メチド少なくとものいずれかを発生する化合物が好ましい。
より好ましくは下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
Z-は、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。
また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基から選ばれる基を表し、複数存在する場合のR1、R2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、単結合又は二価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Aは、環状構造を有する基を表す。
xは1〜20の整数を表し、yは0〜10の整数を表し、zは0〜10の整数を表す。
Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜4である。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfとして好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。具体的には、フッ素原子、CF3、C2F5、C3F7、C4F9、CH2CF3、CH2CH2CF3、CH2C2F5、CH2CH2C2F5、CH2C3F7、CH2CH2C3F7、CH2C4F9、CH2CH2C4F9が挙げられ、中でもフッ素原子、CF3が好ましい。
xは1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。
yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。
zは0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
Lの2価の連結基としては特に限定されず、―COO−、−OCO−、−CO−、−O−、−S―、−SO―、―SO2−、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基などがあげられる。このなかでも―COO−、−OCO−、−CO−、−O−がこのましく、―COO−、−OCO−がより好ましい。
脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF向上の観点から好ましい。
アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、アントラセン環が挙げられる。
複素環構造を有する基としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環が挙げられる。中でもフラン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましい。
上記環状構造を有する基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1〜12が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、スルホン酸エステル基等が挙げられる。
直鎖又は分岐のアルキル基としては、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、イソアミル基、t−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−デシル基、n−ドデシル基などが挙げられる。炭素数の上限は特にないが、好ましくは15以下、より好ましくは12以下である。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。炭素数の限定は特にないが、好ましくは5〜10である。
また、R1a 、R2a、R3aの直鎖又は分岐のアルキル基、又はシクロアルキル基は、更に置換基を有していてもよい。
R201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、三つ全てがアリール基であることがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの他に、インドール残基、ピロール残基などのヘテロアリール基も可能である。これらアリール基は更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
R1a〜R13aは、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。
R1a〜R13aのうち、1〜3つが水素原子でないことが好ましく、R9a〜R13aのいずれか1つが水素原子でないことがより好ましい。
Zaは、単結合又は2価の連結基である。
X-は、一般式(ZI)におけるZ-と同義である。
R1a〜R13aが水素原子でない場合としては、水酸基で置換された直鎖、分岐、環状のアルキル基であることが好ましい。
R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(ZI−1)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられる。
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
(1)の態様としては、例えば、フッ素を有するスルホン酸発生剤とトリス(フルオロアルキルスルホニル)メチド酸発生剤の併用、フッ素を有するスルホン酸発生剤とフッ素を有さないスルホン酸発生剤の併用、アルキルスルホン酸発生剤とアリールスルホン酸発生剤の併用、などが考えられる。
(2)の態様としては、例えば、発生酸アニオンの炭素数が4以上異なる2種の酸発生剤の併用などが考えられる。
酸発生剤の組成物中の含有量(複数併用する場合は合計の量)は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜30質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜20質量%、更に好ましくは1〜15質量%である。
本願発明のレジスト組成物は、塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物は、含窒素有機塩基性化合物であることが好ましい。
使用可能な化合物は特に限定されないが、例えば以下の(1)〜(4)に分類される化合物が好ましく用いられる。
Rbs1は、各々独立に、水素原子、アルキル基(直鎖又は分岐)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アリール基、アラルキル基の何れかを表す。但し、三つのRの全てが水素原子とはならない。
Rbs1としてのアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常1〜20、好ましくは1〜12である。
Rbs1としてのシクロアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常3〜20、好ま
しくは5〜15である。
Rbs1としてのアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常6〜20、好ましくは6〜10である。具体的にはフェニル基やナフチル基などが挙げられる。
Rbs1としてのアラルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常7〜20、好ましくは7〜11である。具体的にはベンジル基等が挙げられる。
Rbs1としてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基は、水素原子が置換基により置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基等が挙げられる。
一般式(BS−1)で表される化合物は、3つのRの1つのみが水素原子、あるいは全てのRが水素原子でないことが好ましい。
また、一般式(BS−1)において、少なくとも1つのRが、ヒドロキシル基で置換されたアルキル基である化合物が、好ましい態様の1つとして挙げられる。具体的化合物としては、トリエタノールアミン、N,N−ジヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
具体的例としては、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンや、米国特許第6040112号明細書のカラム3、60行目以降に例示の化合物などが挙げられる。
複素環構造としては、芳香族性を有していてもいなくてもよい。また、窒素原子を複数有していてもよく、更に、窒素以外のヘテロ原子を含有していてもよい。具体的には、イミダゾール構造を有する化合物(2−フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾールなど)、ピペリジン構造を有する化合物(N−ヒドロキシエチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートなど)、ピリジン構造を有する化合物(4−ジメチルアミノピリジンなど)、アンチピリン構造を有する化合物(アンチピリン、ヒドロキシアンチピリンなど)が挙げられる。
また、環構造を2つ以上有する化合物も好適に用いられる。具体的には1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−ウンデカ−7−エンなどが挙げられる。
フェノキシ基を有するアミン化合物とは、アミン化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。フェノキシ基は、例えば、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシロキシ基、アリールオキシ基等の置換基を有していてもよい。
より好ましくは、フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン鎖を有する化合物である。1分子中のオキシアルキレン鎖の数は、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン鎖の中でも−CH2CH2O−が好ましい。
具体例としては、2−[2−{2―(2,2―ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミンや、米国特許出願公開第2007/0224539A1号明細書の段落[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)などが挙げられる。
アンモニウム塩も適宜用いられる。好ましくはヒドロキシド又はカルボキシレートである。より具体的にはテトラブチルアンモニウムヒドロキシドに代表されるテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドが好ましい。これ以外にも上記(1)〜(3)のアミンから誘導されるアンモニウム塩を使用可能である。
塩基性化合物の使用量は、組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、各成分を溶解するものである限り特に限定されないが、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(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;1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)など)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME;1−メトキシ−2−プロパノール)など)、乳酸アルキルエステル(乳酸エチル、乳酸メチルなど)、環状ラクトン(γ−ブチロラクトンなど、好ましくは炭素数4〜10)、鎖状又は環状のケトン(2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなど、好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、カルボン酸アルキル(酢酸ブチルなどの酢酸アルキルが好ましい)、アルコキシ酢酸アルキル(エトキシプロピオン酸エチル)などが挙げられる。その他使用可能な溶媒として、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425A1号明細書の[0244]以降に記載されている溶剤などが挙げられる。
水酸基を有する溶剤としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテル又は乳酸アルキルエステルが好ましく、水酸基を有しない溶剤としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートが好ましい。
本発明の組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
これらに該当する界面活性剤としては、大日本インキ化学工業(株)製のメガファックF176、メガファックR08、OMNOVA社製のPF656、PF6320、トロイケミカル(株)製のトロイゾルS−366、住友スリーエム(株)製のフロラードFC430、信越化学工業(株)製のポリシロキサンポリマーKP−341などが挙げられる。
また、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。より具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類などが挙げられる。
界面活性剤の使用量は、組成物の全固形分に対し、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
本発明の組成物は、上記に説明した成分以外にも、カルボン酸、カルボン酸オニウム塩、Proceeding of SPIE, 2724,355 (1996)等に記載の分子量3000以下の溶解阻止化合物、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、酸化防止剤などを適宜含有することができる。
特にカルボン酸は、性能向上のために好適に用いられる。カルボン酸としては、安息香酸、1−ナフトエ酸、2−ナフトエ酸などの、芳香族カルボン酸が好ましい。
カルボン酸の含有量は、組成物の全固形分濃度中、0.01〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.01〜5質量%、更に好ましくは0.01〜3質量%である。
また、酸増殖剤(酸の作用により分解し、カルボン酸よりも強い酸を生成する物質)を含有することも好ましい。酸増殖剤から生成する酸は、その酸の強度が大きいものが好ましく、具体的にはその酸の解離定数(pKa)として3以下が好ましく、より好ましくは2以下である。酸増殖剤から発生する酸としてはスルホン酸が好ましい。
Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
R0は、酸の作用により脱離する基を表す。
R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、
又はアリーロキシ基を表す。
R2は、アルキル基又はアラルキル基を表す。
R3は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
R4、R5は、各々独立に、アルキル基を表し、R4とR5が互いに結合して環を形成しても良い。
R6は、水素原子又はアルキル基を表す。
R7は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
R8は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
R9は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
R9は、R7と結合して環を形成しても良い。
R10は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アリーロキシ基又はアルケニルオキシ基を表す。
R11は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、
アリーロキシ基又はアルケニル基を表す。
R10とR11は、互いに結合して環を形成してもよい。
R12は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルケニル基又は環状イミド基を表す。
シクロアルキル基としては、炭素数4〜10個のシクロアルキル基が挙げられ、具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、ボロニル基、イソボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基等基等が挙げられる。
アラルキル基としては、炭素数7〜20個のアラルキル基が挙げられ、具体的にはベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、炭素数1〜8個のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
アルケニル基としては、炭素2〜6個のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、炭素数2〜8個のアルケニルオキシ基が挙げられ、具体的にはビニルオキシ基、アリルオキシ基等が挙げられる。
R7とR9が互いに結合して形成する環としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環等が挙げられる。
R10とR11が互いに結合して形成する環としては、環内に酸素原子を含んでいてもよい、3−オキソシクロヘキセニル環、3−オキソインデニル環等が挙げられる。
Roの酸の作用により脱離する基としては、例えば、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリル基、3−オキソシクロヘキシル基等を挙げることができる。
R;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル基、ヘプタデカフルオロオクチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、メトキシフェニル基、トルイル基、メシチル基、フルオロフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、樟脳基。
R0;t−ブチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−エトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基。
R1;メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基。
R2;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ベンジル基。
R3;メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基。
R4、R5;メチル基、エチル基、プロピル基、互いに結合してエチレン基、プロピレン基を形成したもの。
R6;水素原子、メチル基、エチル基。
R8;メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基。
R10;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ビニロキシ基、メチルビニロキシ基、互いに結合して酸素原子をふくんでよい、3−オキソシクロヘキセニル環、3−オキソインデニル環を形成したもの。
R11;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ビニル基、アリル基、互いに結合して酸素原子をふくんでよい、3−オキソシクロヘキセニル環、3−オキソインデニル環を形成したもの。
R12がシクロアルキル基を表すとき、シクロアルキル基としては、炭素原子数が3〜20のシクロアルキル基を挙げることができる。その具体例としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、2−ノルボルニル基等を挙げることができる。これらの中では、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基がより好ましい。
を除く一価の非金属原子団が用いられ、好ましい例としては、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルジチオ基、アリールジチオ基、アミノ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−アリールアミノ基、N,N−ジアリールアミノ基、N−アルキル−N−アリールアミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、N−アリールカルバモイルオキシ基、N,N−ジアルキルカルバモイルオキシ基、N,N−ジアリールカルバモイルオキシ基、N−アルキル−N−アリールカルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、N−アルキルアシルアミノ基、N−アリールアシルアミノ基、ウレイド基、N′−アルキルウレイド基、N′,N′−ジアルキルウレイド基、N′−アリールウレイド基、N′,N′−ジアリールウレイド基、N′−アルキル−N′−アリールウレイド基、N−アルキルウレイド基、N−アリールウレイド基、N′−アルキル−N−アルキルウレイド基、N′−アルキル−N−アリールウレイド基、N′,N′−ジアルキル−N−アルキルウレイド基、N′,N′−ジアルキル−N−アリールウレイド基、N′−アリール−N−アルキルウレイド基、N′−アリール−N−アリールウレイド基、N′,N′−ジアリール−N−アルキルウレイド基、N′,N′−ジアリール−N−アリールウレイド基、N′−アルキル−N′−アリール−N−アルキルウレイド基、N′−アルキル−N′−アリール−N−アリールウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N−アルキルカルバモイル基、N,N−ジアルキルカルバモイル基、N−アリールカルバモイル基、N,N−ジアリールカルバモイル基、N−アルキル−N−アリールカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基(−SO3H)及びその共役塩基基(以下、スルホナト基と称す)、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、N−アルキルスルフィナモイル基、N,N−ジアルキルスルフィナモイル基、N−アリールスルフィナモイル基、N,N−ジアリールスルフィナモイル基、N−アルキル−N−アリールスルフィナモイル基、スルファモイル基、N−アルキルスルファモイル基、N,N−ジアルキルスルファモイル基、N−アリールスルファモイル基、N,N−ジアリールスルファモイル基、N−アルキル−N−アリールスルファモイル基、ホスフォノ基(−PO3H2)及びその共役塩基基(以下、ホスフォナト基と称す)、ジアルキルホスフォノ基(−PO3(alkyl)2)、ジアリールホスフォノ基(−PO3(aryl)2)、アルキルアリールホスフォノ基(−PO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスフォノ基(−PO3H(alkyl))及びその共役塩基基(以後、アルキルホスフォナト基と称す)、モノアリールホスフォノ基(−PO3H(aryl))及びその共役塩基基(以後、アリールホスフォナト基と称す)、ホスフォノオキシ基(−OPO3H2)及びその共役塩基基(以後、ホスフォナトオキシ基と称す)、ジアルキルホスフォノオキシ基(−OPO3(alkyl)2)、ジアリールホスフォノオキシ基(−OPO3(aryl)2)、アルキルアリールホスフォノオキシ基(−OPO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスフォノオキシ基(−OPO3H(alkyl))及びその共役塩基基(以後、アルキルホスフォナトオキシ基と称す)、モノアリールホスフォノオキシ基(−OPO3H(aryl))及びその共役塩基基(以後、アリールフォスホナトオキシ基と称す)、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。
キシフェニル基、アセトキシフェニル基、ベンゾイロキシフェニル基、メチルチオフェニル基、フェニルチオフェニル基、メチルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、アセチルアミノフェニル基、カルボキシフェニル基、メトキシカルボニルフェニル基、エトキシフェニルカルボニル基、フェノキシカルボニルフェニル基、N−フェニルカルバモイルフェニル基、フェニル基、シアノフェニル基、スルホフェニル基、スルホナトフェニル基、ホスフォノフェニル基、ホスフォナトフェニル基等を挙げることができる。また、アルケニル基の例としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、シンナミル基、2−クロロ−1−エテニル基等が挙げられ、アルキニル基の例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。アシル基(R13CO−)におけるR13としては、水素及び上記のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基を挙げることができる。
一般式(1)〜(6)で表される化合物の具体例としては、例えば、特開2008−209889号公報の〔0215〕以降に例示された化合物を参照されたい。
本発明のレジスト組成物は、既に述べたが、モールドの作成に好適に用いられ、この目的に用いられる限り、使用方法は特に限定されない。モールド作成の方法に関しては種々の方法が提案され、その幾つかは前述の特許文献1、特許文献2、非特許文献1などで紹介されているが、ここでは、本発明の組成物を用いて直接モールドを作成する方法(方法1)と、本発明の組成物を用いてまずマスターモールドを作成し、そのマスターモールドを用いてレプリカモールドを作成する方法(方法2)、の2つの概要を簡潔に説明する。
方法1では、まず、前述のレジスト組成物を、所望の基板に塗布し、レジスト膜を形成する。基板の材質は、石英、ガラス、Si、SiO2、SiN、Ti、Tl、Pd、Ni、TiN、Cu、Cr、Fe、Al、などから適宜選択可能である。これら基板には、後述する反応性イオンエッチング(RIE)の選択性を向上させるため、Crなどによりハードマスク(HM)層が形成されていることが好ましい。この層の厚さは通常3〜50nm、好ましくは10〜20nmである。
必要に応じ、露光前ベーク(好ましくは80℃〜150℃で90秒間程度)を行った後、好ましくは電子線により描画を行う。
描画後、必要に応じて照射後加熱(Post Exposure Bake)を行った後、現像液により現像を行うことでレジストパターンを形成する。
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
なお、照射後加熱を行う場合、その温度は80〜150℃が好ましく、100〜140℃がより好ましい。またその時間は30〜120秒が好ましい。
更に、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
現像液として用いる有機溶剤としては、種々の有機溶剤が広く使用されるが、たとえば、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤等の溶剤を用いることができる。これらの溶剤は、特に式(1)で表される繰り返し単位を含有する樹脂を成分(A)として用いた場合に好ましい。
特に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を含有する現像液であることが好ましい。
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができ、アルキルケトン系溶媒、例えばメチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンがより好ましい。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME;1−メトキシ−2−プロパノール)、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、フェノール、クレゾールなどのフェノール系溶剤等を挙げることができ、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−オクタノール、2エチル−ヘキサノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、クレゾールがより好ましい。
トアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラハイドロピラン等が挙げられる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
R及びR’は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基の炭素数は、通常1〜6の範囲である。R及びR’は、互いに結合して環を形成してもよい。これらの基は水酸基、カルボニル基、シアノ基、アルコキシ基、アルキルエステル基、などで更に置換されていても良い。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。
現像液における有機溶剤(複数混合の場合は合計)の濃度は、好ましくは50質量%以
上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。特に好ましくは、実質的に有機溶剤のみからなる場合である。なお、実質的に有機溶剤のみからなる場合とは、微量の界面活性剤、酸化防止剤、安定剤、消泡剤などを含有する場合を含むものとする。
有機溶剤を含む現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては、前述のレジスト組成物に用いられる界面活性剤と同様のものを用いることができる。
界面活性剤の使用量は、有機溶剤を含む現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
炭化水素系溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
界面活性剤としては、前述のレジスト組成物に用いられる界面界面活性剤と同様のものを用いることができ、その使用量はリンス液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
RIEプロセスに使用できるガスは特に限定されないが、代表的なものとして、CHF3, CF4, C4F8, C4F6などのフルオロカーボン系のガス、SF6, CH4, CF3Iなどが挙げられる。また、これらの希釈用のガスとしてAr, Heなどの希ガスがしばしば用いられる。
RIEプロセスの条件は特に限定されないが、フルオロカーボン系のガスの流量は好ましくは5〜50sccm、より好ましくは10〜30sccm、希釈用ガスの流量は好ましくは20〜200sccm、より好ましくは50〜150sccmである。また、ガスの圧力は好ましくは0.5〜10Pa、より好ましくは1〜6Paである。
また、その他装置の条件として、例えば誘導結合方式(ICP)のRIE装置では、アンテナ電力(ICP電力)は好ましくは50〜600W、より好ましくは100〜300W、バイアス電力は好ましくは10〜300W、より好ましくは20〜150W、装置(チャンバ、エッチング室)内の温度は好ましくは50℃〜150℃、より好ましくは80℃〜120℃、基板ステージの温度は好ましくは−20℃〜70℃、より好ましくは10℃〜60℃に調整して用いられる。
エッチング終了後、レジストパターンを除去、基板を洗浄することでモールド(スタンパー)を得ることができる。なお、基板の洗浄後、転写材料の付着を防ぐために、離型処理を行うことが好ましい。離形処理の材料としてはシランカップリング剤がよく用いられる。シランカップリング剤の具体例としては、オプツールDSX、デュラサーフHD−1100、2100シリーズ(ダイキン化成品販売株式会社製)、Novec ECG−1720(住友スリーエム社製)などが挙げられる。離形処理の方法としては、基板をシランカップリング剤の溶液に浸漬後、加熱して固定する方法、シランカップリング剤の溶液をスピンコート法により基板上に薄く塗布した後に加熱する方法などが挙げられる。
基板上にレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとして反応性イオンエッチングを行い(エッチングの概要は方法1における説明と同様である)、レジストを除去、洗浄することで、凹凸の形成されたモールド(マスターモールド)を得る。
このモールドを、硬化性組成物を塗布した基板(例えば、Crによるハードマスクを有する石英基板など)に押し当て、インプリント工程を行うことにより、マスターモールドの凹凸パターンを基板上の硬化性組成物に転写することで、硬化性組成物によるパターンを形成する。硬化性組成物は熱硬化性でも光硬化性でもよいが、基板が光を透過する材質の場合は光硬化性組成物を使用することが可能である。なお、硬化性組成物を塗布した基板を用意する際、前述のシランカップリング剤などによる離型処理を行っておくことも好ましい。
ここで用いる硬化性組成物についてより具体的に説明すると、硬化性組成物は通常、重合性モノマー、重合開始剤、界面活性剤、その他任意成分などを含有する。硬化性組成物が通常含有する各成分の具体例としては、例えば特開2009−016000号公報の0032段落〜0142段落に記載の成分が挙げられる。
なお、市販されている硬化性組成物として、東洋合成工業株式会社製のPAK-01、PAK-02なども使用可能である。
RIE終了後、硬化性組成物の除去、基板の洗浄、好ましくは離型処理(離型処理については方法1における記載と同様である)を行うことで、モールド(レプリカモールド)を得ることができる。
また、別の方法として、凹凸が形成されたマスターモールドに対して、電鋳処理を行うことで、Niなどの金属製のレプリカモールドを得ることも可能である。
なお、モールド作成方法の詳細、方法1、方法2以外のモールド作成方法などは、前述の特許文献1〜2、非特許文献1などを参照されたい。
(1)樹脂(A成分)
合成例1(樹脂例(29)の合成)
4−アセトキシスチレン3.9g(0.024モル)、4−メトキシスチレン0.8g(0.006モル)を1−メトキシ−2−プロパノール30mlに溶解し、窒素気流及び撹拌下、70℃にて重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(株)製;商品名V−65)50mg、4−アセトキシスチレン9.1g(0.056モル)、4−メトキシスチレン1.9g(0.014モル)の1−メトキシ
−2−プロパノール70ml溶液を2時間かけて滴下した。2時間後開始剤50mgを追加し、更に2時間反応を行った。その後90℃に昇温し撹拌を1時間続けた。反応液を放冷後、イオン交換水1Lに激しく撹拌しながら投入することにより、白色樹脂を析出させた。得られた樹脂を乾燥後、メタノール100mLに溶解し、25%テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを加え、樹脂中のアセトキシ基を加水分解した後、塩酸水溶液にて中和して白色樹脂を析出させた。イオン交換水にて水洗、減圧下で乾燥後、本発明の樹脂(29)11.6gを得た。GPCにて分子量を測定したところ、重量平均(Mw:ポリスチレン換算)で9,200、分散度(Mw/Mn)で2.0であった。
以下、同様にして本発明(A)成分の各樹脂を合成した。
(HM−1)の合成
1−〔α−メチル−α−(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕−4−〔α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼン20g(本州化学工業(株)製Trisp−PA)を10%水酸化カリウム水溶液に加え、撹拌、溶解した。次にこの溶液を撹伴しながら、37%ホルマリン水溶液60mlを室温下で1時間かけて徐々に加えた。更に室温下で6時間撹伴した後、希硫酸水溶液に投人した。析出物をろ過し、十分水洗した後、メタノール30mlより再結晶することにより、下記構造のヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔HM−1〕の白色粉末20gを得た。純度は92%であった(液体クロマトグラフィー法)。
上記合成例で得られたヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔HM−1〕20gを1リットルのメタノールに加え、加熱撹拌し、溶解した。次に、この溶液に濃硫酸1mlを加え、12時間加熱還流した。反応終了後、反応液を冷却し、炭酸カリウム2gをを加えた。この混合物を十分濃縮した後、酢酸エチル300mlを加えた。この溶液を水洗した後、濃縮乾固させることにより、下記構造のメトキシメチル基を有するフェノール誘導体〔MM−1〕の白色固体22gを得た。純度は90%であった(液体クロマトグラフィー法)。
表1〜2に示した組成を有する塗液組成物を、0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、レジスト溶液を得た。なお、表1〜2に於いて、成分を2種類以上用いた場合の比率は、質量比である。
<有機塩基性化合物>
D−1:テトラ-(n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド
D−2:1、8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン
D−3:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
D−4:トリドデシルアミン
F−1:安息香酸
F−2:2−ナフトエ酸
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)
S−2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
S−3:シクロヘキサノン
S−4:酢酸ブチル
S−5:ドデカン
S−6:テトラハイドロフラン
S−7:1−ヘキサノール
S−8:メチルアミルケトン
S−9:乳酸エチル
S−10:デカン
S−11:イソプロピルアルコール
TMAH:2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
W−1: PF6320(OMNOVA(株)製)
W−2: メガフアツクF176(大日本インキ(株)製)
PMMA:ポリメタクリル酸メチル
表1〜2に記載の各組成物を用い、円盤状のSi基板上にレジスト膜を形成した後、該基板を特許第4109085号公報の図3で表される装置に設置し、基板を回転させながら電子線描画を行った。
描画終了後、表1〜2に記載の現像液により現像を行い、基板上にレジストパターンを
形成した。また、表1〜2においてリンス液を記載している実施例については、記載のリンス液によるリンス処理も行った。
得られたレジストパターンを測長SEM装置(日立 S-9380)にて解析し、ラインとスペースが1:1になるところを観察、解像しているところのパターンサイズを解像力とし、そのときの照射量を感度とした。結果を表3に示す。
上記過程によりレジストパターンを形成したSi基板に対し、特開2008−162101号公報の図2A〜図2Bに記載の手順に沿って、反応性イオンエッチング(RIE)を行って磁気記録媒体作成用スタンパー原盤(マスターモールド)の作成、及びそれを用いて石英製のモールド構造体(レプリカモールド)を作成した。
表1〜2に記載の実施例1〜32のレジスト組成物を用い、回転露光の代わりにx−y走査による露光(加速電圧50kV、ビーム径5nm)に代えた以外は前記5.における露光方法と同様にしてパターン形成を行ったところ、前記表5と同様に、良好なパターン形成を行うことができた。
こうして形成されたレジストパターンをマスクにして、CHF3/Ar混合ガス(混合比1:4)によるエッチングを行い、その後レジストパターンを除去することで、凹凸パターンを有するモールド(マスターモールド)を得た。
その後、表面にCr層を有する石英基板上に、硬化性組成物(光硬化性樹脂:PAK−01、東洋合成工業株式会社製)を塗布し、インプリントレジスト層を形成した。該インプリントレジスト層に上記マスターモールドで光インプリントを行った後、O2/Ar混合ガス(混合比1:4)によるパターン間残膜除去のためのエッチング、CHF3/Ar混合ガス(混合比1:4)による石英エッチングを行い、洗浄した後、シランカップリング剤による離型処理を行った。以上により、石英製のモールド(スタンパー)を作製した。
表1〜2に記載の実施例1〜32のレジスト組成物を用い、回転露光の代わりにx−y走査による露光(加速電圧50kV、ビーム径5nm)に代え、基板として表面にCr層を有する石英基板を用いた以外は前記5.における露光方法と同様にしてパターン形成を行ったところ、前記表1〜2と同様に、良好なレジストパターン形成を行うことができた。
こうして形成されたレジストパターンをマスクにして、CHF3/Ar混合ガス(混合比1:4)による石英エッチングを行い、レジストパターンを除去・洗浄した後、シランカップリング剤による離型処理を行った。以上の工程により、モールド(スタンパー)を作成した。
Claims (9)
- モールド作成に用いられることを特徴とする、ネガ型化学増幅レジスト組成物。
- 前記モールドが、情報記録媒体の作成用途に用いられるモールドであることを特徴とする、請求項1に記載のネガ型化学増幅レジスト組成物。
- 前記モールドが、半導体微細回路形成用途に用いられるモールドであることを特徴とする、請求項1に記載のネガ型化学増幅レジスト組成物。
- (A)樹脂、(B)酸の作用により樹脂(A)を架橋する架橋剤及び(C)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のネガ型化学増幅レジスト組成物。
- (B)架橋剤が、分子内にベンゼン環を有するフェノール化合物であることを特徴とする、請求項4または5に記載のネガ型化学増幅レジスト組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のネガ型化学増幅レジスト組成物を用いて基板上にパターンを形成する工程と、該パターンをマスクとしてエッチング処理を行う工程を有することを特徴とする、モールドの作成方法。
- 前記作成方法において、アルカリ現像液を用いて基板上にパターンを形成することを特徴とする、請求項7に記載のモールドの方法。
- 前記作成方法において、有機溶剤を含有する現像液を用いて基板上にパターンを形成することを特徴とする、請求項7に記載のモールドの方法。
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