JP4844439B2 - Resin composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern - Google Patents

Resin composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern Download PDF

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本発明はフォトレジストを用いた微細加工技術に関して、パターニング後に熱処理によりパターンを収縮させる際に用いられる微細パターン形成用樹脂組成物および微細パターン形成方法に関する。さらに詳細には、アルコール溶媒を使用することにより、フォトレジストパターンへの濡れ性が向上し、直径100nm以下のパターンを気泡を巻き込むことなく容易に被覆でき、かつ、該微細パターン形成用樹脂組成物を塗布するに際し、新たに水系の塗布カップや廃液処理設備を導入することなく、下層膜やフォトレジストを塗布時に使用しているカップや廃液処理設備をそのまま使用できる微細パターン形成用樹脂組成物および微細パターン形成方法に関する。   The present invention relates to a fine processing technique using a photoresist, and relates to a resin composition for forming a fine pattern and a method for forming a fine pattern, which are used when a pattern is shrunk by heat treatment after patterning. More specifically, by using an alcohol solvent, wettability to a photoresist pattern is improved, and a pattern having a diameter of 100 nm or less can be easily coated without entraining bubbles, and the resin composition for forming a fine pattern The resin composition for forming a fine pattern that can be used as it is without using a new water-based coating cup or waste liquid treatment equipment, and without using a cup or waste liquid treatment equipment used when applying the lower layer film or photoresist, The present invention relates to a fine pattern forming method.

近年、半導体素子の微細化が進むに伴い、その製造方法におけるリソグラフィー工程において、いっそうの微細化が要求されるようになってきている。すなわち、リソグラフィー工程では、現在100nm以下の微細加工が必要になってきており、ArFエキシマレーザー光、F2エキシマレーザー光などの短波長の照射光に対応したフォトレジスト材料を用いて、微細なパターンを形成させる方法が種々検討されている。
このようなリソグラフィー技術においては、露光波長の制約から、微細化に限界は生じているのを免れないので、これまで、この波長限界をこえる微細パターンの形成を可能にするための研究が行なわれてきた。すなわち、ポリメチルメタクリレートなどの電子線用レジストをパターン化し、該レジストパターン上にポジ型レジストを塗布した後、加熱処理して該レジストパターンとポジレジスト層との境界に反応層を設け、ポジ型レジストの非反応部分を除去することにより、レジストパターンを微細化する方法(特許文献1)、下層レジストパターンと上層レジストとの間に酸発生剤や酸による熱架橋を利用して反応層を形成させる方法(特許文献2)、上層レジスト塗布液として、感光性成分を含まず、水溶性樹脂や水溶性架橋剤、あるいはこれらの混合物を水溶性溶媒に溶解した微細パターン形成材料を用いて半導体装置を製造する方法(特許文献3)、基板上に化学増幅型レジストからなる感光層を設け、画像形成露光後、現像処理してレジストパターンを形成させ、このレジストパターン上に、ポリビニルアセタールのような水溶性樹脂やテトラ(ヒドロキシメチル)グリコールウリルのような水溶性架橋剤とアミンのような水溶性含窒素有機化合物と、場合によりフッ素およびケイ素含有界面活性剤とを含む塗膜形成剤を塗布した後、加熱処理してレジストパターンとレジストパターン微細化用塗膜との界面に水不溶性の反応層を形成させ、次いで純水により、レジストパターン微細化用塗膜の非反応部分を除去する方法(特許文献4)などが提案されている。
In recent years, with the progress of miniaturization of semiconductor elements, further miniaturization has been required in the lithography process in the manufacturing method. That is, in the lithography process, microfabrication of 100 nm or less is now required, and a fine pattern is formed using a photoresist material corresponding to short-wavelength irradiation light such as ArF excimer laser light and F 2 excimer laser light. Various methods for forming the film have been studied.
In such a lithography technique, there is an unavoidable limitation in miniaturization due to the limitation of the exposure wavelength, so far, research has been conducted to enable the formation of a fine pattern exceeding the wavelength limit. I came. That is, after patterning an electron beam resist such as polymethyl methacrylate and applying a positive resist on the resist pattern, a heat treatment is performed to provide a reaction layer at the boundary between the resist pattern and the positive resist layer. A method of refining a resist pattern by removing non-reacted portions of the resist (Patent Document 1), and forming a reaction layer between the lower layer resist pattern and the upper layer resist using thermal crosslinking with an acid generator or acid (Patent Document 2), as an upper layer resist coating solution, a semiconductor device using a fine pattern forming material in which a photosensitive component is not contained and a water-soluble resin, a water-soluble crosslinking agent, or a mixture thereof is dissolved in a water-soluble solvent (Patent Document 3), a photosensitive layer made of a chemically amplified resist is provided on a substrate, and after image-exposure exposure, development processing is performed. A water-soluble resin such as polyvinyl acetal, a water-soluble cross-linking agent such as tetra (hydroxymethyl) glycoluril, a water-soluble nitrogen-containing organic compound such as amine, and the like. After applying a film-forming agent containing a fluorine-containing and silicon-containing surfactant, a heat treatment is performed to form a water-insoluble reaction layer at the interface between the resist pattern and the resist pattern refinement coating, and then with pure water A method (Patent Document 4) and the like for removing a non-reacted portion of a resist pattern refinement coating film have been proposed.

これらの方法は、感光性レジスト(下層レジスト)の波長限界をこえ、微細パターン形成材料(上層レジスト)によるパターンの微細化を簡単に行なうことができるという点で好ましいものであるが、レジストパターンの底部分の不必要な部分まで微細パターン形成材料の架橋を生じたり、裾ひき形状となったり、微細パターン形成材料の断面形状の垂直性が不良になったり、あるいは上層レジストパターンサイズが架橋を起こすための加熱であるミキシングベークによりパターン形状が左右されるなどの問題があり、まだ十分に満足しうるものとはいえない。また、これらのプロセスは10数nm/℃と熱依存性が高く、基板の大型化、パターンの微細化に際し、ウエーハ面内での温度を均一に保つことは困難であるため、得られたパターンの寸法制御性が低下するという問題がある。さらに、上記の水溶性樹脂を用いた微細パターン形成材料は、水への溶解性の制限からドライエッチングに対する耐性が低いという問題がある。半導体デバイスを作成するに際し、レジストパターンをマスクにドライエッチングにより基板上にパターンを転写するが、ドライエッチング耐性が低いとレジストパターンが基板上に精度良く転写できないという問題点がある。   These methods are preferable in that the pattern of the resist pattern (lower layer resist) can be easily refined beyond the wavelength limit of the photosensitive resist (upper layer resist). Cross-linking of the fine pattern forming material up to the unnecessary part of the bottom part, a skirted shape, the perpendicularity of the cross-sectional shape of the fine pattern forming material is poor, or the upper resist pattern size is cross-linked However, there is a problem that the pattern shape is influenced by mixing baking, which is a heating for heating, and it cannot be said that it is sufficiently satisfactory. In addition, these processes are highly dependent on heat of several tens of nm / ° C., and it is difficult to maintain a uniform temperature in the wafer surface when the substrate is enlarged and the pattern is miniaturized. There is a problem that the dimensional controllability of the lowering. Furthermore, the fine pattern forming material using the above water-soluble resin has a problem of low resistance to dry etching due to the limitation of solubility in water. When creating a semiconductor device, the pattern is transferred onto the substrate by dry etching using the resist pattern as a mask. However, if the dry etching resistance is low, there is a problem that the resist pattern cannot be accurately transferred onto the substrate.

そのほか、基板上にフォトレジストパターンを形成した後、それに熱または放射線照射を施し、フォトレジストパターンを流動化させ、パターン寸法を解像限界よりも小さくする、いわゆる熱フロープロセスが提案されている(特許文献5、特許文献6)。   In addition, a so-called thermal flow process has been proposed in which a photoresist pattern is formed on a substrate and then subjected to heat or radiation to fluidize the photoresist pattern to make the pattern dimension smaller than the resolution limit ( Patent Document 5 and Patent Document 6).

しかしながら、この方法では、熱や放射線によるレジストの流動制御が困難であり、品質の一定した製品が得られないという問題がある。さらに、この熱フロープロセスを発展させた方法として、基板上にフォトレジストパターンを形成した後、その上に水溶性樹脂膜を設け、フォトレジストの流動を制御する方法(特許文献7)が提案されているが、この方法で用いられるポリビニルアルコールのような水溶性樹脂は、水による除去時に必要とされる溶解性や経時安定性が不十分であり、残留分を生じるという欠点がある。   However, this method has a problem that it is difficult to control the flow of resist by heat or radiation, and a product having a constant quality cannot be obtained. Furthermore, as a method developed from this thermal flow process, a method of forming a photoresist pattern on a substrate and then providing a water-soluble resin film thereon to control the flow of the photoresist is proposed (Patent Document 7). However, the water-soluble resin such as polyvinyl alcohol used in this method has a drawback that it has insufficient solubility and stability over time required for removal with water, and a residue is generated.

あるいは、フォトレジストを用いて形成されたレジストパターンを熱収縮させて、微細レジストパターンを形成する際に、レジストパターン上被覆形成剤を設け、熱処理により、レジストパターンを熱収縮させ、水洗により除去し得るレジストパターン微細化用被覆形成剤、およびこのものを用いて効率よく微細レジストパターンを形成させる方法(特許文献8)が提案されているが、この方法ではレジストパターン微細化用被覆形成剤は水系であり、直径100nm以下のコンタクトホール等の微細なパターンへの被覆性が不十分であり、かつ水系であるため塗布時に専用のカップが必要になるためコストアップとなり、さらに、輸送などで低温となる場合、凍結・析出が生じるという問題がある。
上記問題に対処するため、本発明者等は、熱処理により、レジストパターンを円滑に収縮させることができると共に、その後のアルカリ水溶液処理により容易に除去し得る樹脂組成物、およびこれを用いて効率よく微細レジストパターンを形成できる微細パターン形成方法につき出願している(特許文献9)。しかしながら、収縮率をより向上させ、収縮後のパターン形状をより安定させることが求めらているが従来技術では充分でないという問題がある。
特許第2723260号公報 特開平6−250379号公報 特開平10−73927号公報 特開2001−19860号公報 特開平1−307228号公報 特開平4−364021号公報 特開平7−45510号公報 特開2003−195527号公報 WO2005/116776 A1
Alternatively, when a fine resist pattern is formed by thermally shrinking a resist pattern formed using a photoresist, a coating formation agent on the resist pattern is provided, the resist pattern is thermally contracted by heat treatment, and removed by washing with water. A resist pattern refinement coating forming agent to be obtained and a method for efficiently forming a fine resist pattern using the same (Patent Document 8) have been proposed. In this method, the resist pattern refinement coating forming agent is an aqueous system. The coating on fine patterns such as contact holes with a diameter of 100 nm or less is insufficient, and since it is water-based, a dedicated cup is required at the time of coating, which increases the cost. In this case, there is a problem that freezing and precipitation occur.
In order to cope with the above problems, the present inventors can efficiently shrink a resist pattern by heat treatment and can be easily removed by subsequent alkaline aqueous solution treatment, and use this efficiently. An application has been filed for a fine pattern forming method capable of forming a fine resist pattern (Patent Document 9). However, there is a problem that the shrinkage rate is further improved and the pattern shape after shrinkage is required to be more stable, but the conventional technique is not sufficient.
Japanese Patent No. 2723260 JP-A-6-250379 Japanese Patent Laid-Open No. 10-73927 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-19860 JP-A-1-307228 Japanese Patent Laid-Open No. 4-364221 JP 7-45510 A JP 2003-195527 A WO2005 / 1167676 A1

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、フォトレジストを用いて形成されたレジストパターンを熱処理することにより微細パターンを形成するに際し、該レジストパターン上に塗布され、熱処理により、レジストパターンを円滑により安定して収縮させることができると共に、その後のアルカリ水溶液処理により容易に除去し得る樹脂組成物、およびこれを用いて効率よく微細レジストパターンを形成できる微細パターン形成方法の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such a problem. When a fine pattern is formed by heat-treating a resist pattern formed using a photoresist, the fine-pattern is applied on the resist pattern, and the heat-treatment is performed by heat treatment. The present invention provides a resin composition that can smoothly and stably shrink a resist pattern and can be easily removed by subsequent alkaline aqueous solution treatment, and a fine pattern forming method that can efficiently form a fine resist pattern using the resin composition With the goal.

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、樹脂と、この樹脂を架橋させる架橋成分と、溶媒とを含み、レジストパターンを微細化するための微細パターン形成用樹脂組成物であって、上記樹脂が下記式(1)で表される繰り返し単位(I)を含有することを特徴とする。特に、樹脂を構成する全単量体に対して3〜30モル%含有することを特徴とする。

Figure 0004844439
式(1)において、R1は水素原子、メチル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R2は水素原子、直鎖状アルコキシル基、または水酸基を表し、R2が水素原子または水酸基の場合、nは2〜8の整数であり、R2が直鎖状アルコキシル基の場合、nは2〜7の整数であり、該直鎖状アルコキシル基の炭素数を含めて、−(CH2)n−R2基の炭素数が2〜8である。
また、上記樹脂がフェノール類およびカルボン酸類に由来する水酸基から選ばれる少なくとも1つの水酸基を含む繰り返し単位(II)を含むことを特徴とする。
また、上記樹脂が、下記式(2)で表される繰り返し単位(III)を含有することを特徴とする。
Figure 0004844439
式(2)において、R3は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基を表す。 The resin composition for forming a fine pattern of the present invention is a resin composition for forming a fine pattern, which contains a resin, a crosslinking component that crosslinks the resin, and a solvent, and for refining a resist pattern. Contains the repeating unit (I) represented by the following formula (1). In particular, 3-30 mol% is contained with respect to all the monomers which comprise resin.
Figure 0004844439
In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, a linear alkoxyl group, or a hydroxyl group, and when R 2 is a hydrogen atom or a hydroxyl group, n is an integer of 2 to 8, and when R 2 is a linear alkoxyl group, n is an integer of 2 to 7, including the carbon number of the linear alkoxyl group, — (CH 2 ) n -R < 2 > group has 2-8 carbon atoms.
In addition, the resin includes a repeating unit (II) containing at least one hydroxyl group selected from hydroxyl groups derived from phenols and carboxylic acids.
Moreover, the said resin contains repeating unit (III) represented by following formula (2), It is characterized by the above-mentioned.
Figure 0004844439
In the formula (2), R 3 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a linear or branched alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms.

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物に用いられる樹脂を架橋させる架橋成分は、下記式(3)で表される基を含む化合物、および反応性基として2つ以上の環状エーテルを含む化合物から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする。

Figure 0004844439
式(3)において、R4およびR5は、水素原子または下記式(4)で表され、R4およびR5の少なくとも1つは下記式(4)で表され;
Figure 0004844439
式(4)において、R6およびR7は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6にアルコキシアルキル基、またはR6およびR7が互いに連結した炭素数2〜10の環を表し、R8は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
また、本発明の微細パターン形成用樹脂組成物に用いられる溶媒が炭素数1〜8の1価アルコールであることを特徴とする。 The crosslinking component that crosslinks the resin used in the resin composition for forming a fine pattern of the present invention includes a compound containing a group represented by the following formula (3) and a compound containing two or more cyclic ethers as reactive groups. It is characterized by being at least one selected compound.
Figure 0004844439
In the formula (3), R 4 and R 5 are represented by a hydrogen atom or the following formula (4), and at least one of R 4 and R 5 is represented by the following formula (4);
Figure 0004844439
In Formula (4), R 6 and R 7 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms in which R 6 and R 7 are linked to each other. R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
Moreover, the solvent used for the resin composition for forming a fine pattern of the present invention is a monohydric alcohol having 1 to 8 carbon atoms.

本発明の微細パターン形成方法は、基板上にレジストパターンを形成するパターン形成工程と、このレジストパターン上に上述した本発明の微細パターン形成用樹脂組成物の被膜を設ける被膜工程と、上記被膜工程後の基板を熱処理する工程と、アルカリ水溶液により上記被膜を除去し、水で洗浄する工程とを含むことを特徴とする。   The fine pattern forming method of the present invention includes a pattern forming step of forming a resist pattern on a substrate, a coating step of providing the above-described resin composition for forming a fine pattern of the present invention on the resist pattern, and the coating step It includes a step of heat-treating the subsequent substrate, and a step of removing the film with an alkaline aqueous solution and washing with water.

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、上記式(1)を繰り返し単位に有する樹脂と、架橋成分と、溶媒を含有するので、微細なレジストパターンへの塗布特性に優れ、また硬化膜の寸法制御性にも優れている。このため、基板の表面状態の如何にかかわらず、レジストパターンのパターン間隙を実効的に、精度よく微細化することができ、波長限界をこえるパターンを良好かつ経済的に低コストでパターン欠陥の少ない状態で形成することができる。
特に、本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、該樹脂の収縮量が大きく、収縮時の温度依存性が低く、収縮後の形状に優れ、ピッチ依存性が低いため、プロセス変動に対するパターン形成マージンであるプロセスウィンドウ(Exposure Depth-Windowともいう)が広い。また、エッチング耐性に優れている。
さらに、このようにして形成された微細レジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより、半導体基板上に精度よくトレンチパターンやホールを形成することができ、微細トレンチパターンやホールを有する半導体装置等を簡単にかつ歩留まりよく製造することができる。
Since the resin composition for forming a fine pattern of the present invention contains a resin having the above formula (1) as a repeating unit, a crosslinking component, and a solvent, it has excellent coating properties for a fine resist pattern and has a cured film. Excellent dimensional control. Therefore, regardless of the surface state of the substrate, the pattern gap of the resist pattern can be effectively and accurately miniaturized, and the pattern exceeding the wavelength limit can be satisfactorily and economically reduced with few pattern defects. It can be formed in a state.
In particular, the resin composition for forming a fine pattern of the present invention has a large amount of shrinkage of the resin, low temperature dependence at the time of shrinkage, excellent shape after shrinkage, and low pitch dependence. The process window (also called Exposure Depth-Window), which is a margin, is wide. Moreover, it is excellent in etching resistance.
Furthermore, by performing dry etching using the fine resist pattern thus formed as a mask, a trench pattern and a hole can be formed with high precision on a semiconductor substrate, and a semiconductor device having a fine trench pattern and a hole can be easily obtained. In addition, it can be manufactured with good yield.

本発明者らは、熱処理によりレジストパターンを円滑に収縮させることができると共に、その後のアルカリ水溶液処理により容易に除去し得る樹脂組成物について、鋭意研究を重ねた結果、水溶性樹脂ではなくアルコール可溶性な特定の樹脂と架橋成分と溶媒を含有する樹脂組成物を用いることにより、効率よく微細パターンを形成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、樹脂と架橋成分と溶媒とからなる組成物である。該樹脂は、下記式(1)で表される繰り返し単位(I)を、樹脂を構成する全単量体に対して3〜30モル%、好ましくは8〜12モル%含有する樹脂である。繰り返し単位(I)が3モル%未満であると収縮寸法量が増加せず、30モル%をこえると収縮寸法量が増加しすぎる。

Figure 0004844439
式(1)において、R1は水素原子、メチル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R2は水素原子、直鎖状アルコキシル基、または水酸基を表し、R2が水素原子または水酸基の場合、nは2〜8の整数であり、R2が直鎖状アルコキシル基の場合、nは2〜7の整数であり、該直鎖状アルコキシル基の炭素数を含めて、−(CH2)n−R2基の炭素数が2〜8である。 As a result of intensive research on a resin composition that can smoothly shrink a resist pattern by heat treatment and can be easily removed by subsequent alkaline aqueous solution treatment, the present inventors have found that it is not water-soluble resin but alcohol-soluble. It has been found that a fine pattern can be efficiently formed by using a resin composition containing a specific resin, a crosslinking component, and a solvent, and the present invention has been completed based on this finding.
The resin composition for forming a fine pattern of the present invention is a composition comprising a resin, a crosslinking component, and a solvent. The resin is a resin containing 3 to 30 mol%, preferably 8 to 12 mol%, of the repeating unit (I) represented by the following formula (1) with respect to all monomers constituting the resin. When the repeating unit (I) is less than 3 mol%, the shrinkage dimension amount does not increase, and when it exceeds 30 mol%, the shrinkage dimension amount increases excessively.
Figure 0004844439
In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, a linear alkoxyl group, or a hydroxyl group, and when R 2 is a hydrogen atom or a hydroxyl group, n is an integer of 2 to 8, and when R 2 is a linear alkoxyl group, n is an integer of 2 to 7, including the carbon number of the linear alkoxyl group, — (CH 2 ) n -R < 2 > group has 2-8 carbon atoms.

2が水素原子または水酸基の場合における、nが2〜8の整数の直鎖状アルキル基としては、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基が挙げられる。
2が直鎖状アルコキシル基の場合における、該直鎖状アルコキシル基としてはメトキシル基からヘプトキシル基が挙げられ、該直鎖状アルコキシル基の炭素数を含めて、−(CH2)n−R2基の炭素数が2〜8である。即ち、メトキシル基の場合、nが2〜7、ヘプトキシル基の場合、nが2である。
In the case where R 2 is a hydrogen atom or a hydroxyl group, an integer linear alkyl group having n of 2 to 8 includes an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, an n-heptyl group, An n-octyl group may be mentioned.
In the case where R 2 is a linear alkoxyl group, examples of the linear alkoxyl group include a methoxyl group to a heptoxyl group, including the carbon number of the linear alkoxyl group, — (CH 2 ) nR Two groups have 2 to 8 carbon atoms. That is, in the case of a methoxyl group, n is 2 to 7, and in the case of a heptoxyl group, n is 2.

式(1)で表される繰り返し単位(I)は、単量体として(メタ)アクリル酸誘導体を重合することで得られる。
式(1)で表される繰り返し単位(I)を生成する単量体としては、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、4−メトキシブチル(メタ)アクリレート、5−メトキシペンチル(メタ)アクリレート、6−メトキシへキシル(メタ)アクリレート、7−メトキシヘプチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−エトキシプロピル(メタ)アクリレート、4−エトキシブチル(メタ)アクリレート、5−エトキシペンチル(メタ)アクリレート、6−エトキシへキシル(メタ)アクリレート、2−n−プロポキシエチル(メタ)アクリレート、3−n−プロポキシプロピル(メタ)アクリレート、4−n−プロポキシブチル(メタ)アクリレート、5−n−プロポキシペンチル(メタ)アクリレート、2−n−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、3−n−ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、4−n−ブトキシブチル(メタ)アクリレート、2−n−ペントキシエチル(メタ)アクリレート、3−n−ペントキシプロピル(メタ)アクリレート、2−n−ヘプトキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−ペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−ペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−へキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−ヘプチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ−n−オクチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの中で、n−ブチルメタクリレート、n−へキシルメタクリレート、n−オクチルアクリレート、2−メトキシメチルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレートが好ましい。
The repeating unit (I) represented by the formula (1) can be obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative as a monomer.
As a monomer which produces | generates the repeating unit (I) represented by Formula (1), ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, n-pentyl (meth) Acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, n-heptyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 3-methoxypropyl (meth) acrylate, 4-methoxybutyl ( (Meth) acrylate, 5-methoxypentyl (meth) acrylate, 6-methoxyhexyl (meth) acrylate, 7-methoxyheptyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 3-ethoxypropyl (meth) acrylate, 4-ethoxybutyl (meth) acrylate, 5- Toxipentyl (meth) acrylate, 6-ethoxyhexyl (meth) acrylate, 2-n-propoxyethyl (meth) acrylate, 3-n-propoxypropyl (meth) acrylate, 4-n-propoxybutyl (meth) acrylate, 5-n-propoxypentyl (meth) acrylate, 2-n-butoxyethyl (meth) acrylate, 3-n-butoxypropyl (meth) acrylate, 4-n-butoxybutyl (meth) acrylate, 2-n-pentoxy Ethyl (meth) acrylate, 3-n-pentoxypropyl (meth) acrylate, 2-n-heptoxyethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxy-n-pentyl (meth) acrylate, hydroxy-n-butyl (Meta) Acrelay , Hydroxy -n- pentyl (meth) acrylate, hydroxy -n- hexyl (meth) acrylate, hydroxy -n- heptyl (meth) acrylate, hydroxy -n- octyl (meth) acrylate.
Among these, n-butyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, n-octyl acrylate, 2-methoxymethyl acrylate, and hydroxybutyl acrylate are preferable.

本発明で使用できる樹脂は、上記繰り返し単位(I)由来の水酸基を除いて、フェノール類およびカルボン酸類に由来する水酸基から選ばれる少なくとも1つの水酸基を含む繰り返し単位(II)を含むことができる。繰り返し単位(II)は、カルボン酸由来の水酸基、フェノール性水酸基のうち少なくとも1種の水酸基を有する単量体を共重合することにより得られる。   The resin that can be used in the present invention can contain a repeating unit (II) containing at least one hydroxyl group selected from hydroxyl groups derived from phenols and carboxylic acids, except for the hydroxyl group derived from the repeating unit (I). The repeating unit (II) can be obtained by copolymerizing a monomer having at least one hydroxyl group among a hydroxyl group derived from a carboxylic acid and a phenolic hydroxyl group.

カルボン酸等の有機酸由来の水酸基を含有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−サクシノロイルエチル(メタ)アクリレート、2−マレイノロイルエチル(メタ)アクリレート、2−ヘキサヒドロフタロイルエチル(メタ)アクリレート、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸ダイマー、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、t−ブトキシメタクリレート、t−ブチルアクリレートなどのモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などのジカルボン酸などのカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸誘導体などを例示することができ、これらの化合物は単独でもしくは2種以上組み合わせて使用できる。なお、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレートの市販品としては、例えば東亞合成(株)製アロニックスM−5300が、アクリル酸ダイマーの市販品としては、例えば同社製アロニックスM−5600が、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレートの市販品としては、例えば同社製アロニックスM−5700がそれぞれ例示できる。
これらの中ではアクリル酸、メタクリル酸、2−ヘキサヒドロフタロイルエチルメタクリレートが好ましい。これらの単量体は、樹脂を構成する全単量体に対して、通常5〜90モル%、好ましくは、10〜60モル%である。
Examples of the monomer containing a hydroxyl group derived from an organic acid such as carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, 2-succinoloylethyl (meth) acrylate, 2-malenoylethyl (meth) acrylate, 2 -Hexahydrophthaloylethyl (meth) acrylate, ω-carboxy-polycaprolactone monoacrylate, monohydroxyethyl acrylate phthalate, acrylic acid dimer, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, t-butoxy methacrylate, t-butyl acrylate Monocarboxylic acids such as: (meth) acrylic acid derivatives having a carboxyl group such as dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, and itaconic acid, and the like. Or 2 It can be used in combination or more. As a commercially available product of ω-carboxy-polycaprolactone monoacrylate, for example, Aronix M-5300 manufactured by Toagosei Co., Ltd., and as a commercially available product of acrylic acid dimer, for example, Aronix M-5600 manufactured by the same company, 2-hydroxy Examples of commercially available products of -3-phenoxypropyl acrylate include Aronix M-5700 manufactured by the same company.
Among these, acrylic acid, methacrylic acid, and 2-hexahydrophthaloylethyl methacrylate are preferable. These monomers are usually 5 to 90 mol%, preferably 10 to 60 mol%, based on all monomers constituting the resin.

フェノール性水酸基を有する単量体としては、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン、α−メチル−m−ヒドロキシスチレン、α−メチル−o−ヒドロキシスチレン、2−アリルフェノール、4−アリルフェノール、2−アリル−6−メチルフェノール、2−アリル−6−メトキシフェノール、4−アリル−2−メトキシフェノール、4−アリル−2,6−ジメトキシフェノール、4−アリルオキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン等を例示することができ、これらの中で、p−ヒドロキシスチレンまたはα−メチル−p−ヒドロキシスチレンが好ましい。   Examples of the monomer having a phenolic hydroxyl group include p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, α-methyl-p-hydroxystyrene, α-methyl-m-hydroxystyrene, α-methyl-o-. Hydroxystyrene, 2-allylphenol, 4-allylphenol, 2-allyl-6-methylphenol, 2-allyl-6-methoxyphenol, 4-allyl-2-methoxyphenol, 4-allyl-2,6-dimethoxyphenol 4-allyloxy-2-hydroxybenzophenone and the like, among which p-hydroxystyrene or α-methyl-p-hydroxystyrene is preferable.

また、フェノール性水酸基を有する好ましい単量体として、分子内にアミド基を有する下記式(5)で表される単量体が挙げられる。

Figure 0004844439
9およびR11は水素原子またはメチル基を表し、R10は、単結合または直鎖状または環状の2価の炭化水素基を表す。
10としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基)、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、インサレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、エチリデン基、プロピリデン基、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基、1,3−シクロブチレン基などのシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基などのシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基などのシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基などのシクロオクチレン基等、炭素数3〜10のシクロアルキレン基などの単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基や2,5−ノルボルニレン基などのノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基や2,6−アダマンチレン基などのアダマンチレン基等の2ないし4環式の炭素数4〜30の炭化水素環基などの架橋環式炭化水素環基を挙げることができる。
式(5)で表される単量体としては、p−ヒドロキシメタクリルアニリドが好ましい。式(5)で表されるフェノール性水酸基を有する単量体は、樹脂を構成する全単量体に対して、通常30〜95モル%、好ましくは40〜90モル%である。 Moreover, the monomer represented by following formula (5) which has an amide group in a molecule | numerator as a preferable monomer which has a phenolic hydroxyl group is mentioned.
Figure 0004844439
R 9 and R 11 represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 10 represents a single bond or a linear or cyclic divalent hydrocarbon group.
R 10 includes methylene group, ethylene group, propylene group (1,3-propylene group, 1,2-propylene group), tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene. Group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, tridecamethylene group, tetradecamethylene group, pentadecamethylene group, hexadecamethylene group, heptacamethylene group, octadecamethylene group, nonacamethylene group, insalen Group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl- Saturated chain hydrocarbon group such as 1,4-butylene group, ethylidene group, propylidene group, 2-propylidene group, 1,3 Cyclobutylene groups such as cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups, and cyclooctylene groups such as 1,5-cyclooctylene groups A monocyclic hydrocarbon ring group such as a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a norbornylene group such as a 1,4-norbornylene group or a 2,5-norbornylene group, a 1,5-adamantylene group, Examples thereof include a bridged cyclic hydrocarbon ring group such as a bicyclic to tetracyclic hydrocarbon ring group having 4 to 30 carbon atoms such as an adamantylene group such as a 6-adamantylene group.
As the monomer represented by the formula (5), p-hydroxymethacrylanilide is preferable. The monomer having a phenolic hydroxyl group represented by the formula (5) is usually 30 to 95 mol%, preferably 40 to 90 mol%, based on all monomers constituting the resin.

さらに、共重合後のフェノール性水酸基に変換できる官能基を有する単量体を共重合することもでき、例えば、p−アセトキシスチレン、α−メチル−p−アセトキシスチレン、p−ベンジロキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、p−tert−ブトキシカルボニロキシスチレン、p−tert−ブチルジメチルシロキシスチレン等が挙げられる。これらの官能基含有化合物を用いた場合には、得られた樹脂は、適当な処理、例えば塩酸等を用いた加水分解を行なうことにより、容易に上記官能基をフェノール性水酸基に変換することができる。これらのフェノール性水酸基に変換する前および変換後の単量体は、樹脂を構成する全単量体に対して、通常5〜90モル%、好ましくは、10〜80モル%である。   Furthermore, a monomer having a functional group that can be converted into a phenolic hydroxyl group after copolymerization can be copolymerized. For example, p-acetoxystyrene, α-methyl-p-acetoxystyrene, p-benzyloxystyrene, p -Tert-butoxystyrene, p-tert-butoxycarbonyloxystyrene, p-tert-butyldimethylsiloxystyrene and the like. When these functional group-containing compounds are used, the obtained resin can be easily converted into a phenolic hydroxyl group by appropriate treatment, for example, hydrolysis using hydrochloric acid or the like. it can. The monomers before and after conversion to these phenolic hydroxyl groups are usually 5 to 90 mol%, preferably 10 to 80 mol%, based on all monomers constituting the resin.

これらのアルコール性水酸基、カルボン酸由来の水酸基、またはフェノール性水酸基を有する単量体は、樹脂を構成する全単量体に対して、それぞれ上記範囲である。水酸基を有する構成単位が少なすぎると、後述する架橋成分との反応部位が少なすぎ、パターンの収縮を起こすことができず、逆に多すぎると現像時に膨潤を起こしパターンを埋めてしまうおそれがある。   These monomers having an alcoholic hydroxyl group, a hydroxyl group derived from a carboxylic acid, or a phenolic hydroxyl group are within the above ranges with respect to all monomers constituting the resin. If the number of structural units having a hydroxyl group is too small, the number of reaction sites with the crosslinking component described later is too small to cause pattern shrinkage. On the other hand, if too large, there is a risk of swelling during development and filling the pattern. .

本発明で使用できる樹脂は、下記式(2)で表される繰り返し単位(III)をさらに含有することが好ましい。

Figure 0004844439
式(2)において、R3は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基を表す。
好ましいR3としては、tert−ブチル基、アセトキシ基、1−エトキシエトキシ基であり、最も好ましくはtert−ブチル基である。
繰り返し単位(III)は、単量体としてスチレン誘導体を共重合することにより得られる。好ましい単量体はtert−ブトキシスチレンである。
繰り返し単位(III)を生成する単量体は樹脂を構成する全単量体に対して、通常10〜80モル%、好ましくは20〜50モル%である。10モル%未満では収縮寸法が増加せず、80モル%をこえると現像液に対する溶解性が悪くなる。 The resin that can be used in the present invention preferably further contains a repeating unit (III) represented by the following formula (2).
Figure 0004844439
In the formula (2), R 3 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a linear or branched alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms.
R 3 is preferably a tert-butyl group, an acetoxy group, or a 1-ethoxyethoxy group, and most preferably a tert-butyl group.
The repeating unit (III) can be obtained by copolymerizing a styrene derivative as a monomer. A preferred monomer is tert-butoxystyrene.
The monomer for forming the repeating unit (III) is usually 10 to 80 mol%, preferably 20 to 50 mol%, based on all monomers constituting the resin. If the amount is less than 10 mol%, the shrinkage dimension does not increase, and if it exceeds 80 mol%, the solubility in the developer deteriorates.

また、上記樹脂には、該樹脂の親水性や溶解性をコントロールする目的で、他の単量体を共重合することができる。他の単量体としては、上記成分以外の単量体であり、このような他の単量体としては、(メタ)アクリル酸アリールエステル類、ジカルボン酸ジエステル類、ニトリル基含有重合性化合物、アミド結合含有重合性化合物、ビニル類、アリル類、塩素含有重合性化合物、共役ジオレフィン等を挙げることができる。具体的には、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アリールエステル;ビニルトルエン等の芳香族ビニル類;t−ブチル(メタ)アクリレート、4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−1−メチル−3−トリフルオロメチル−1−ブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド結合含有重合性化合物;酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有重合性化合物;1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ジメチルブタジエン等の共役ジオレフィン類を用いることができる。これらの化合物は単独でもしくは2種類以上組み合わせて用いることができる。   In addition, other monomers can be copolymerized with the resin for the purpose of controlling the hydrophilicity and solubility of the resin. As other monomers, monomers other than the above components, such other monomers include (meth) acrylic acid aryl esters, dicarboxylic acid diesters, nitrile group-containing polymerizable compounds, Examples include amide bond-containing polymerizable compounds, vinyls, allyls, chlorine-containing polymerizable compounds, and conjugated diolefins. Specifically, dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate, diethyl fumarate and diethyl itaconate; (meth) acrylic acid aryl esters such as phenyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate; aromatic vinyl such as vinyltoluene , Methacrylic acid esters such as t-butyl (meth) acrylate, 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-1-methyl-3-trifluoromethyl-1-butyl (meth) acrylate; acrylonitrile Nitrile group-containing polymerizable compounds such as methacrylonitrile; amide bond-containing polymerizable compounds such as acrylamide and methacrylamide; fatty acid vinyls such as vinyl acetate; chlorine-containing polymerizable compounds such as vinyl chloride and vinylidene chloride; -Butadiene, isoprene, 1,4- It can be used conjugated diolefins such as methyl butadiene. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

上記樹脂は、例えば、各単量体の混合物を、ヒドロパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類、ジアシルパーオキシド類、アゾ化合物等のラジカル重合開始剤を使用し、必要に応じて連鎖移動剤の存在下、適当な溶媒中で重合することにより製造することができる。
上記重合に使用される溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の飽和カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン等のアルキルラクトン類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;2−ブタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のアルキルケトン類;シクロヘキサノン等のシクロアルキルケトン類;2−プロパノール、1−ブタノール、4−メチル−2−ペンタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類等を挙げられる。これらの溶媒は、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
The above resin, for example, using a mixture of monomers, radical polymerization initiators such as hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, azo compounds, and the presence of a chain transfer agent if necessary Then, it can be produced by polymerization in an appropriate solvent.
Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane; cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, Cycloalkanes such as norbornane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene; halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene; ethyl acetate Saturated carboxylic acid esters such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, methyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate; alkyl lactones such as γ-butyrolactone; tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes, etc. Ethers; alkyl ketones such as 2-butanone, 2-heptanone and methyl isobutyl ketone; cycloalkyl ketones such as cyclohexanone; 2-propanol, 1-butanol, 4-methyl-2-pentanol, propylene glycol monomethyl ether, etc. Alcohols and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

また、上記重合における反応温度は、通常、40〜120℃、好ましくは50〜100℃であり、反応時間は、通常、1〜48時間、好ましくは1〜24時間である。   Moreover, the reaction temperature in the said superposition | polymerization is 40-120 degreeC normally, Preferably it is 50-100 degreeC, and reaction time is 1-48 hours normally, Preferably it is 1-24 hours.

樹脂は、純度が高いことが好ましく、ハロゲン、金属等の不純物の含有量が少ないだけでなく、残留する単量体やオリゴマー成分が既定値以下、例えばHPLCによる分析で0.1質量%以下等であることが好ましい。これによって、樹脂を含有する本発明の微細パターン形成用樹脂組成物としてのプロセス安定性、パターン形状等をさらに改善することができるだけでなく、液中異物や感度等の経時変化がない微細パターン形成用樹脂組成物を提供することができる。
上記のような方法で得られた樹脂の精製方法として、以下の方法が挙げられる。金属等の不純物を除去する方法としては、ゼータ電位フィルターを用いて重合溶液中の金属を吸着させる方法、蓚酸、スルホン酸等の酸性水溶液で重合溶液を洗浄することで金属をキレート状態にして除去する方法等が挙げられる。また、残留する単量体やオリゴマー成分を規定値以下に除去する方法としては、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留する単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外濾過等の溶液状態での精製方法、重合溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留する単量体等を除去する再沈澱法、濾別した樹脂スラリー貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等が挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。
The resin preferably has a high purity, and not only the content of impurities such as halogen and metal is low, but the residual monomer and oligomer components are not more than predetermined values, for example, 0.1% by mass or less by HPLC analysis, etc. It is preferable that As a result, not only can the process stability, pattern shape, etc. of the resin composition for fine pattern formation of the present invention containing a resin be further improved, but there is no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity. A resin composition can be provided.
The following method is mentioned as a purification method of resin obtained by the above methods. As a method for removing impurities such as metals, a method in which a metal in a polymerization solution is adsorbed using a zeta potential filter, a metal is chelated and removed by washing the polymerization solution with an acidic aqueous solution such as oxalic acid or sulfonic acid. And the like. In addition, as a method of removing residual monomers and oligomer components below the specified value, liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water washing and an appropriate solvent, a specific molecular weight or less Refining method to remove residual monomers by coagulating resin in poor solvent by dripping polymerization solution into poor solvent And a purification method in a solid state such as washing with a poor solvent for the resin slurry separated by filtration. Moreover, you may combine these methods.

このようにして得られる樹脂の重量平均分子量Mwはゲルパーミエーションクロマト法ポリスチレン換算で通常1,000〜500,000、好ましくは1,000〜50,000、特に好ましくは1,000〜20,000である。分子量が大きすぎると、熱硬化後に現像液で除去することができなくなるおそれがあり、小さすぎると塗布後に均一な塗膜を形成できないおそれがある。   The weight average molecular weight Mw of the resin thus obtained is usually 1,000 to 500,000, preferably 1,000 to 50,000, particularly preferably 1,000 to 20,000 in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. It is. If the molecular weight is too large, there is a possibility that it cannot be removed with a developer after thermosetting, and if it is too small, a uniform coating film may not be formed after coating.

本発明に用いられる架橋成分は、下記式(3)で表される基を含む化合物(以下、「架橋成分I」という)、反応性基として2つ以上の環状エーテルを含む化合物(以下、「架橋成分II」という)、または、両者が混合できる場合は、「架橋成分I」および「架橋成分II」との混合物である。

Figure 0004844439
式(3)において、R4およびR5は、水素原子または下記式(4)で表され、R4およびR5の少なくとも1つは下記式(4)で表され;
Figure 0004844439
式(4)において、R6およびR7は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシアルキル基、またはR6およびR7が互いに連結した炭素数2〜10の環を表し、R8は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
上記架橋成分は上述した樹脂および/または架橋成分が相互に酸の作用により反応する架橋成分(硬化成分)として作用するものである。 The crosslinking component used in the present invention includes a compound containing a group represented by the following formula (3) (hereinafter referred to as “crosslinking component I”) and a compound containing two or more cyclic ethers as reactive groups (hereinafter referred to as “ Or a mixture of “crosslinking component I” and “crosslinking component II”.
Figure 0004844439
In the formula (3), R 4 and R 5 are represented by a hydrogen atom or the following formula (4), and at least one of R 4 and R 5 is represented by the following formula (4);
Figure 0004844439
In Formula (4), R 6 and R 7 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms in which R 6 and R 7 are linked to each other. R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
The crosslinking component functions as a crosslinking component (curing component) in which the above-described resin and / or crosslinking component react with each other by the action of an acid.

式(3)で表される化合物(架橋成分I)は、分子内に官能基としてイミノ基、メチロール基およびメトキシメチル基等を有する化合物であり、(ポリ)メチロール化メラミン、(ポリ)メチロール化グリコールウリル、(ポリ)メチロール化ベンゾグアナミン、(ポリ)メチロール化ウレアなどの活性メチロール基の全部または一部をアルキルエーテル化した含窒素化合物を挙げることができる。ここで、アルキル基としてはメチル基、エチル基、ブチル基、またはこれらを混合したものを挙げることができ、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含有していてもよい。具体的にはヘキサメトキシメチル化メラミン、ヘキサブトキシメチル化メラミン、テトラメトキシメチル化グリコールウリル、テトラブトキシメチル化グリコールウリルなどを例示できる。
市販されている化合物としては、サイメル300、同301、同303、同350、同232、同235、同236、同238、同266、同267、同285、同1123、同1123−10、同1170、同370、同771、同272、同1172、同325、同327、同703、同712、同254、同253、同212、同1128、同701、同202、同207(以上、日本サイテック社製)、ニカラックMW−30M、同30、同22、同24X、ニカラックMS−21、同11、同001、ニカラックMX−002、同730、同750、同708、同706、同042、同035、同45、同410、同302、同202、ニカラックSM−651、同652、同653、同551、同451、ニカラックSB−401、同355、同303、同301、同255、同203、同201、ニカラックBX−4000、同37、同55H、ニカラックBL−60(以上、三和ケミカル社製)などを挙げることができる。好ましくは、式1におけるR1、R2のどちらか一方が水素原子であり、すなわち、イミノ基を含有する架橋成分であるサイメル325、同327、同703、同712、同254、同253、同212、同1128、同701、同202、同207が好ましい。
The compound represented by formula (3) (crosslinking component I) is a compound having an imino group, a methylol group, a methoxymethyl group or the like as a functional group in the molecule, and (poly) methylol melamine, (poly) methylol Examples thereof include nitrogen-containing compounds obtained by alkyl etherifying all or part of active methylol groups such as glycoluril, (poly) methylolated benzoguanamine, and (poly) methylolated urea. Here, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a butyl group, or a mixture thereof, and may contain an oligomer component that is partially self-condensed. Specific examples include hexamethoxymethylated melamine, hexabutoxymethylated melamine, tetramethoxymethylated glycoluril, and tetrabutoxymethylated glycoluril.
The commercially available compounds include Cymel 300, 301, 303, 350, 232, 235, 236, 238, 266, 267, 285, 1123, 1123-10, 1170, 370, 771, 272, 1172, 325, 327, 703, 712, 254, 253, 212, 1128, 701, 202, 207 (Japan) Made by Cytec Co., Ltd.), Nikarac MW-30M, 30, 22, 22X, Nikalac MS-21, 11, 001, Nikalac MX-002, 730, 750, 708, 706, 706, 042, 035, 45, 410, 302, 202, Nicarak SM-651, 652, 653, 551, 451, Nicarak SB-40 , The 355, the 303, the 301, the 255, the 203, the 201, NIKALAC BX-4000, the 37, the 55H, NIKALAC BL-60 (or more, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and the like. Preferably, one of R 1 and R 2 in Formula 1 is a hydrogen atom, that is, Cymel 325, 327, 703, 712, 254, 253, which are crosslinking components containing an imino group, 212, 1128, 701, 202, and 207 are preferable.

反応性基として2つ以上の環状エーテルを含む化合物(架橋成分II)は、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3',4'−エポキシ−6'−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ε−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチルカプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、β−メチル−δ−バレロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどのエポキシシクロヘキシル基含有化合物や、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類;脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル類;脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル類;フェノール、クレゾール、ブチルフェノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル類;高級脂肪酸のグリシジルエステル類、3,7−ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、3,3'−(1,3−(2−メチレニル)プロパンジイルビス(オキシメチレン))ビス−(3−エチルオキセタン)、1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、1,2−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エタン、1,3−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]プロパン、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサン、ペンタエリスリトールトリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ポリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、エチレンオキシド(EO)変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、プロピレンオキシド(PO)変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールF(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテルなどの分子中にオキセタン環を2個以上有するオキセタン化合物を挙げることができる。   A compound containing two or more cyclic ethers as a reactive group (crosslinking component II) is, for example, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 2- (3,4-epoxycyclohexyl). -5,5-spiro-3,4-epoxy) cyclohexane-meta-dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, bis (3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, 3,4 -Epoxy-6-methylcyclohexyl-3 ', 4'-epoxy-6'-methylcyclohexanecarboxylate, methylenebis (3,4-epoxycyclohexane), ethylene glycol di (3,4-epoxycyclohexylmethyl) ether, ethylene Bis (3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), -Caprolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylcaprolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate, β-methyl-δ- Epoxycyclohexyl group-containing compounds such as valerolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated Bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, brominated bisphenol S diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, Bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol S diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol di Glycidyl ethers, polypropylene glycol diglycidyl ethers; polyglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one or more alkylene oxides to aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin; Diglycidyl esters of aliphatic long-chain dibasic acids; monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols; phenol, cresol, butylphenol Or monoglycidyl ethers of polyether alcohols obtained by adding alkylene oxide to these; glycidyl esters of higher fatty acids, 3,7-bis (3-oxetanyl) -5-oxa-nonane, 3,3 ′ -(1,3- (2-methylenyl) propanediylbis (oxymethylene)) bis- (3-ethyloxetane), 1,4-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] benzene, 2-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] ethane, 1,3-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] propane, ethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ) Ether, dicyclopentenyl bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, triethyleneglycol Rubis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tetraethyleneglycolbis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tricyclodecanediyldimethylene (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, trimethylolpropane Tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) butane, 1,6-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) hexane, pentaerythritol tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, pentaerythritol tetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, polyethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol hexakis ( 3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol pentakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol tetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, caprolactone-modified dipentaerythritol hexa Kis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, caprolactone-modified dipentaerythritol pentakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, ditrimethylolpropanetetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, ethylene oxide ( EO) modified bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, propylene oxide (PO) modified bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) Ether, EO-modified hydrogenated bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, PO-modified hydrogenated bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, EO-modified bisphenol F (3-ethyl-3 -Oxetane compounds having two or more oxetane rings in the molecule such as -oxetanylmethyl) ether.

これらのうち、架橋成分IIとしては、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテルが好ましい。
上述した架橋成分IIは、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
Among these, as the crosslinking component II, 1,6-hexanediol diglycidyl ether and dipentaerythritol hexakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether are preferable.
The above-mentioned crosslinking component II can be used alone or in combination of two or more.

本発明における架橋成分の配合量は、樹脂100重量部に対して、1〜100重量部、好ましくは5〜70重量部である。配合量が1重量部未満では硬化が不十分になり、パターンの収縮が起こらないおそれがあり、100重量部をこえると硬化が進みすぎ、パターンが埋まってしまうおそれがある。
また、樹脂および架橋成分の合計量は、後述するアルコール溶媒を含めた樹脂組成物全体に対して、0.1〜30重量%、好ましくは1〜20重量%である。樹脂および架橋成分の合計量が、0.1重量%未満では塗膜が薄くなりすぎパターンエッチ部に膜切れを起こすおそれがあり、30重量%をこえると粘度が高くなりすぎ微細なパターンへ埋め込むことができないおそれがある。
The compounding quantity of the crosslinking component in this invention is 1-100 weight part with respect to 100 weight part of resin, Preferably it is 5-70 weight part. If the blending amount is less than 1 part by weight, curing may be insufficient and the pattern may not shrink, and if it exceeds 100 parts by weight, curing may proceed excessively and the pattern may be buried.
The total amount of the resin and the crosslinking component is 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight, based on the entire resin composition including the alcohol solvent described later. If the total amount of the resin and the cross-linking component is less than 0.1% by weight, the coating film may become too thin and the pattern-etched portion may be cut. If it exceeds 30% by weight, the viscosity becomes too high and the pattern is embedded in a fine pattern. There is a risk that it will not be possible.

本発明に使用できるアルコール溶媒は、樹脂および架橋成分を十分に溶解し、かつフォトレジスト膜上に塗布するに際し、該フォトレジスト膜を溶解しないで、フォトレジスト膜とインターミキシングを起こさない溶媒であれば使用できる。
そのような溶媒としては、炭素数1〜8の1価アルコールであることが好ましい。例えば、1−プロパノール、イソプロバノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、2−メチル−2−ヘプタノール、2−メチル−3−ヘプタノールなどが挙げられ、1−ブタノール、2−ブタノール、4−メチルー2−ペンタノールが好ましい。これらのアルコール溶媒は、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、アルコール溶媒は、全溶媒に対して10重量%以下、好ましくは1重量%以下の水を含むことができる。10重量%をこえると水酸基を有する樹脂の溶解性が低下する。より好ましくは、水を含有しない無水アルコール溶媒である。
The alcohol solvent that can be used in the present invention is a solvent that sufficiently dissolves the resin and the crosslinking component and does not dissolve the photoresist film and does not cause intermixing with the photoresist film when applied onto the photoresist film. Can be used.
Such a solvent is preferably a monohydric alcohol having 1 to 8 carbon atoms. For example, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1- Butanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3 -Methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 2- Examples include heptanol, 2-methyl-2-heptanol, 2-methyl-3-heptanol, 1-butanol, 2-butano Le, 4-methyl-2-pentanol are preferred. These alcohol solvents can be used alone or in combination of two or more.
The alcohol solvent can contain 10% by weight or less, preferably 1% by weight or less of water based on the total solvent. If it exceeds 10% by weight, the solubility of the resin having a hydroxyl group is lowered. More preferably, it is an anhydrous alcohol solvent containing no water.

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、フォトレジスト膜上に塗布するに際し、塗布性を調整する目的で、他の溶媒を混合することもできる。他の溶媒は、フォトレジスト膜を浸食せずに、かつ微細パターン形成用樹脂組成物を均一に塗布する作用がある。
他の溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、水が挙げられる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類、水が好ましい。
The resin composition for forming a fine pattern of the present invention can be mixed with another solvent for the purpose of adjusting applicability when applied on a photoresist film. Other solvents have the effect of uniformly applying the resin composition for forming a fine pattern without eroding the photoresist film.
Other solvents include cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate And alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as propylene glycol monomethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone , Ketones such as diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, hydroxyacetic acid Ethyl, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, acetic acid Chill, esters such as butyl acetate, and water. Among these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones, esters, and water are preferable.

上記、他の溶媒の配合割合は、全溶媒中の30重量%以下であり、好ましくは20重量%以下である。30重量%をこえると、フォトレジスト膜を浸食し、微細パターン形成用樹脂組成物との間にインターミキシングを起こすなどの不具合を発生し、レジストパターンを埋めてしまうおそれがある。なお、水が混合される場合、10重量%以下である。   The blending ratio of the other solvent is 30% by weight or less, preferably 20% by weight or less in the total solvent. If it exceeds 30% by weight, the photoresist film may be eroded, causing problems such as intermixing with the resin composition for forming a fine pattern, and the resist pattern may be buried. In addition, when water is mixed, it is 10 weight% or less.

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物には、塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で界面活性剤を配合することもできる。
そのような界面活性剤としては、例えばBM−1000、BM−1100(以上、BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(以上、旭硝子(株)製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(以上、東レダウコーニングシリコーン(株)製)などの商品名で市販されているフッ素系界面活性剤を使用することができる。
これらの界面活性剤の配合量は、樹脂100重量部に対して好ましくは5重量%以下である。
A surfactant may be added to the resin composition for forming a fine pattern of the present invention for the purpose of improving coating properties, antifoaming properties, leveling properties and the like.
Examples of such surfactants include BM-1000, BM-1100 (above, manufactured by BM Chemie), MegaFuck F142D, F172, F173, F183 (above, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). ), FLORARD FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (above, manufactured by Sumitomo 3M), Surflon S-112, S-113, S-131, S- 141, S-145 (made by Asahi Glass Co., Ltd.), SH-28PA, -190, -193, SZ-6032, SF-8428 (above, made by Toray Dow Corning Silicone) Fluorosurfactants marketed by name can be used.
The blending amount of these surfactants is preferably 5% by weight or less with respect to 100 parts by weight of the resin.

上記微細パターン形成用樹脂組成物を用いて、次の方法で微細パターンが形成される。
(1)レジストパターンの形成
スピンコートなどの従来公知の方法により8インチあるいは12インチのシリコンウエハ基板上に反射防止膜(有機膜あるいは無機膜)を形成する。次いで、スピンコートなどの従来公知の方法によりフォトレジストを塗布し、例えば、80℃〜140℃程度、60〜120秒程度の条件でプリベーク(PB)を行なう。その後、g線、i線などの紫外線、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、X線、電子線などで露光をし、例えば、80℃〜140℃程度の条件でポストイクスポージャーベーク(PEB)を行なった後、現像し、レジストパターンを形成する。
(2)微細パターンの形成
上記レジストパターンが形成された基板に、スピンコートなどの従来公知の方法により上記本発明の微細パターン形成用樹脂組成物を塗布する。スピンコートのみで溶剤が揮散し被覆膜を形成する場合がある。また、必要に応じて、例えば、80℃〜110℃程度、60〜120秒程度のプリベーク(PB)し、微細パターン形成用樹脂組成物の被覆膜を形成する。
次いで、このレジストパターンを微細パターン形成用樹脂組成物により被覆した基板を熱処理する。熱処理により、フォトレジスト由来の酸がフォトレジストとの界面から微細パターン形成用樹脂組成物層中に拡散し、微細パターン形成用樹脂組成物は架橋反応を起こす。フォトレジスト界面からの架橋反応状態は、微細パターン形成用樹脂組成物の材料、使用されるフォトレジスト、ベーク処理温度およびベーク処理時間により決定される。熱処理温度および熱処理時間は、通常90℃〜160℃程度の温度で、60〜120秒程度で行なわれる。
次いで、微細パターン形成用樹脂組成物の被覆膜を、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)などのアルカリ水溶液などにより現像処理(例えば、60〜120秒程度)して、未架橋の微細パターン形成用樹脂組成物の被覆膜を溶解させて除去する。最後に水で洗浄処理することにより、ホールパターンや楕円パターン、トレンチパターンなどを微細化することができる。
A fine pattern is formed by the following method using the resin composition for forming a fine pattern.
(1) Formation of resist pattern An antireflection film (organic film or inorganic film) is formed on an 8-inch or 12-inch silicon wafer substrate by a conventionally known method such as spin coating. Next, a photoresist is applied by a conventionally known method such as spin coating, and prebaking (PB) is performed under conditions of, for example, about 80 ° C. to 140 ° C. and about 60 to 120 seconds. Then, exposure with ultraviolet rays such as g-line and i-line, KrF excimer laser beam, ArF excimer laser beam, X-ray, electron beam, etc., for example, post-exposure baking (PEB) under conditions of about 80 ° C to 140 ° C Then, development is performed to form a resist pattern.
(2) Formation of a fine pattern The resin composition for forming a fine pattern of the present invention is applied to a substrate on which the resist pattern is formed by a conventionally known method such as spin coating. The solvent may be volatilized only by spin coating to form a coating film. Moreover, if necessary, for example, prebaking (PB) is performed at about 80 ° C. to 110 ° C. for about 60 to 120 seconds to form a coating film of the resin composition for forming a fine pattern.
Next, the substrate on which the resist pattern is coated with the fine pattern forming resin composition is heat-treated. By the heat treatment, the acid derived from the photoresist diffuses from the interface with the photoresist into the resin composition layer for forming a fine pattern, and the resin composition for forming a fine pattern causes a crosslinking reaction. The cross-linking reaction state from the photoresist interface is determined by the material of the resin composition for fine pattern formation, the photoresist used, the baking temperature and the baking time. The heat treatment temperature and heat treatment time are usually about 90 ° C. to 160 ° C. and about 60 to 120 seconds.
Next, the coating film of the resin composition for forming a fine pattern is developed (for example, about 60 to 120 seconds) with an alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to form an uncrosslinked fine pattern. The coating film of the resin composition is dissolved and removed. Finally, a hole pattern, an elliptical pattern, a trench pattern, etc. can be made finer by washing with water.

以下に本発明をその実施例をもって説明するが、本発明の態様はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。以下、実施例に用いた樹脂の合成例等について説明する。
合成例1

Figure 0004844439
出発原料としてp−ヒドロキシフェニルメタクリルアニリド(P−1−1)92g、p−t−ブトキシスチレン(P−1−2)46g、n−ブチルメタクリレート(P−1−3)12g、およびアゾビスイソブチロニトリル12.8gをイソプロパノール600gに溶解し、還流条件(82℃)にて6時間重合反応を行なった。反応容器を流水にて冷却した後、イソプロパノールを150g加え、4500gのメタノール中に攪拌しながら投入し、再沈後吸引ろ過を行なった。この再沈操作(IPA投入〜吸引ろ過)を4回繰り返した後、50℃にて真空乾燥した。その結果、p−ヒドロキシフェニルメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/n−ブチルメタクリレート由来の繰り返し単位=58/32/10(モル比)からなる共重合体121g(収率81%)を得た。繰り返し単位のモル比は、13C−NMR測定により行なった。この共重合体を樹脂P−1とする。
樹脂P−1および以下の各合成例で得た各重合体のMwおよびMnの測定は、東ソー(株)社製GPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶剤テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。測定の結果、樹脂P−1はMw5,300、Mw/Mn1.6であった。 The present invention will be described below with reference to examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples. Hereinafter, synthetic examples of resins used in the examples will be described.
Synthesis example 1
Figure 0004844439
As starting materials, 92 g of p-hydroxyphenyl methacrylanilide (P-1-1), 46 g of pt-butoxystyrene (P-1-2), 12 g of n-butyl methacrylate (P-1-3), and azobisiso 12.8 g of butyronitrile was dissolved in 600 g of isopropanol, and a polymerization reaction was performed for 6 hours under reflux conditions (82 ° C.). After cooling the reaction vessel with running water, 150 g of isopropanol was added, and the mixture was poured into 4500 g of methanol with stirring, followed by re-precipitation and suction filtration. This reprecipitation operation (IPA charging to suction filtration) was repeated four times, and then vacuum-dried at 50 ° C. As a result, 121 g (yield) of repeating unit derived from p-hydroxyphenyl methacrylanilide / repeating unit derived from t-butoxystyrene / repeating unit derived from n-butyl methacrylate = 58/32/10 (molar ratio). 81%). The molar ratio of repeating units was determined by 13 C-NMR measurement. This copolymer is referred to as a resin P-1.
Mw and Mn of resin P-1 and each polymer obtained in each of the following synthesis examples were measured using a GPC column (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation. Per minute, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. The analysis was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard. As a result of the measurement, the resin P-1 was Mw 5,300 and Mw / Mn 1.6.

合成例2

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−2−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−2−2)、n−へキシルメタクリレート(P−2−3)として、合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/n−へキシルメタクリレート由来の繰り返し単位=55/34/11(モル比)、Mw5,500、Mw/Mn1.7からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−2とする。 Synthesis example 2
Figure 0004844439
As in Synthesis Example 1, starting materials were p-hydroxymethacrylanilide (P-2-1), pt-butoxystyrene (P-2-2), and n-hexyl methacrylate (P-2-3). Repeating unit derived from p-hydroxymethacrylanilide / Repeating unit derived from pt-butoxystyrene / Repeating unit derived from n-hexyl methacrylate = 55/34/11 (molar ratio), Mw5,500, Mw / Mn1.7 A copolymer consisting of This copolymer is referred to as “resin P-2”.

合成例3

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシアクリルアニリド(P−3−1)、n−ブチルメタクリレート(P−3−2)として合成例1と同様にp−ヒドロキシアクリルアニリド由来の繰り返し単位/n−ブチルメタクリレート由来の繰り返し単位=70/30(モル比)、Mw5,700、Mw/Mn1.5からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−3とする。 Synthesis example 3
Figure 0004844439
The starting materials are p-hydroxyacrylanilide (P-3-1) and n-butyl methacrylate (P-3-2), and the same repeating unit as in Synthesis Example 1, derived from p-hydroxyacrylanilide / derived from n-butyl methacrylate. A copolymer composed of repeating units = 70/30 (molar ratio), Mw 5,700, and Mw / Mn 1.5 was obtained. This copolymer is indicated as a resin P-3.

合成例4

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−4−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−4−2)、オクチルアクリレート(P−4−3)として合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/オクチルアクリレート由来の繰り返し単位=56/36/8(モル比)、Mw5,900、Mw/Mn1.9からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−4とする。 Synthesis example 4
Figure 0004844439
The starting materials were p-hydroxymethacrylanilide (P-4-1), pt-butoxystyrene (P-4-2), and octyl acrylate (P-4-3) as in Synthesis Example 1 and p-hydroxymethacrylic. A copolymer comprising repeating unit derived from anilide / repeating unit derived from pt-butoxystyrene / repeating unit derived from octyl acrylate = 56/36/8 (molar ratio), Mw5,900, Mw / Mn1.9 is obtained. It was. This copolymer is indicated as a resin P-4.

合成例5

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−5−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−5−2)、2−エトキシエチルメタクリレート(P−5−3)として合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/2−エトキシエチルメタクリレート由来の繰り返し単位=54/34/12(モル比)、Mw5,100、Mw/Mn1.5からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−5とする。 Synthesis example 5
Figure 0004844439
The starting materials were p-hydroxymethacrylanilide (P-5-1), pt-butoxystyrene (P-5-2), and 2-ethoxyethyl methacrylate (P-5-3). -Repeating unit derived from hydroxymethacrylanilide / repeating unit derived from pt-butoxystyrene / 2 repeating unit derived from 2-ethoxyethyl methacrylate = 54/34/12 (molar ratio), Mw5,100, Mw / Mn1.5 A copolymer was obtained. This copolymer is indicated as a resin P-5.

合成例6

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−6−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−6−2)、2−メトキシエチルアクリレート(P−6−3)として合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/2−メトキシメチルアタクリレート由来の繰り返し単位=53/35/12(モル比)、Mw5,200、Mw/Mn1.5からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−6とする。 Synthesis Example 6
Figure 0004844439
The starting materials were p-hydroxymethacrylanilide (P-6-1), pt-butoxystyrene (P-6-2), and 2-methoxyethyl acrylate (P-6-3) as in Synthesis Example 1. -Repeating unit derived from hydroxymethacrylanilide / repeating unit derived from pt-butoxystyrene / 2 repeating unit derived from 2-methoxymethyl atacrylate = 53/35/12 (molar ratio), Mw5,200, Mw / Mn1. A copolymer consisting of 5 was obtained. This copolymer is indicated as a resin P-6.

合成例7

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−7−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−7−2)、ヒドロキシブチルアクリレート(P−7−3)として合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位/ヒドロキシブチルアクリレート由来の繰り返し単位=53/36/11(モル比)、Mw5,400、Mw/Mn1.6からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−7とする。 Synthesis example 7
Figure 0004844439
The starting materials were p-hydroxymethacrylanilide (P-7-1), pt-butoxystyrene (P-7-2), and hydroxybutyl acrylate (P-7-3) as in Synthesis Example 1, and p-hydroxy. Copolymer comprising repeating unit derived from methacrylanilide / repeating unit derived from pt-butoxystyrene / repeating unit derived from hydroxybutyl acrylate = 53/36/11 (molar ratio), Mw5,400, Mw / Mn1.6 Got. This copolymer is indicated as a resin P-7.

比較合成例1

Figure 0004844439
出発原料をp−ヒドロキシメタクリルアニリド(P−8−1)、p−t−ブトキシスチレン(P−8−2)として合成例1と同様にp−ヒドロキシメタクリルアニリド由来の繰り返し単位/p−t−ブトキシスチレン由来の繰り返し単位=60/40(モル比)、Mw5,500、Mw/Mn1.5からなる共重合体を得た。この共重合体を樹脂P−8とする。 Comparative Synthesis Example 1
Figure 0004844439
The starting materials are p-hydroxymethacrylanilide (P-8-1) and pt-butoxystyrene (P-8-2), as in Synthesis Example 1, and the repeating unit derived from p-hydroxymethacrylanilide / pt- A copolymer composed of repeating units derived from butoxystyrene = 60/40 (molar ratio), Mw 5,500, and Mw / Mn 1.5 was obtained. This copolymer is indicated as a resin P-8.

実施例1〜実施例9および比較例1〜比較例2
表1に示す割合で、上記樹脂、架橋成分、アルコール溶媒およびその他添加剤を加え、攪拌羽根を使用して3時間攪拌した後、孔径30nmのフィルターを使用して濾過して、微細パターン形成用樹脂組成物を得た。
各実施例および比較例に用いた架橋成分およびアルコール溶媒を以下に示す。
架橋成分
C−1:ニカラックMX−750(日本カーバイト社製、商品名)
C−2:ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチルー3−オキセタニルメチル)エーテル
アルコール溶媒
S−1:1−ブタノール
S−2:4−メチルー2−ペンタノール
Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 2
Add the above resin, cross-linking component, alcohol solvent and other additives at the ratio shown in Table 1, stir for 3 hours using a stirring blade, and then filter using a filter with a pore diameter of 30 nm for fine pattern formation. A resin composition was obtained.
The crosslinking components and alcohol solvents used in the examples and comparative examples are shown below.
Cross-linking component C-1: Nicalak MX-750 (manufactured by Nippon Carbide, trade name)
C-2: Dipentaerythritol hexakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether alcohol solvent S-1: 1-butanol S-2: 4-methyl-2-pentanol

得られた微細パターン形成用樹脂組成物を評価するために、レジストパターン付きの評価用基板を以下の方法で作製した。
8インチシリコンウェハ上に下層反射防止膜ARC29A(ブルワーサイエンス社製)をCLEAN TRACK ACT8(東京エレクトロン(株))でスピンコートにより膜厚77nm(PB205℃、60秒)で塗膜を形成した後、JSR ArF AR1244J(JSR株式会社製、脂環族系感放射線性樹脂組成物)のパターニングを実施する。AR1244Jは、同CLEAN TRACK ACT8にてスピンコート、PB(130℃、90秒)、冷却(23℃、30秒)により膜厚210nmの塗布膜を形成し、ArF投影露光装置S306C(ニコン(株))で、NA:0.78、シグマ:0.85、2/3Annの光学条件にて露光(露光量30mJ/cm2)を行ない、同CLEAN TRACK ACT8ホットプレートにてPEB(130℃、90秒)、冷却(23℃、30秒)後、現像カップのLDノズルにて2.38重量%TMAH水溶液を現像液としてパドル現像(60秒間)、超純水にてリンス、次いで4000rpmで15秒間振り切りによりスピンドライし、評価用基板を得た。この工程で得られた基板を評価用基板Aとする。同一条件で作製した評価用基板Aを複数枚準備した。
得られた評価用基板を走査型電子顕微鏡(日立計測器(株)製S−9360)で100nm径ホールパターン、100nmスペースのマスクパターン(バイアス+30nm/マスク上は130nm径パターン/70nmスペース)に該当するパターンを観察し、レジストパターンのホール径を測定した。
In order to evaluate the obtained resin composition for forming a fine pattern, an evaluation substrate with a resist pattern was prepared by the following method.
After forming a coating film with a film thickness of 77 nm (PB205 ° C., 60 seconds) on a 8-inch silicon wafer by spin coating a lower antireflection film ARC29A (Brewer Science Co., Ltd.) with CLEAN TRACK ACT8 (Tokyo Electron Ltd.), Patterning of JSR ArF AR1244J (manufactured by JSR Corporation, alicyclic radiation-sensitive resin composition) is performed. AR1244J formed a coating film with a film thickness of 210 nm by spin coating, PB (130 ° C., 90 seconds) and cooling (23 ° C., 30 seconds) with the CLEAN TRACK ACT 8, and ArF projection exposure apparatus S306C (Nikon Corporation) ), NA: 0.78, Sigma: 0.85, 2/3 Ann (exposure amount 30 mJ / cm 2 ), and PEB (130 ° C., 90 seconds) on the CLEAN TRACK ACT8 hot plate. ) After cooling (23 ° C., 30 seconds), 2.38 wt% TMAH aqueous solution is used as a developing solution with a development nozzle LD paddle development (60 seconds), rinsed with ultrapure water, and then shaken off at 4000 rpm for 15 seconds. Was spin-dried to obtain an evaluation substrate. The substrate obtained in this step is referred to as an evaluation substrate A. A plurality of evaluation substrates A prepared under the same conditions were prepared.
The obtained substrate for evaluation corresponds to a 100 nm diameter hole pattern and a 100 nm space mask pattern (bias +30 nm / 130 nm diameter pattern / 70 nm space on the mask) with a scanning electron microscope (S-9360 manufactured by Hitachi Keiki Co., Ltd.). The hole diameter of the resist pattern was measured.

レジストパターン付き評価基板を表1記載の実施例において、微細パターン形成用樹脂組成物を以下の方法で評価した。各評価結果をそれぞれ表2に示す。
(1)収縮寸法およびベーク温度依存性の評価
上記評価用基板A上に、表1記載の微細パターン形成用樹脂組成物をCLEAN TRACK ACT8にてスピンコートにて膜厚150nmで塗布した後、レジストパターンと微細パターン形成用樹脂組成物を反応させるため、表1記載の収縮率評価ベーク条件でベークを行なった。ついで同CLEAN TRACK ACT8で23℃、30秒の冷却プレートで冷却後、現像カップでLDノズルにて2.38重量%TMAH水溶液を現像液としてパドル現像(60秒間)、超純水にてリンス、次いで4000rpmで15秒間振り切りによりスピンドライした。この工程で得られた基板を評価用基板Bとする。パターン寸法の収縮測定は、走査型電子顕微鏡(日立計測器(株)製S−9360)で100nm径ホールパターン、100nmスペースのマスクパターン(バイアス+30nm/マスク上は130nm径パターン/70nmスペース)に該当するパターンを観察し、パターンのホール径を測定した。
収縮寸法(nm)=φ1−φ2
φ1:評価用基板Aのレジストパターンホール径(nm)
φ2:評価用基板Bのレジストパターンホール径(nm)
収縮の判定として、収縮が確認され、収縮寸法が20nm以上のときを「〇」、収縮が確認されないもしくはパターンがつぶれてしまっているとき、もしくは収縮寸法が20nm未満のものを「×」とした。
(2)不溶物の確認評価
評価用基板Bを走査型電子顕微鏡(日立計測器(株)製S−4800)で100nm径ホールパターン、100nmスペースのマスクパターン(バイアス+30nm/マスク上は130nm径パターン/70nmスペース)に該当するパターンの断面を観察し、開口部底部に不溶物がないとき「〇」、不溶物が観察されたとき「×」とした。
(3)パターン収縮後形状評価
評価用基板Aおよび評価用基板Bにおいて、走査型電子顕微鏡(日立計測器(株)製S−4800)で100nm径ホールパターン、100nmスペースのマスクパターン(バイアス+30nm/マスク上は130nmパターン/70nmスペース)に該当し、かつ同位置に存在するパターンの断面をそれぞれ観察する。断面形状を図1に示す。評価用基板A(図1(a))におけるレジストの膜厚tを100として、基板1からレジストの膜厚t−t'が80をこえる部分でのみ評価用基板B上のパターンに劣化部分t'が認められるものを良好とし(図1(b))、その他は不良とした(図1参照)。評価結果を表2に示す。
In the examples shown in Table 1 for the evaluation substrate with a resist pattern, the resin composition for forming a fine pattern was evaluated by the following method. Each evaluation result is shown in Table 2.
(1) Evaluation of shrinkage dimension and baking temperature dependency On the above-mentioned evaluation substrate A, a resin composition for forming a fine pattern described in Table 1 was applied by CLEAN TRACK ACT8 to a film thickness of 150 nm by spin coating. In order to react the pattern and the resin composition for forming a fine pattern, baking was performed under the shrinkage rate evaluation baking conditions shown in Table 1. Then, after cooling with a CLEAN TRACK ACT8 at 23 ° C. for 30 seconds, using a development cup, paddle development with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution as a developer using an LD nozzle (60 seconds), rinsing with ultrapure water, Subsequently, it spin-dried by shaking off at 4000 rpm for 15 seconds. The substrate obtained in this step is referred to as an evaluation substrate B. Shrinkage measurement of pattern dimensions corresponds to a 100 nm diameter hole pattern, 100 nm space mask pattern (bias +30 nm / 130 nm diameter pattern / 70 nm space on the mask) with a scanning electron microscope (S-9360 manufactured by Hitachi Keiki Co., Ltd.) The pattern to be observed was observed, and the hole diameter of the pattern was measured.
Shrinkage dimension (nm) = φ1-φ2
φ1: Resist pattern hole diameter of evaluation substrate A (nm)
φ2: resist pattern hole diameter of evaluation substrate B (nm)
As the judgment of shrinkage, “◯” is shown when shrinkage is confirmed and the shrinkage dimension is 20 nm or more, and “X” is given when shrinkage is not confirmed or the pattern is collapsed or the shrinkage dimension is less than 20 nm. .
(2) Confirmation and evaluation of insoluble matter The substrate B for evaluation was scanned with a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi Sokki Co., Ltd.) with a 100 nm diameter hole pattern, a 100 nm space mask pattern (bias +30 nm / 130 nm diameter pattern on the mask). The cross section of the pattern corresponding to (/ 70 nm space) was observed. When there was no insoluble matter at the bottom of the opening, “◯” was indicated, and when insoluble matter was observed, “X” was assigned.
(3) Shape evaluation after pattern shrinkage In evaluation substrate A and evaluation substrate B, a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi Sokki Co., Ltd.) uses a 100 nm diameter hole pattern, a 100 nm space mask pattern (bias +30 nm / The cross section of the pattern corresponding to 130 nm pattern / 70 nm space on the mask and existing at the same position is observed. The cross-sectional shape is shown in FIG. The resist film thickness t in the evaluation substrate A (FIG. 1A) is set to 100, and the deteriorated portion t is changed into a pattern on the evaluation substrate B only in a portion from the substrate 1 where the resist film thickness tt ′ exceeds 80. Those where 'was recognized as good (FIG. 1 (b)), and others were bad (see FIG. 1). The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0004844439
Figure 0004844439
Figure 0004844439
Figure 0004844439

本発明の微細パターン形成用樹脂組成物は、レジストパターンのパターン間隙を実効的に、精度よく微細化することができ、波長限界をこえるパターンを良好かつ経済的に形成できるので、今後ますます微細化が進行するとみられる集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野で極めて好適に使用することができる。   The resin composition for forming a fine pattern according to the present invention can effectively and accurately miniaturize the pattern gap between resist patterns, and can form a pattern that exceeds the wavelength limit in a favorable and economical manner. It can be used very suitably in the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, which are expected to progress.

ホールパターンの断面形状Cross section of hole pattern

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 ホールパターン
1 Substrate 2 Hole pattern

Claims (7)

樹脂と、この樹脂を架橋させる架橋成分と、溶媒とを含み、レジストパターンを微細化するための微細パターン形成用樹脂組成物であって、
前記樹脂が下記式(1)で表される繰り返し単位(I)を含有することを特徴とする微細パターン形成用樹脂組成物。
Figure 0004844439
(式(1)において、R1は水素原子、メチル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R2は水素原子、直鎖状アルコキシル基、または水酸基を表し、R2が水素原子または水酸基の場合、nは2〜8の整数であり、R2が直鎖状アルコキシル基の場合、nは2〜7の整数であり、該直鎖状アルコキシル基の炭素数を含めて、−(CH2)n−R2基の炭素数が2〜8である。)
A resin composition for forming a fine pattern for making a resist pattern fine, comprising a resin, a crosslinking component for crosslinking the resin, and a solvent,
A resin composition for forming a fine pattern, wherein the resin contains a repeating unit (I) represented by the following formula (1).
Figure 0004844439
(In the formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, a linear alkoxyl group, or a hydroxyl group, and R 2 represents a hydrogen atom or a hydroxyl group. , N is an integer of 2 to 8, and when R 2 is a linear alkoxyl group, n is an integer of 2 to 7, including the carbon number of the linear alkoxyl group, — (CH 2 ) n-R 2 group has 2 to 8 carbon atoms.)
前記繰り返し単位(I)は樹脂を構成する全単量体に対して3〜30モル%含有することを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成用樹脂組成物。   2. The resin composition for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the repeating unit (I) is contained in an amount of 3 to 30 mol% with respect to all monomers constituting the resin. 前記樹脂が、フェノール類およびカルボン酸類に由来する水酸基から選ばれる少なくとも1つの水酸基を含む繰り返し単位(II)を含むことを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成用樹脂組成物。   The resin composition for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the resin contains a repeating unit (II) containing at least one hydroxyl group selected from hydroxyl groups derived from phenols and carboxylic acids. 前記樹脂が、下記式(2)で表される繰り返し単位(III)を含有することを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の微細パターン形成樹脂組成物。
Figure 0004844439
(式(2)において、R3は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素数1〜8の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基を表す。)
The said resin contains the repeating unit (III) represented by following formula (2), The fine pattern formation resin composition of Claim 1, 2 or 3 characterized by the above-mentioned.
Figure 0004844439
(In Formula (2), R 3 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a linear or branched alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms.)
前記架橋成分は、下記式(3)で表される基を含む化合物、および反応性基として2つ以上の環状エーテルを含む化合物から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成用樹脂組成物。
Figure 0004844439
(式(3)において、R4およびR5は、水素原子または下記式(4)で表され、R4およびR5の少なくとも1つは下記式(4)で表され;
Figure 0004844439
式(4)において、R6およびR7は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6にアルコキシアルキル基、またはR6およびR7が互いに連結した炭素数2〜10の環を表し、R8は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
The cross-linking component is at least one compound selected from a compound containing a group represented by the following formula (3) and a compound containing two or more cyclic ethers as a reactive group. 1. The resin composition for forming a fine pattern according to 1.
Figure 0004844439
(In the formula (3), R 4 and R 5 are each represented by a hydrogen atom or the following formula (4), and at least one of R 4 and R 5 is represented by the following formula (4);
Figure 0004844439
In Formula (4), R 6 and R 7 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms in which R 6 and R 7 are linked to each other. R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. )
前記溶媒が炭素数1〜8の1価アルコールであることを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成用樹脂組成物。   2. The resin composition for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the solvent is a monohydric alcohol having 1 to 8 carbon atoms. 基板上にレジストパターンを形成するパターン形成工程と、このレジストパターン上に微細パターン形成用樹脂組成物の被膜を設ける被膜工程と、前記被膜工程後の基板を熱処理する工程と、アルカリ水溶液により前記被膜を除去し、水で洗浄する工程とを含む微細パターン形成方法において、前記微細パターン形成用樹脂組成物が請求項1記載の微細パターン形成用樹脂組成物であることを特徴とする微細パターン形成方法。   A pattern forming step of forming a resist pattern on the substrate; a coating step of forming a coating of the resin composition for forming a fine pattern on the resist pattern; a step of heat-treating the substrate after the coating step; The method for forming a fine pattern comprising the steps of removing water and washing with water, wherein the resin composition for forming a fine pattern is the resin composition for forming a fine pattern according to claim 1 .
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