JP4566619B2 - Negative resist composition and resist pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、ネガ型レジスト組成物、および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a negative resist composition and a resist pattern forming method using the negative resist composition.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。
微細な寸法のパターンを再現するためには、高解像性を有するレジスト材料が必要であり、化学増幅型のレジスト組成物が好適に用いられている。
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology.
In order to reproduce a pattern with fine dimensions, a resist material having high resolution is required, and a chemically amplified resist composition is preferably used.

化学増幅型のネガ型レジストは、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)酸発生剤成分と、(C)架橋剤を含有してなり、レジストパターン形成時に、露光により(B)酸発生剤成分から酸が発生すると、かかる酸が作用して、(A)樹脂成分と(C)架橋剤間で架橋が起こり、アルカリ不溶性となる。
化学増幅型のネガ型レジストの従来例としては、例えば下記特許文献1,2が挙げられる。
特開2001−56555号公報 特開2001−133977号公報
The chemically amplified negative resist comprises (A) an alkali-soluble resin, (B) an acid generator component, and (C) a cross-linking agent. Upon formation of a resist pattern, (B) an acid generator is formed by exposure. When an acid is generated from the component, the acid acts to cause cross-linking between the (A) resin component and the (C) cross-linking agent, resulting in alkali insolubility.
As conventional examples of the chemically amplified negative resist, for example, the following Patent Documents 1 and 2 can be cited.
JP 2001-56555 A JP 2001-133777 A

近年、高解像度の要望が高まるにつれ、ラインパターンの線幅が不均一になるラインワイズラフネス(Line Width Roughness、以下「LWR」とする。)を低減させることが、重要な問題となっているが、従来の化学増幅型のネガ型レジスト組成物では、LWRの改善が不十分である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高解像性を有するとともに、LWRを低減させることができるネガ型レジスト組成物およびレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。
In recent years, as the demand for high resolution increases, it has become an important problem to reduce line width roughness (hereinafter referred to as “LWR”) in which the line width of a line pattern becomes non-uniform. The conventional chemical amplification type negative resist composition is insufficient in improving the LWR.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a negative resist composition and a method for forming a resist pattern that have high resolution and can reduce LWR. .

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のネガ型レジスト組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)、および架橋剤(C)を含有するネガ型レジスト組成物において、前記(A)成分が、下記一般式(I)で表される(a1)単位と下記一般式(II)で表される(a2)単位を有する共重合体であり、前記(B)成分が、オキシムスルホネート系酸発生剤であり、前記(C)成分が、メラミン系架橋剤と尿素系架橋剤の混合物であり、さらに、トリ−n−オクチルアミン又はトリ−n−ドデシルアミンと、下記一般式(1)で表される化合物(D)とを含有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
That is, the negative resist composition of the present invention includes an alkali-soluble resin (A), an acid generator (B) that generates an acid upon irradiation with radiation, and a negative resist composition containing a crosslinking agent (C). The component (A) is a copolymer having a unit (a1) represented by the following general formula (I) and a unit (a2) represented by the following general formula (II), and the component (B) is , An oxime sulfonate acid generator, wherein the component (C) is a mixture of a melamine crosslinking agent and a urea crosslinking agent, tri-n-octylamine or tri-n-dodecylamine, and It contains the compound (D) represented by Formula (1), It is characterized by the above-mentioned.

Figure 0004566619
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式(I)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、mは1〜3の整数を表す。式(II)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、R は炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0または1〜3の整数を表す。(1)中、R’およびR”はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基を表す。pは2または3である。) (In the formula (I), R represents a hydrogen atom or a methyl group, m represents an integer of 1 to 3. In the formula (II), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 has 1 to 1 carbon atoms. 5 represents an alkyl group, and n represents an integer of 0 or 1 to 3. In formula (1) , R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. .)

また本発明は、基板上に、本発明のネガ型レジスト組成物を用いてネガ型レジスト膜を形成し、該ネガ型レジスト膜に対して選択的に露光処理を行った後、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)を行い、しかる後に現像処理を施してレジスト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成方法を提供する。
The present invention, on a substrate, by using the negative resist composition of the present invention to form a negative resist film, after the selective exposure process on the negative resist film, heat treatment (post It performs exposure baking), to provide a resist pattern shape forming method and forming a resist pattern by performing development processing thereafter.

なお、本発明において、露光には電子線の照射も含まれる。また、「単位」および「構成単位」はいずれも重合体を構成するモノマー単位を意味する。   In the present invention, exposure includes electron beam irradiation. Further, both “unit” and “structural unit” mean a monomer unit constituting the polymer.

本発明によれば、高解像性を有するとともに、LWRを低減させることができるネガ型レジスト組成物が得られ、これを用いて解像性が良好でLWRが改善されたレジストパターンを形成することができる。   According to the present invention, a negative resist composition having high resolution and capable of reducing LWR is obtained, and this is used to form a resist pattern with good resolution and improved LWR. be able to.

本発明のネガ型レジスト組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)、架橋剤(C)、および上記一般式(1)で表される化合物(D)を含有する。   The negative resist composition of the present invention comprises an alkali-soluble resin (A), an acid generator (B) that generates an acid upon irradiation with radiation, a crosslinking agent (C), and a compound represented by the above general formula (1) (D) is contained.

・化合物(D)(以下、(D)成分ということもある。)
まず化合物(D)について説明する。上記一般式(1)で表される化合物(D)はアルカリ現像液に可溶であり、酸の作用によって極性変化を生じてアルカリ不溶性となる。かかる極性変化を生じる反応にはHOの脱離反応が関与していると考えられる。
Compound (D) (hereinafter sometimes referred to as component (D))
First, the compound (D) will be described. The compound (D) represented by the general formula (1) is soluble in an alkali developer, and changes in polarity by the action of an acid to become insoluble in alkali. It is considered that the reaction causing such a change in polarity involves the elimination reaction of H 2 O.

上記一般式(1)において、R’およびR”はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基を表す。該アルキル基は直鎖状でもよく分岐状でもよい。R’およびR”の炭素数は好ましくは1〜3であり、特に好ましくはメチル基である。R’とR”は同じであってもよく異なっていてもよい。R’とR”が同じであることがより好ましい。
またpは2または3であり、2の方が、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性がより低下するので好ましい。これは、pが2のときは、pが3の場合に比べて上記極性変化を生じる反応の均一性が良いためと考えられる。pが2のときの置換位置は、メタ位でもよくパラ位でもよいが、メタ位がより好ましい。
(D)成分としては、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上の化合物(D)を併用することもできる。
化合物(D)は市販品として入手可能である。
In the general formula (1), R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The alkyl group may be linear or branched. Carbon number of R ′ and R ″ Is preferably 1 to 3, particularly preferably a methyl group. R ′ and R ″ may be the same or different. More preferably, R ′ and R ″ are the same.
Further, p is 2 or 3, and 2 is more preferable because the solubility in an alkali developer is further lowered by the action of an acid. This is considered to be because when p is 2, the uniformity of the reaction that causes the change in polarity is better than when p is 3. The substitution position when p is 2 may be the meta position or the para position, but the meta position is more preferred.
As the component (D), any one of them may be used alone, or two or more compounds (D) may be used in combination.
Compound (D) is commercially available.

本発明のネガ型レジスト組成物における(D)成分の含有量は、後述の(A)成分100質量部当たり1.0〜7.0質量部が好ましく、2.0〜5.0質量部がより好ましい。(D)成分の含有量が上記の範囲より少ないと添加効果が不十分になるおそれがあり、上記の範囲より多いと感度の低下が著しくなるおそれがあり、マスクパターンに対応したレジストパターンを形成できない場合もある。   The content of the component (D) in the negative resist composition of the present invention is preferably 1.0 to 7.0 parts by mass, and 2.0 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A) described later. More preferred. If the content of the component (D) is less than the above range, the effect of addition may be insufficient, and if it is more than the above range, the sensitivity may decrease significantly, and a resist pattern corresponding to the mask pattern is formed. Sometimes it is not possible.

・アルカリ可溶性樹脂(A)(以下、(A)成分ということもある。)
アルカリ可溶性樹脂(A)は、アルカリ現像液に可溶であり、かつ架橋剤成分との相互作用によりアルカリ不溶となるものであればよく、これまでネガ型化学増幅型のアルカリ可溶性樹脂成分として用いられているものの中から任意に選ぶことができる。
例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、および下記一般式(I)で表される(a1)単位と下記一般式(II)で表される(a2)単位を有する共重合体等が好適に用いられる。
Alkali-soluble resin (A) (hereinafter sometimes referred to as component (A))
The alkali-soluble resin (A) is not particularly limited as long as it is soluble in an alkali developer and becomes insoluble by interaction with the cross-linking agent component. You can choose from what is listed.
For example, a novolak resin, polyhydroxystyrene, and a copolymer having the (a1) unit represented by the following general formula (I) and the (a2) unit represented by the following general formula (II) are preferably used. .

Figure 0004566619
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(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、mは1〜3の整数を表す。) (In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and m represents an integer of 1 to 3.)

Figure 0004566619
Figure 0004566619

(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0または1〜3の整数を表す。) (In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n represents 0 or an integer of 1 to 3).

上記一般式(I)で表される(a1)単位において、Rは水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。mは、1〜3の整数である。これらのうち、mは1であることが好ましい。水酸基の位置は、o−位、m−位、p−位のいずれでもよいが、容易に入手可能で低価格であることから、mが1でp−位に水酸基を有するものが好ましい。mが2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。   In the unit (a1) represented by the general formula (I), R is a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom. m is an integer of 1-3. Of these, m is preferably 1. The position of the hydroxyl group may be any of the o-position, the m-position, and the p-position. However, it is preferable that m is 1 and a hydroxyl group is present in the p-position because it is readily available and inexpensive. When m is 2 or 3, arbitrary substitution positions can be combined.

上記一般式(II)で表される(a2)単位において、Rは、水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。
上記Rは、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
上記nは、0または1〜3の整数である。これらのうち、nは0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
なお、nが1〜3である場合には、Rの置換位置はo−位、m−位、p−位のいずれでもよく、さらに、nが2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
In the unit (a2) represented by the general formula (II), R is a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom.
R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group. Group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group or an ethyl group is preferable.
The n is 0 or an integer of 1 to 3. Of these, n is preferably 0 or 1, and is particularly preferably 0 industrially.
In addition, when n is 1 to 3, the substitution position of R 1 may be any of the o-position, m-position and p-position, and when n is 2 or 3, any substitution The positions can be combined.

中でも、(A)成分として、(a1)単位と(a2)単位からなる共重合体が矩形なレジストパターンを得ることできる為、特に好ましい。該共重合体における(a1)単位と(a2)単位の割合((a1)単位:(a2)単位)はモル比で90〜70:10〜30の範囲内が好ましく、85〜75:15〜25であることが最も好ましい。。   Among these, as the component (A), a copolymer comprising the (a1) unit and the (a2) unit is particularly preferable because a rectangular resist pattern can be obtained. The ratio of the (a1) unit to the (a2) unit ((a1) unit: (a2) unit) in the copolymer is preferably in the range of 90 to 70:10 to 30, preferably 85 to 75:15. Most preferred is 25. .

また(A)成分として、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子の3〜40モル%がアルカリ不溶性基で置換され、これによってアルカリ可溶性が抑制されているものを用いてもよい。または前記(a1)単位と(a2)単位からなる共重合体における(a1)単位の、水酸基の水素原子の5〜30モル%がアルカリ不溶性基で置換され、アルカリ可溶性が調整されているものを用いてもよい。
上記のアルカリ不溶性基とは、未置換のアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を低下させる置換基であり、例えば、tert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基などの第三級アルコキシカルボニル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基などの低級アルキル基がある。これらの中で、レジストパターニングが施される周辺環境の影響を受けにくく、良好なレジストパターンが得られることから、低級アルキル基、特にイソプロピル基が好ましい。
In addition, as the component (A), 3 to 40 mol% of the hydrogen atoms of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene may be substituted with an alkali-insoluble group, thereby inhibiting alkali solubility. Alternatively, in the copolymer composed of the (a1) unit and the (a2) unit, 5-30 mol% of the hydrogen atom of the hydroxyl group in the (a1) unit is substituted with an alkali-insoluble group, and the alkali solubility is adjusted. It may be used.
The alkali-insoluble group is a substituent that lowers the alkali solubility of the unsubstituted alkali-soluble resin. For example, a tertiary alkoxycarbonyl group such as a tert-butoxycarbonyl group or a tert-amyloxycarbonyl group, methyl Groups, lower alkyl groups such as ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group and isobutyl group. Among these, lower alkyl groups, particularly isopropyl groups, are preferred because they are not easily affected by the surrounding environment where resist patterning is performed and a good resist pattern can be obtained.

アルカリ可溶性樹脂(A)の質量平均分子量(ポリスチレン換算、以下同様。以下Mwと記載する。)は1000〜10000が好ましく、特にKrF、電子線(EB)用の化学増幅型ネガ型レジストにおいては2000〜4000がより好ましい。
またアルカリ可溶性樹脂(A)の分散度(Mw/Mn、Mnは数平均分子量)は1.0〜2.5程度が好ましく、より好ましい範囲は1.0〜1.5である。
本発明のネガ型レジスト組成物における樹脂成分(A)の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
The mass average molecular weight of the alkali-soluble resin (A) (in terms of polystyrene, the same applies hereinafter, hereinafter referred to as Mw) is preferably 1000 to 10,000, and particularly 2000 in a chemically amplified negative resist for KrF and electron beam (EB). -4000 is more preferable.
Further, the dispersity (Mw / Mn, Mn is the number average molecular weight) of the alkali-soluble resin (A) is preferably about 1.0 to 2.5, and more preferably 1.0 to 1.5.
The content of the resin component (A) in the negative resist composition of the present invention may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.

・酸発生剤(B)(以下、(B)成分ということもある。)
(B)成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに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、ジアゾメタンニトロベンジルスルホネート類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。
Acid generator (B) (hereinafter sometimes referred to as component (B))
The component (B) can be used without particular limitation from known acid generators used in conventional chemically amplified resist compositions.
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, There are various known diazomethane acid generators such as diazomethane nitrobenzyl sulfonates, imino sulfonate acid generators and disulfone acid generators.
Specific examples of the onium salt-based acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethane. Sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethane Sulfonate, its heptafluoropropane sulphonate or its Nafluorobutane sulfonate, trifluoromethane sulfonate of monophenyldimethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, trifluoromethane sulfonate of diphenyl monomethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, (4- Trifluoromethanesulfonate of methylphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, tri (4 -Tert-bu Le) trifluoromethanesulfonate triphenylsulfonium, its like heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonates.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、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、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。   Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino)- Phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like can be mentioned. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物A、分解点135℃)、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン(化合物B、分解点147℃)、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物C、融点132℃、分解点145℃)、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物D、分解点147℃)、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン(化合物E、分解点149℃)、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物F、分解点153℃)、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物G、融点109℃、分解点122℃)、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物H、分解点116℃)などを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (Compound A, decomposition point 135 ° C.), 1,4-bis (phenyl) having the following structure. Sulfonyldiazomethylsulfonyl) butane (compound B, decomposition point 147 ° C.), 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound C, melting point 132 ° C., decomposition point 145 ° C.), 1,10-bis (phenyl) Sulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (compound D, decomposition point 147 ° C.), 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane (compound E, decomposition point 149 ° C.), 1,3-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ) Propane (Compound F, decomposition point 153 ° C.), , 6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (Compound G, melting point 109 ° C., decomposition point 122 ° C.), 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (Compound H, decomposition point 116 ° C.), etc. Can be mentioned.

Figure 0004566619
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(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種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。
中でも、(B)成分として、オキシムスルホネート系酸発生剤が架橋効率が高く、また高解像性を達成できる為好ましい。
本発明のネガ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲より少ないとパターン形成が十分に行われないおそれがあり、上記範囲を超えると均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原因となるおそれがある。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Among these, as the component (B), an oxime sulfonate acid generator is preferable because it has high crosslinking efficiency and can achieve high resolution.
Content of (B) component in the negative resist composition of this invention is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. If the amount is less than the above range, pattern formation may not be sufficiently performed, and if the amount exceeds the above range, a uniform solution is difficult to obtain, which may cause a decrease in storage stability.

・架橋剤(C)(以下、(C)成分ということもある。)
架橋剤(C)としては、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の架橋剤から特に限定せずに用いることができる。例えば、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、エチレン尿素系架橋剤、およびグリコールウリル系架橋剤からなる群から選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。
架橋剤(C)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。特に、メラミン系架橋剤と尿素系架橋剤との混合物は、解像性やレジストパターン形状が良好となる為好ましい。メラミン系架橋剤と尿素系架橋剤との混合比率は質量比で9:1〜1:9の範囲であることが好ましく、4:6〜6:4の範囲であることが最も好ましい。前記架橋剤の混合物と前記オキシムスルホネート系酸発生剤とを組み合わせることで高解像性を達成することができ、かつ架橋効率が高くなるため好ましい。
・ Crosslinking agent (C) (hereinafter also referred to as component (C))
As a crosslinking agent (C), it can use without specifically limiting from the well-known crosslinking agent currently used in the conventional chemically amplified resist composition. For example, at least one selected from the group consisting of melamine-based crosslinking agents, urea-based crosslinking agents, ethyleneurea-based crosslinking agents, and glycoluril-based crosslinking agents is preferably used.
A crosslinking agent (C) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. In particular, a mixture of a melamine crosslinking agent and a urea crosslinking agent is preferable because resolution and resist pattern shape are improved. The mixing ratio of the melamine crosslinking agent and the urea crosslinking agent is preferably in the range of 9: 1 to 1: 9, and most preferably in the range of 4: 6 to 6: 4. High resolution can be achieved by combining the mixture of the crosslinking agent and the oxime sulfonate acid generator, and the crosslinking efficiency is increased, which is preferable.

メラミン系架橋剤の具体例として、メラミンと、ホルムアルデヒド、又はホルムアルデヒドおよび低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基または低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられ、例えばヘキサメトキシメチルメラミンが好適に用いられる。
尿素系架橋剤の具体例として、尿素とホルムアルデヒド、又はホルムアルデヒドおよび低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基または低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられ、例えばビスメトキシメチル尿素が好適に用いられる。
Specific examples of the melamine-based crosslinking agent include compounds in which melamine is reacted with formaldehyde, or formaldehyde and a lower alcohol, and a hydrogen atom of an amino group is substituted with a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group. Methylmelamine is preferably used.
Specific examples of the urea-based crosslinking agent include compounds in which urea is reacted with formaldehyde, or formaldehyde and a lower alcohol, and a hydrogen atom of an amino group is substituted with a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group, such as bismethoxymethyl. Urea is preferably used.

エチレン尿素系架橋剤の具体例として、下記一般式(III)で表わされる化合物が挙げられる。   Specific examples of the ethylene urea crosslinking agent include compounds represented by the following general formula (III).

Figure 0004566619
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(式中のR1とR2はそれぞれ独立に水酸基又は低級アルコキシ基、R3とR4はそれぞれ独立に水素原子、水酸基又は低級アルコキシ基である。)
1とR2が低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。R1とR2は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
とRが低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。RとRは同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
(In the formula, R 1 and R 2 are each independently a hydroxyl group or a lower alkoxy group, and R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a lower alkoxy group.)
When R 1 and R 2 are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 1 and R 2 may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.
When R 3 and R 4 are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 3 and R 4 may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.

上記一般式(III)で表わされる化合物は、エチレン尿素とホルマリンを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。
かかるエチレン尿素系架橋剤の具体例としては、例えばモノ及び/又はジヒドロキシメチルエチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素、1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン、1,3−ジ(メトキシメチル)−4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリジノンなどを挙げることができる。
The compound represented by the general formula (III) can be obtained by condensation reaction of ethylene urea and formalin, and by reacting this product with a lower alcohol.
Specific examples of such ethylene urea crosslinking agents include, for example, mono and / or dihydroxymethyl ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxymethyl Ethylene urea, mono- and / or dibutoxymethylated ethylene urea, 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone, 1,3-di (methoxymethyl) -4,5- And dimethoxy-2-imidazolidinone.

グリコールウリル系架橋剤の具体例として、N位がヒドロキシアルキル基および炭素数1〜4のアルコキシアルキル基の一方又は両方で置換されたグリコールウリル誘導体が挙げられる。
かかるグリコールウリル誘導体は、グリコールウリルとホルマリンとを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。
グリコールウリル系架橋剤としては、例えばモノ,ジ,トリ及び/又はテトラヒドロキシメチルグリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチルグリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルなどがある。
Specific examples of the glycoluril-based crosslinking agent include glycoluril derivatives in which the N position is substituted with one or both of a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Such a glycoluril derivative can be obtained by a condensation reaction between glycoluril and formalin and by reacting this product with a lower alcohol.
Examples of the glycoluril-based crosslinking agent include mono, di, tri and / or tetrahydroxymethyl glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetraethoxymethyl glycol. Examples include uril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.

本発明のネガ型レジスト組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部当たり3〜50質量部が好ましく、より好ましくは10〜20質量部である。(C)成分の含有量がこの範囲より少ないと、架橋形成が十分に進行せず、良好なレジストパターンが得られない。またこの範囲より多いとレジスト塗布液の保存安定性や感度が経時的に劣化するおそれがある。   The content of the component (C) in the negative resist composition of the present invention is preferably 3 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A). When the content of the component (C) is less than this range, crosslinking formation does not proceed sufficiently and a good resist pattern cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds this range, the storage stability and sensitivity of the resist coating solution may deteriorate over time.

・有機溶剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、上述した(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、および後述する任意の各成分を、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、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、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテート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またはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は1種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。
Organic solvent The negative resist composition of the present invention is obtained by dissolving the above-described component (A), component (B), component (C), component (D), and any of the components described later in an organic solvent. Can be manufactured.
Any organic solvent may be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and one or two kinds of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. These can be appropriately selected and used.
For example, ketones such as γ-butyrolactone, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol Or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and other polyhydric alcohols and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, lactic acid Ethyl (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxy Methyl propionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.
These organic solvents may be used individually by 1 type, and may be used as a 2 or more types of mixed solvent.

これらの中でも、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、乳酸エチル(EL)から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。
また、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましいが、その配合比は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜8:2、より好ましくは2:8〜5:5の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比が好ましくは2:8〜5:5、より好ましくは3:7〜4:6であると好ましい。
また、有機溶剤として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内とされる。
Among these, it is preferable to use at least one selected from propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and ethyl lactate (EL).
Further, a mixed solvent in which propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent are mixed is preferable, but the blending ratio may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably It is preferable to be within a range of 1: 9 to 8: 2, more preferably 2: 8 to 5: 5.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 2: 8 to 5: 5, more preferably 3: 7 to 4: 6.
In addition, as the organic solvent, a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
Although the amount of the organic solvent used is not particularly limited, it is a concentration that can be applied to a substrate and the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 to 20 mass. %, Preferably in the range of 5 to 15% by mass.

・含窒素有機化合物(E)(以下、(E)成分ということもある)
本発明のネガ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(E)(以下、(E)成分という)を配合させることができる。
この(E)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
(E)成分の具体例としては、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、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のアルキルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールのアミンが挙げられる。これらのうち、炭素数7〜15のアルキル基を有する第2級または第3級の脂肪族アミンが好ましい。炭素数が7〜15のアルキル基を有することによって、該脂肪族アミンが、形成されたレジストパターン中で拡散しにくいため均等に分布できる。本発明において、特にトリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ドデシルアミンのようなアルキ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。
(E)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。
Nitrogen-containing organic compound (E) (hereinafter sometimes referred to as component (E))
In the negative resist composition of the present invention, a nitrogen-containing organic compound (E) (hereinafter referred to as (E) component) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability over time and the like. Can be blended.
A wide variety of components (E) have already been proposed, and any known one may be used, but amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
Specific examples of the component (E) include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, tripentylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, di- alkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, tri-n-dodecylamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n-octanolamine, tri-n-octanolamine And amines of alkyl alcohols such as Of these, secondary or tertiary aliphatic amines having an alkyl group having 7 to 15 carbon atoms are preferred. By having an alkyl group having 7 to 15 carbon atoms, the aliphatic amine can be evenly distributed because it is difficult to diffuse in the formed resist pattern. In the present invention, alkylamines such as tri-n-octylamine and tri-n-dodecylamine are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

・酸成分(F)(以下、(F)成分ということもある。)
前記(E)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、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からなる酸成分(F)(以下、(F)成分という)を含有させることができる。なお、(E)成分と(F)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。
Acid component (F) (hereinafter sometimes referred to as component (F))
An acid comprising an organic carboxylic acid or an oxo acid of phosphorus or a derivative thereof as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending with the component (E) and improving the resist pattern shape, retention stability and the like. A component (F) (henceforth (F) component) can be contained. In addition, (E) component and (F) component can also be used together, and any 1 type can also be used.

有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(F)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Component (F) is used in a proportion of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).

<その他の任意成分>
本発明のネガ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、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜、添加含有させることができる。
<Other optional components>
The negative resist composition of the present invention further contains miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of the resist film, surfactants for improving coating properties, plasticizers, and stability. A coloring agent, a coloring agent, an antihalation agent, and the like can be appropriately added and contained.

<レジストパターンの形成方法>
本発明のネガ型レジスト組成物は、例えば従来のホトレジスト技術を用いたレジストパターン形成方法に適用される。
具体的には、まず基板上に、溶液状に調製された本発明のネガ型レジスト組成物を、スピンナーなどで塗布し、乾燥させてネガ型レジスト膜を形成する。
基板としては特に制限はなく、従来ネガ型レジストが適用されている各種基板、例えばシリコンウェーハ、有機系又は無機系の反射防止膜が設けられたシリコンウェーハ、ガラス基板などのいずれでもよい。
<Method for forming resist pattern>
The negative resist composition of the present invention is applied to, for example, a resist pattern forming method using a conventional photoresist technique.
Specifically, first, the negative resist composition of the present invention prepared in the form of a solution is applied on a substrate with a spinner or the like and dried to form a negative resist film.
The substrate is not particularly limited, and may be any of various substrates to which a negative resist is conventionally applied, such as a silicon wafer, a silicon wafer provided with an organic or inorganic antireflection film, and a glass substrate.

次いで、ネガ型レジスト膜に対して選択的に露光処理を行う。露光処理には、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシマレーザ光、Fエキシマレーザ光、EUV(Extreme ultraviolet 極端紫外光)、電子線、軟X線、X線などを用いることができ、所望のマスクパターンを介しての照射、または直接描画を行う。
続いて、露光後加熱処理(ポストエクスポ−ジャーベーク、以下、PEBということもある。)を行う。PEB処理における加熱条件は、レジスト組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚などによって変わるが、例えば80〜150℃、40〜120秒間より好ましくは60〜90秒間程度である。
Next, an exposure process is selectively performed on the negative resist film. For the exposure process, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, F 2 excimer laser light, EUV (Extreme ultraviolet extreme ultraviolet light), electron beam, soft X-ray, X-ray, etc. can be used. Irradiation through or direct drawing.
Subsequently, post-exposure heat treatment (post-exposure baking, hereinafter sometimes referred to as PEB) is performed. The heating conditions in the PEB treatment vary depending on the type of each component in the resist composition, the blending ratio, the coating film thickness, and the like, but are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds, more preferably about 60 to 90 seconds.

PEB処理後、アルカリ性水溶液等の現像液を用いて現像処理し、水洗、乾燥等の必要に応じた処理を施すことにより、ネガ型のレジストパターンが得られる。
現像液は、特に限定されず、一般に用いられるアルカリ性水溶液等を用いることができる。例えば、濃度2.38質量%のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の水溶液が好適に用いられる。
After the PEB treatment, a negative resist pattern can be obtained by developing with a developer such as an alkaline aqueous solution, and performing treatment as necessary, such as washing with water and drying.
The developer is not particularly limited, and a commonly used alkaline aqueous solution or the like can be used. For example, an aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) having a concentration of 2.38% by mass is preferably used.

[実施例1]
<ネガ型レジスト組成物の調製>
下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分およびその他の成分を有機溶剤に均一に溶解して、ネガ型ホトレジスト組成物を調製した。
(A)成分としては、p−ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位78.5モル%と、スチレンから誘導される構成単位21.5モル%からなる分散度1.3の共重合体を100質量部用いた。この(A)成分の質量平均分子量は2500であった。
(B)成分としては、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を8.0質量部用いた。
(C)成分としては、ビスメトキシメチル尿素(製品名:N−8314、三和ケミカル社製)の3.0質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン(製品名:Mw30HM、三和ケミカル社製)の3.0質量部とを併用した。
(D)成分としては、下記化学式(2)で表されるα,α’−ジヒドロキシ−1,3−ジイソプロピルベンゼンを3.0質量部用いた。
(E)成分としては、トリオクチルアミン0.69質量部を用いた。
(F)成分として、サリチル酸を0.23質量部を用いた。
その他の成分として、フッ素系界面活性剤(製品名XR−104、大日本インキ化学工業社製)を0.12質量部用いた。
上記各成分を有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)1900質量部に溶解させてネガ型レジスト組成物を得た。
[Example 1]
<Preparation of negative resist composition>
A negative photoresist composition by uniformly dissolving the following components (A), (B), (C), (D), (E), (F) and other components in an organic solvent. Was prepared.
As component (A), 100 mass% of a copolymer having a dispersity of 1.3 consisting of 78.5 mol% of structural units derived from p-hydroxystyrene and 21.5 mol% of structural units derived from styrene. Used. The mass average molecular weight of this (A) component was 2500.
As the component (B), 8.0 parts by mass of α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile was used.
As the component (C), 3.0 parts by mass of bismethoxymethyl urea (product name: N-8314, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and hexamethoxymethylmelamine (product name: Mw30HM, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) Combined with 3.0 parts by weight.
As the component (D), 3.0 parts by mass of α, α′-dihydroxy-1,3-diisopropylbenzene represented by the following chemical formula (2) was used.
As component (E), 0.69 parts by mass of trioctylamine was used.
As component (F), 0.23 parts by mass of salicylic acid was used.
As other components, 0.12 parts by mass of a fluorosurfactant (product name XR-104, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was used.
The above components were dissolved in 1900 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether (PGME) as an organic solvent to obtain a negative resist composition.

Figure 0004566619
Figure 0004566619

予め、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)で表面改質処理されたシリコンウェーハ上に、上記で調製したネガ型レジスト組成物をスピンナーで塗布し、110℃、90秒の条件でプレベークすることにより、厚さ200nmのレジスト膜を形成した。
次いで、電子ビーム描画装置(製品名:HL−800D、70kV加速電圧、日立社製)を用いて描画を行った。
続いて、110℃、90秒の条件でPEB処理を行った後、現像液として濃度2.38質量%のTMAHを基板上に滴下して60秒間現像処理し、続いて純水にてリンス処理した後、振り切り乾燥を行った。さらに、100℃で60秒間の加熱処理(ポストベーク)を行って、80nmの孤立ラインパターンを形成した。 得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。
By applying the negative resist composition prepared above on a silicon wafer surface-modified with HMDS (hexamethyldisilazane) in advance with a spinner and pre-baking at 110 ° C. for 90 seconds, the thickness is increased. A resist film having a thickness of 200 nm was formed.
Subsequently, drawing was performed using an electron beam drawing apparatus (product name: HL-800D, 70 kV acceleration voltage, manufactured by Hitachi, Ltd.).
Subsequently, after PEB treatment was performed at 110 ° C. for 90 seconds, TMAH having a concentration of 2.38% by mass was dropped on the substrate as a developer, developed for 60 seconds, and then rinsed with pure water. Then, it was shaken and dried. Further, a heat treatment (post-bake) was performed at 100 ° C. for 60 seconds to form an isolated line pattern of 80 nm. The obtained resist pattern was observed with a scanning electron microscope (SEM).

孤立ラインパターンの限界解像度は60nmであった。
また、最適露光量(Eop)において得られた線幅80nmの孤立ラインパターンのライン幅を、側長SEM(日立製作所社製、商品名:S−9220)により、ライン方向に5箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を、LWRを示す尺度として算出した。この3sの値が小さいほど線幅のラフネスが小さく、より均一幅のレジストパターンが得られたことを意味する。本実施例における3sの値は7.2nmであった。
The limit resolution of the isolated line pattern was 60 nm.
In addition, the line width of an isolated line pattern with a line width of 80 nm obtained at the optimum exposure (Eop) was measured at five locations in the line direction with a side length SEM (trade name: S-9220, manufactured by Hitachi, Ltd.) From the result, a triple value (3 s) of the standard deviation (s) was calculated as a scale indicating LWR. The smaller the value of 3s, the smaller the roughness of the line width, which means that a resist pattern with a more uniform width was obtained. The value of 3s in this example was 7.2 nm.

[比較例1]
上記実施例1において、(D)成分を添加しない他は同様にして孤立ラインパターンを形成した。
得られたレジストパターンについて実施例1と同様にして評価を行った。孤立ラインパターンの限界解像度は60nmであった。LWRを示す3sの値は8.4nmであった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the isolated line pattern was formed in the same manner except that the component (D) was not added.
The obtained resist pattern was evaluated in the same manner as in Example 1. The limit resolution of the isolated line pattern was 60 nm. The value of 3s indicating LWR was 8.4 nm.

[比較例2]
上記実施例1において、(E)成分としてのトリオクチルアミンの配合量を0.46質量部に変更し、(F)成分としてのサリチル酸の配合量を0.15質量部に変更し、かつ(D)成分を添加しない他は同様にして孤立ラインパターンを形成した。
得られたレジストパターンについて実施例1と同様にして評価を行った。孤立ラインパターンの限界解像度は60nmであった。LWRを示す3sの値は11.5nmであった。
[Comparative Example 2]
In Example 1 above, the blending amount of trioctylamine as component (E) was changed to 0.46 parts by mass, the blending amount of salicylic acid as component (F) was changed to 0.15 parts by mass, and ( An isolated line pattern was formed in the same manner except that component D) was not added.
The obtained resist pattern was evaluated in the same manner as in Example 1. The limit resolution of the isolated line pattern was 60 nm. The value of 3s indicating LWR was 11.5 nm.

実施例1と比較例1、2の結果より、解像性や感度において差は無かったが、(D)成分を添加するこによりLWRが低減されることがわかった。

From the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, it was found that there was no difference in resolution and sensitivity, but LWR was reduced by adding component (D).

Claims (3)

アルカリ可溶性樹脂(A)、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)、および架橋剤(C)を含有するネガ型レジスト組成物において、
前記(A)成分が、下記一般式(I)
Figure 0004566619
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、mは1〜3の整数を表す。)
で表される(a1)単位と下記一般式(II)
Figure 0004566619
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0または1〜3の整数を表す。)
で表される(a2)単位を有する共重合体であり、
前記(B)成分が、オキシムスルホネート系酸発生剤であり、
前記(C)成分が、メラミン系架橋剤と尿素系架橋剤の混合物であり、
さらに、トリ−n−オクチルアミン又はトリ−n−ドデシルアミンと、下記一般式(1)
Figure 0004566619
(式中、R’およびR”はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基を表す。pは2または3である。)
で表される化合物(D)とを含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
In a negative resist composition containing an alkali-soluble resin (A), an acid generator (B) that generates an acid upon irradiation with radiation, and a crosslinking agent (C),
The component (A) is represented by the following general formula (I)
Figure 0004566619
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and m represents an integer of 1 to 3.)
(A1) unit represented by the following general formula (II)
Figure 0004566619
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n represents 0 or an integer of 1 to 3).
A copolymer having a unit (a2) represented by:
The component (B) is an oxime sulfonate acid generator,
The component (C) is a mixture of a melamine crosslinking agent and a urea crosslinking agent,
Furthermore, tri-n-octylamine or tri-n-dodecylamine and the following general formula (1)
Figure 0004566619
(In the formula, R ′ and R ″ each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. P is 2 or 3.)
A negative resist composition comprising a compound (D) represented by the formula:
前記一般式(1)中のpが2である請求項1記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein p in the general formula (1) is 2. 基板上に、請求項1または2に記載のネガ型レジスト組成物を用いてネガ型レジスト膜を形成し、該ネガ型レジスト膜に対して選択的に露光処理を行った後、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)を行い、しかる後に現像処理を施してレジスト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。 On the substrate, after using a negative resist composition according to claim 1 or 2 to form a negative resist film was subjected to selective exposure to said negative resist film, heat treatment (post A resist pattern forming method characterized in that a resist pattern is formed by performing an exposure bake) and then performing a development process.
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