KR100779442B1 - Silsesquioxane resin, positive resist composition, layered product including resist, and method of forming resist pattern - Google Patents

Silsesquioxane resin, positive resist composition, layered product including resist, and method of forming resist pattern Download PDF

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Abstract

탈가스 현상을 저감할 수 있는 실세스퀴옥산 수지, 포지티브형 레지스트 조성물, 레지스트 적층체, 레지스트 패턴 형성 방법이 제공되고, 또한 이머전 리소그래피에 바람직한 규소 함유 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법이 제공된다. 상기 실세스퀴옥산 수지는 하기 일반식 [식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 포화 지방족 탄화수소기; R3 은 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기; R4 는 수소원자, 또는 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기; X 는 적어도 1개의 수소원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1∼8 의 알킬기; m 은 1∼3 의 정수] 으로 표현되는 구성 단위를 갖는다.Provided are a silsesquioxane resin, a positive resist composition, a resist laminate, and a resist pattern forming method capable of reducing degassing, and further, a silicon-containing resist composition and a resist pattern forming method suitable for immersion lithography are provided. The silsesquioxane resin is represented by the following general formula [wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group; R 3 is an acid dissociable, dissolution inhibiting group consisting of a hydrocarbon group containing a monocyclic or polycyclic group; R 4 is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group; X is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom; m has an integer represented by the integer of 1-3.

Figure 112007016187352-pat00001
Figure 112007016187352-pat00001

실세스퀴옥산 수지, 포지티브형 레지스트 조성물 Silsesquioxane Resin, Positive Resist Composition

Description

실세스퀴옥산 수지, 포지티브형 레지스트 조성물, 레지스트 적층체 및 레지스트 패턴 형성 방법{SILSESQUIOXANE RESIN, POSITIVE RESIST COMPOSITION, LAYERED PRODUCT INCLUDING RESIST, AND METHOD OF FORMING RESIST PATTERN}Silsesquioxane resin, positive resist composition, resist laminate, and resist pattern forming method {SILSESQUIOXANE RESIN, POSITIVE RESIST COMPOSITION, LAYERED PRODUCT INCLUDING RESIST, AND METHOD OF FORMING RESIST PATTERN}

본 발명은 고에너지광이나 전자선을 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때에 사용되는 포지티브형 레지스트 조성물 등에 사용되는 실세스퀴옥산 수지, 그 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물, 그 포지티브형 레지스트를 2층 레지스트 프로세스에 사용되는 2층 중의 상층에 사용한 레지스트 적층체, 그 레지스트 적층체를 사용한 레지스트 패턴 형성 방법, 이머전 (immersion) 리소그래피 (침지 노광) 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용되는 상기 포지티브형 레지스트 조성물, 및 그 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하는 이머전 리소그래피 공정을 포함하는 레지스트 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silsesquioxane resin used for a positive resist composition used for forming a resist pattern using high energy light or an electron beam, a positive resist composition containing the silsesquioxane resin, and a positive resist thereof. The above-mentioned used for the resist pattern forming method including the resist laminated body used for the upper layer in the two layers used for a two-layer resist process, the resist pattern formation method using this resist laminated body, and the immersion lithography (immersion exposure) process. A positive resist composition, and a method of forming a resist pattern including an immersion lithography process using the positive resist composition.

반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조에 있어서는 기판 상의 레지스트에 회로 패턴 (레지스트 패턴) 을 형성하는 리소그래피 공정과, 그 레지스트 패턴을 마스크재로 하여, 기판 상에 하지로서 형성되어 있는 절연막이나 도전막을 부분적으로 에칭 제거하는 에칭 공정이 행해지고 있다.In the manufacture of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a lithography step of forming a circuit pattern (resist pattern) in a resist on a substrate, and an insulating film or a conductive film formed as a base on a substrate, using the resist pattern as a mask material, partially The etching process of etching removal is performed.

최근, 리소그래피 기술의 진보에 따라, 레지스트 패턴의 미세화가 급속히 진전되고 있다. 최근에는 100nm 이하의 라인 앤드 스페이스, 나아가서는 70nm 이하의 아이솔레이트 패턴을 형성할 수 있는 해상도가 요구되고 있다.In recent years, with the advance of lithography technology, the miniaturization of a resist pattern is progressing rapidly. In recent years, the resolution which can form the line-and-space of 100 nm or less, and also the isolation pattern of 70 nm or less is calculated | required.

미세화의 수법으로서는 일반적으로 노광 광원의 단파장화가 행해지고 있다. 구체적으로는, 종래에는 g선, i선으로 대표되는 자외선이 사용되고 있었지만, 현재는 KrF 엑시머레이저 (248nm) 를 사용한 양산이 개시되었고, 또한 ArF 엑시머레이저 (193nm) 가 도입되기 시작하고 있다. 또한, 그보다 단파장인 F2 엑시머레이저 (157nm) 나, EUV (극 자외선), 전자선, X선, 연X선 등에 관해서도 검토되고 있다.As a method of miniaturization, shortening of the exposure light source is generally performed. Specifically, ultraviolet rays typified by g-ray and i-ray have conventionally been used, but mass production using KrF excimer laser (248 nm) has been started, and ArF excimer laser (193 nm) has begun to be introduced. Furthermore, F 2 excimer laser (157 nm), EUV (ultra-ultraviolet), electron beam, X-ray, soft X-ray, etc. which are shorter wavelengths are also examined.

미세한 치수의 패턴을 재현할 수 있는 고해상도의 조건을 만족하는 레지스트 재료의 하나로서, 산의 작용에 의해 알칼리 가용성이 증대되는 베이스 수지와, 노광에 의해 산을 발생하는 산발생제를 유기 용제에 용해한 이른바 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물이 알려져 있다. 최근에는 예를 들어 200nm 이하의 단파장의 노광 광원에 적합한 화학 증폭형 레지스트 조성물도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).As a resist material that satisfies high-resolution conditions capable of reproducing fine-dimensional patterns, a base resin in which alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator that generates an acid by exposure are dissolved in an organic solvent. So-called positive chemically amplified resist compositions are known. Recently, for example, a chemically amplified resist composition suitable for an exposure light source having a short wavelength of 200 nm or less has also been proposed (for example, Patent Document 1).

그러나, 화학 증폭형 레지스트는 고감도이며 고해상도이기는 하지만, 내건식 에칭 특성을 위해 필요해지는 높은 애스펙트비의 레지스트 패턴을 레지스트 단층으로 형성하기는 쉽지 않고, 예를 들어 애스펙트비가 4∼5 인 패턴을 형성하고자 하면, 패턴 무너짐이 발생되는 등의 문제가 있었다.However, although chemically amplified resists have high sensitivity and high resolution, it is not easy to form resist patterns of high aspect ratio resist patterns required for dry etching characteristics, for example, to form patterns having aspect ratios of 4-5. There was a problem that pattern collapse occurred.

이것에 대하여, 고해상도로 높은 애스펙트비의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 방법의 하나로서, 화학 증폭형 레지스트를 사용한 2층 레지스트법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2,3 참조). 이 방법에서는 우선, 기판 상에, 하부 레지스트층으로서 유기막을 형성한 후, 그 위에, 특정 규소 함유 폴리머를 함유하는 화학 증폭형 레지스트를 사용하여 상부 레지스트층을 형성한다. 이어서, 그 상부 레지스트층에, 포토리소그래피 기술에 의해 레지스트 패턴을 형성한 후, 이것을 마스크로서 에칭하여 하부 레지스트층에 그 레지스트 패턴을 전사함으로써, 높은 애스펙트비의 레지스트 패턴을 형성한다.On the other hand, as one of the methods which can form a high aspect ratio resist pattern with high resolution, the two-layer resist method using the chemically amplified resist is proposed (for example, refer patent document 2, 3). In this method, first, an organic film is formed as a lower resist layer on a substrate, and then an upper resist layer is formed thereon using a chemically amplified resist containing a specific silicon-containing polymer. Subsequently, after forming a resist pattern in the upper resist layer by photolithography, it is etched as a mask to transfer the resist pattern to the lower resist layer, thereby forming a resist pattern having a high aspect ratio.

또한, 한편으로, 비특허문헌 1∼3 등에 기재되는 이머전 (immersion) 리소그래피 (침지 노광) 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 있어서 바람직하게 사용되는 규소 함유 레지스트 조성물이 요망되고 있지만, 아직 전혀 보고되고 있지 않다.On the other hand, silicon-containing resist compositions which are preferably used in resist pattern formation methods including immersion lithography (immersion exposure) processes described in Non-Patent Documents 1 to 3 and the like are desired, but are not reported at all. Not.

[특허문헌 1][Patent Document 1]

일본 공개특허공보 2002-162745호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-162745

[특허문헌 2][Patent Document 2]

일본 공개특허공보 평6-202338호Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-202338

[특허문헌 3][Patent Document 3]

일본 공개특허공보 평8-29987호Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-29987

[비특허문헌 1][Non-Patent Document 1]

저널 어브 버큠 사이언스 테크놀로지 (Journal of Vacuum Science & Technology B) (미국), 1999년, 제17권, 6호, 3306-3309페이지Journal of Vacuum Science & Technology B (USA), 1999, Vol. 17, No. 6, pp. 3306-3309

[비특허문헌 2][Non-Patent Document 2]

저널 어브 버큠 사이언스 테크놀로지 (Journal of Vacuum Science & Technology B) (미국), 2001년, 제19권, 6호, 2353-2356페이지Journal of Vacuum Science & Technology B (USA), 2001, Vol. 19, No. 6, pages 2353-2356

[비특허문헌 3][Non-Patent Document 3]

프로시딩스 어브 에스 피 아이 이 (Proceedings of SPIE) (미국) 2002년, 제4691권, 459-465페이지Proceedings of SPIE (USA), 2002, Volume 4471, pp. 459-465

상기 기술한 바와 같은 2층 레지스트법에 있어서 사용되고 있는 화학 증폭형 레지스트는 i선 등의 비교적 장파장의 광원을 사용하는 경우에는 그다지 문제가 되지 않지만, 예를 들어 200nm 이하의 비교적 단파장의 고에너지광 (예를 들어 ArF 엑시머레이저 등) 이나 전자선을 광원으로서 사용한 경우에는 흡수가 크고, 투명성이 낮기 때문에, 레지스트 패턴을 고해상도로 형성하기는 어렵다. 또한, 노광시에 레지스트로부터 유기 가스가 발생 (탈가스) 하여 노광 장치 등을 오염시킨다는 문제가 있다. 그 유기 가스는 크게 2종류로 나눌 수 있는데, 규소 함유 폴리머의 규소와 탄소의 결합이 분해되어 발생되는 유기 규소계의 가스와 산해리성 용해 억제기가 해리하였을 때나 레지스트 용매로부터 발생되는 유기 비규소계 가스가 있다. 양자 모두 상기 노광 장치의 렌즈의 투과성을 저하시키는 등의 문제를 갖는다. 특히 전자의 가스가 렌즈에 일단 부착되면 제거가 곤란하고, 이는 큰 문제이다.The chemically amplified resist used in the two-layer resist method as described above is not a problem when a relatively long wavelength light source such as i-line is used, but a high energy light having a relatively short wavelength of 200 nm or less ( For example, when an ArF excimer laser or the like) or an electron beam is used as a light source, it is difficult to form a resist pattern at high resolution because absorption is large and transparency is low. In addition, there is a problem that organic gas is generated (degassed) from the resist during exposure to contaminate the exposure apparatus or the like. The organic gases can be broadly classified into two types. The organic non-silicon gases generated from the resist solvent or when the organic silicon-based gas and the acid dissociable, dissolution inhibiting group generated by the decomposition of the silicon-carbon bond in the silicon-containing polymer are dissociated. have. Both have problems, such as reducing the permeability of the lens of the said exposure apparatus. In particular, it is difficult to remove the electron gas once attached to the lens, which is a big problem.

발명의 개시Disclosure of the Invention

따라서, 본 발명은 투명성이 높고, 또한 이러한 탈가스 현상을 방지할 수 있는 실세스퀴옥산 수지, 포지티브형 레지스트 조성물, 레지스트 적층체 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a silsesquioxane resin, a positive resist composition, a resist laminate, and a resist pattern forming method which have high transparency and can prevent such degassing.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이머전 리소그래피에 적합한 규소 함유 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a silicon-containing resist composition and a resist pattern forming method suitable for immersion lithography.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 특정 구성 단위를 갖는 실세스퀴옥산 수지, 그 실세스퀴옥산 수지를 베이스 수지로서 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물, 그 포지티브형 레지스트 조성물을 함유하는 레지스트 적층체, 그 레지스트 적층체를 사용한 레지스트 패턴 형성 방법, 실세스퀴옥산 수지를 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물, 그 포지티브형 레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법이, 상기 과제를 해결하는 것을 알아내어 본 발명을 완성시켰다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining, the present inventors examined the silsesquioxane resin which has a specific structural unit, the positive resist composition containing this silsesquioxane resin as a base resin, the resist laminated body containing this positive resist composition, and the resist The resist pattern formation method using a laminated body, the positive resist composition containing a silsesquioxane resin, and the resist pattern formation method using the positive resist composition discovered that the said subject solved, and completed this invention.

즉, 상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 1 태양 (aspect) 은 하기 일반식 [1] 및 [2]:That is, the 1st aspect of this invention which solves the said subject is the following general formula [1] and [2]:

[화 6][Tue 6]

Figure 112007016187352-pat00002
Figure 112007016187352-pat00002

[식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 포화 지방족 탄화수소기이고, R3 은 지방족의 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기이고, R4 는 수소원자, 또는 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이고, X 는 각각 독립적으로 적어도 1개의 수소원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1∼8 의 알킬기이고, m 은 1∼3 의 정수이다][Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group, and R 3 is an acid dissociable, dissolution inhibiting group consisting of a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group; R 4 is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group, each X is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is independently substituted with a fluorine atom, and m is an integer of 1 to 3 ]

로 표현되는 구성 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 실세스퀴옥산 수지 (이하, 「실세스퀴옥산 수지 (A1)」 이라고 하는 경우가 있다) 이다.Silsesquioxane resin (Hereinafter, it may be called "silsesquioxane resin (A1).") Which has a structural unit represented by the following.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 2 태양 (aspect) 은 산의 작용에 의해 알칼리 가용성이 증대하는 수지 성분 (A) 과, 노광에 의해 산을 발생하는 산발생제성분 (B) 을 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물로서, 상기 (A) 성분이, 상기 제 1 태양 (aspect) 의 실세스퀴옥산 수지 (A1) 를 함유하는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물이다.The 2nd aspect of this invention which solves the said subject is the positive containing the resin component (A) which alkali solubility increases by the action of an acid, and the acid generator component (B) which generate | occur | produces an acid by exposure. As a type | mold resist composition, the said (A) component contains the silsesquioxane resin (A1) of the said 1st aspect, It is a positive resist composition characterized by the above-mentioned.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 3 태양 (aspect) 은 지지체 상에 하부 레지스트층과 상부 레지스트층이 적층되어 있는 레지스트 적층체로서, 상기 하부 레지스트층이, 알칼리 현상액에 대하여 불용성이고, 또한 건식 에칭할 수 있는 것이고, 상기 상부 레지스트층이, 상기 제 2 태양 (aspect) 의 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레지스트 적층체이다.A third aspect of the present invention for solving the above problems is a resist laminate in which a lower resist layer and an upper resist layer are laminated on a support, wherein the lower resist layer is insoluble in an alkaline developer and dry-etched. The upper resist layer consists of the positive resist composition of the said 2nd aspect, It is a resist laminated body characterized by the above-mentioned.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 4 태양 (aspect) 은 상기 제 3 태양 (aspect) 의 레지스트 적층체에, 선택적으로 노광하여, 노광 후 가열 (PEB) 을 실시하고, 알칼리 현상하여 상기 상부 레지스트층에 레지스트 패턴 (I) 을 형성한 후, 그 레지스트 패턴 (I) 을 마스크로 하여 건식 에칭을 행하고, 상기 하부 레지스트층에 레지스트 패턴 (II) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법이다.The 4th aspect of this invention which solves the said subject selectively exposes the resist laminated body of the said 3rd aspect, performs post-exposure heating (PEB), alkali-develops, and the said upper resist layer After the resist pattern (I) is formed in the substrate, dry etching is performed using the resist pattern (I) as a mask, and the resist pattern (II) is formed in the lower resist layer.

또한, 본 발명의 제 5 태양 (aspect) 은 침지 노광하는 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용되는 레지스트 조성물로서, 파장 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 의해 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X1 로 하고, 한편, 동 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 있어서, 선택적 노광과 노광 후 가열 (PEB) 사이에 상기 침지 노광의 용매를 레지스트막과 접촉시키는 공정을 추가한 모의적 침지 리소그래피 공정에 의해 동 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X2 로 하였을 때, [(X2/X1)-1]×100 의 절대치가 8.0 이하인 것을 특징으로 하는, 수지 성분으로서 실세스퀴옥산 수지를 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물이다.In addition, a fifth aspect of the present invention is a resist composition used in a resist pattern forming method including a step of immersion exposure, wherein a line and space of 130 nm is 1 by a lithography process of a normal exposure using a light source having a wavelength of 193 nm. The sensitivity at the time of forming a resist pattern equal to 1 is X1, and in the lithography process of normal exposure using a light source of 193 nm, the solvent of the immersion exposure is subjected to selective exposure and post-exposure heating (PEB). [(X2 / X1) -1, when the sensitivity when forming a resist pattern in which the 130-nm line-and-space is 1: 1 by a simulated immersion lithography process including the step of contacting with the resist film is set to X2. Positive type which consists of silsesquioxane resin as a resin component characterized by the absolute value of] x100 is 8.0 or less. Composition.

또한, 본 발명의 제 6 태양 (aspect) 은 상기 제 5 태양 (aspect) 의 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하는 레지스트 패턴 형성 방법으로서, 침지 노광하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴의 형성 방법이다.The sixth aspect of the present invention is a resist pattern forming method using the positive resist composition of the fifth aspect, which is a method of forming a resist pattern comprising a step of immersion exposure. .

또, 본 발명자들은 본 제 5 및 제 6 태양 (aspect) 을 이룰 때에, 침지 노광 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용하는 레지스트막의 적성성을 평가하는 방법에 관해서, 하기와 같이 분석하여 그 분석 결과에 기초하여 레지스트 조성물 및 이 조성물을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 평가하였다.Further, the inventors of the present invention analyze the method of evaluating the aptitude of the resist film used in the resist pattern forming method including the immersion exposure step when the present fifth and sixth aspects are achieved, and the analysis is performed as follows. Based on the result, the resist composition and the resist pattern formation method using the composition were evaluated.

즉, 침지 노광에 의한 레지스트 패턴 형성 성능을 평가하는 데에는 (i) 침지 노광법에 의한 광학계의 성능, (ii) 침지 용매에 대한 레지스트막으로부터의 영향, (iii) 침지 용매에 의한 레지스트막의 변질, 의 3점을 확인할 수 있으면 필요 충분하다고 판단된다.That is, in evaluating the resist pattern formation performance by immersion exposure, (i) the performance of the optical system by the immersion exposure method, (ii) the influence from the resist film on the immersion solvent, (iii) the deterioration of the resist film by the immersion solvent, It is judged that it is necessary if we can confirm three points of.

(i) 의 광학계의 성능에 관해서는 예를 들어, 표면 내수성의 사진용 감광판을 수중에 담그고, 그 표면에 패턴광을 조사하는 경우를 상정하면 분명한 바와 같이, 수면과, 물과 감광판 표면의 계면에 있어서 반사 등의 광전파 손실이 없으면, 나머지는 문제가 생기지 않는다는 것은 원리상 의심의 여지가 없다. 이 경우의 광전파 손실은 노광광의 입사 각도의 적정화에 의해 용이하게 해결할 수 있다. 따라서, 노광 대상인 것이 레지스트막이거나, 사진용 감광판이거나, 또는 결상 스크린이라 하더라도, 그들이 침지 용매에 대하여 불활성이면, 즉 침지 용매로부터 영향을 받지도 않고, 침지 용매에 영향을 주지도 않는 것이면, 광학계의 성능에는 하등 변화가 생기지 않는 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 이 점에 관해서는 새롭게 확인 실험할 것까지는 없다.As for the performance of the optical system of (i), for example, assuming that the surface water-sensitive photographic photosensitive plate is immersed in water and irradiated with patterned light on the surface thereof, as is evident, the interface between the surface of water and the surface of water and the photosensitive plate In principle, there is no doubt that there is no problem in the rest if there is no light loss such as reflection. The loss of light propagation in this case can be easily solved by properizing the incident angle of exposure light. Therefore, even if the object to be exposed is a resist film, a photographic photosensitive plate, or an imaging screen, if they are inert to the immersion solvent, that is, they are not affected by the immersion solvent and do not affect the immersion solvent, the performance of the optical system is It can be thought that no change occurs. Therefore, there is no new confirmation test about this point.

(ii) 의 침지 용매에 대한 레지스트막으로부터의 영향은 구체적으로는 레지스트막의 성분이 액 속에 녹기 시작하여, 침지 용매의 굴절률을 변화시키는 것이다. 침지 용매의 굴절률이 변화되면, 패턴 노광의 광학적 해상성이 변화된다는 것은 실험하지 않더라도 이론상 확실하다. 이 점에 관해서는 단순히, 레지스트막을 침지 용매에 침지한 경우, 어떤 성분이 녹기 시작하여, 침지 용매의 조성이 변화하는 것, 또는 굴절률이 변화하는 것을 확인할 수 있으면 충분하고, 실제로 패턴광을 조사하고, 현상하여 해상도를 확인할 것까지는 없다.The effect from the resist film on the immersion solvent of (ii) is specifically that the components of the resist film start to melt in the liquid, thereby changing the refractive index of the immersion solvent. If the refractive index of the immersion solvent is changed, the optical resolution of the pattern exposure is changed theoretically without experiment. In this regard, when the resist film is simply immersed in the immersion solvent, it is sufficient to be able to confirm that a component starts to melt, and that the composition of the immersion solvent changes or the refractive index changes. It does not develop until the resolution is confirmed.

이와 반대로, 침지 용매 중의 레지스트막에 패턴광을 조사하고, 현상하여 해상성을 확인한 경우에는 해상성의 양부(良否)는 확인가능할지라도, 침지 용매의 변질로 인해 해상성에 영향을 미치는 것인지, 레지스트막의 변질로 인해 해상성에 영향을 미치는 것인지, 또는 양방인지를 구별할 수 없게 된다.On the contrary, if the resist film in the immersion solvent is irradiated with pattern light and developed to confirm resolution, whether the resolution of the immersion solvent can be confirmed, is it affected by the deterioration of the immersion solvent? This makes it impossible to distinguish whether it affects resolution or both.

(iii) 의 침지 용매에 의한 레지스트막의 변질에 의해서 해상성이 열화되는 점에 관해서는 「선택적 노광과 노광 후 가열 (PEB) 사이에 침지 용매를, 예를 들어, 샤워처럼 레지스트막에 뿌려 접촉시키는 처리를 행하고, 그 후, 현상하여, 얻어진 레지스트 패턴의 해상성을 검사한다」 와 같은 평가 시험으로 충분하다. 게다가, 이 평가 방법에서는 레지스트막에 침지 용매를 바로 뿌리게 되어, 침지 조건으로서는 보다 가혹해진다. 이러한 점에 관해서도, 완전 침지 상태에서 노광을 행하는 시험인 경우에는, 침지 용매의 변질에 의한 영향인지, 레지스트 조성물의 침지 용매에 의한 변질이 원인인지, 또는 쌍방의 영향에 의해, 해상성이 변화된 것인지가 분명하지 않다.As for the resolution deteriorated due to the deterioration of the resist film by the immersion solvent of (iii), the immersion solvent is sprayed onto the resist film by contacting it with a resist film, for example, like a shower, between selective exposure and post-exposure heating (PEB). Process, and then developed, and the resolution of the obtained resist pattern is inspected ”. In addition, in this evaluation method, an immersion solvent is immediately sprayed on the resist film, which becomes more severe as an immersion condition. Also in this regard, in the case of a test in which exposure is carried out in a fully immersed state, is it influenced by deterioration of the immersion solvent, deterioration by the immersion solvent of the resist composition, or is the resolution changed by both influences? Is not clear.

상기 현상 (ii) 와 (iii) 은 표리 일체의 현상이고, 레지스트막의 침지 용매에 의한 패턴 형상의 악화나 감도 열화 등의 변질 정도를 확인함으로써 파악할 수 있다. 따라서, (iii) 의 점에 관해서만 검증을 실시하면 (ii) 의 점에 관련되는 검증도 포함된다.The above developments (ii) and (iii) are front and back developments, and can be grasped by confirming the degree of deterioration such as deterioration of the pattern shape and deterioration of sensitivity by the immersion solvent of the resist film. Therefore, verification only regarding the point of (iii) also includes verification related to the point of (ii).

이러한 분석에 기초하여, 침지 노광 프로세스에 적합한 새로운 레지스트 조성물로 형성되는 레지스트막의 침지 노광 적성을, 「선택적 노광과 노광 후 가열(PEB) 사이에 침지 용매를, 예를 들어, 샤워처럼 레지스트막에 뿌려 접촉시키는 처리를 행하고, 그 후, 현상하여, 얻어진 레지스트 패턴의 해상성을 검사한다」 와 같은 평가 시험 (이하, 「평가 시험 1」 이라고 한다) 에 의해 확인하였다.Based on this analysis, the immersion exposure aptitude of the resist film formed of a new resist composition suitable for the immersion exposure process is described by "spraying an immersion solvent into the resist film, for example, like a shower, between selective exposure and post-exposure heating (PEB). The process of making it contact, it develops after that, and it confirmed by the evaluation test (henceforth "evaluation test 1") such as "testing the resolution of the obtained resist pattern".

또한, 평가 시험 1 을 더욱 진전시킨 다른 평가 방법으로서, 실제의 제조 공정을 시뮬레이트한 「노광의 패턴광을 프리즘에 의한 간섭광으로써 대용시켜, 시료를 실제 침지 상태에 두고, 노광시키는 구성의 (2광속 간섭 노광법)」과 같은 평가 시험 (이하, 「평가 시험 2」 라고 한다) 도 실시하여 확인하였다.Moreover, as another evaluation method which further advanced the evaluation test 1, the structure which exposes the sample to the actual immersion state by exposing the "pattern light of exposure to interference light by a prism, simulated the actual manufacturing process, and exposing (2) Evaluation test (hereinafter, referred to as "evaluation test 2") ", such as" Luminous flux interference exposure method ", was also conducted and confirmed.

발명을 실시하기Implement the invention 위한 최선의 형태 Best form for

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described.

《실세스퀴옥산 수지》<< silsesquioxane resin >>

본 발명의 실세스퀴옥산 수지는 상기 일반식 [1] 및 [2] 로 표현되는 구성 단위를 갖는 것이다.The silsesquioxane resin of this invention has a structural unit represented by the said General Formula [1] and [2].

또, 본 명세서에 있어서, 「구성 단위」 란 중합체를 구성하는 모노머 단위 를 의미한다.In addition, in this specification, a "structural unit" means the monomeric unit which comprises a polymer.

일반식 [1] 및 [2] 중, R1 및 R2 는 같은 기이어도 되고 상이한 기이어도 되고, 각각 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 포화 지방족 탄화수소기이고, 탄소수는 레지스트 용매에 대한 용해성과 분자 크기의 제어 관점에서 바람직하게는 1∼20, 보다 바람직하게는 5∼12 이다. 특히, 고리형의 포화 지방족 탄화수소기는 얻어지는 실세스퀴옥산 수지의 고에너지광에 대한 투명성이 높은 것, 유리 전이점 (Tg) 이 높아져, PEB 시의 산발생제로부터의 산의 발생을 컨트롤하기 쉬워지는 등의 이점을 가지므로 바람직하다.In general formula [1] and [2], R <1> and R <2> may be the same group or different group, and it is a linear, branched, or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group, respectively, and carbon number is the solubility to the resist solvent and From the viewpoint of controlling the molecular size, preferably 1 to 20, more preferably 5 to 12. In particular, the cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group has a high transparency to the high energy light of the silsesquioxane resin obtained, a high glass transition point (Tg), and it is easy to control the generation of acid from an acid generator in PEB. It is preferable because it has advantages such as losing.

고리형의 포화 지방족 탄화수소기로서는 단환식 기이어도 되고, 다환식 기이어도 된다. 다환식 기로서는 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등으로부터 2개의 수소원자를 제거한 기를 들 수 있고, 보다 구체적으로는 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 2개의 수소원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.The cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group may be a monocyclic group or a polycyclic group. Examples of the polycyclic group include groups in which two hydrogen atoms are removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, and the like, and more specifically, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane and tetracyclo The group remove | excluding two hydrogen atoms from polycycloalkane, such as dodecane, etc. are mentioned.

R1 및 R2 로서, 보다 구체적으로는 하기 식 [3]∼[8]:As R <1> and R <2> , More specifically, following formula [3]-[8]:

[화 7][Tue 7]

Figure 112007016187352-pat00003
Figure 112007016187352-pat00003

및 그들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 지환식 화합물로부터 수소원자를 2개 제거한 기를 들 수 있다. 여기서, 유도체란, 식 [3]∼[8] 의 지환식 화합물에 있어서, 적어도 1개의 수소원자가, 메틸기, 에틸기 등의 저급 알킬기, 예를 들어, 탄소수 1∼5 의 알킬기, 산소원자, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐원자 등의 기로 치환된 것을 의미한다.And groups in which two hydrogen atoms are removed from an alicyclic compound selected from the group consisting of derivatives thereof. Here, the derivative means, in the alicyclic compound of formulas [3] to [8], at least one hydrogen atom is a lower alkyl group such as methyl group or ethyl group, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an oxygen atom, fluorine, Mean substituted by groups, such as halogen atoms, such as chlorine and a bromine.

그 중에서도 식 [3]∼[8] 의 군에서 선택되는 지환식 화합물로부터 수소원자를 2개 제거한 기가 투명성이 높고, 또한 공업적으로 입수하기 쉬운 점에서 바람직하다.Especially, the group which removed two hydrogen atoms from the alicyclic compound chosen from the group of Formula [3]-[8] is preferable at the point which is high in transparency and is easy to obtain industrially.

R3 은 지방족 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기이다. 산해리성 용해 억제기는 노광 전의 실세스퀴옥산 수지 전체를 알칼리 불용으로 하는 알칼리 용해 억제성을 가짐과 동시에, 노광 후에 산발생제로부터 발생된 산의 작용에 의해 해리하여, 이 실세스퀴옥산 수지 전체를 알칼리 가용성으로 변화시키는 기이다.R 3 is an acid dissociable, dissolution inhibiting group consisting of a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group. The acid dissociable, dissolution inhibiting group has an alkali dissolution inhibiting property in which the entire silsesquioxane resin before exposure is alkali insoluble, and is dissociated by the action of an acid generated from an acid generator after exposure, so that the entire silsesquioxane resin Is a group that changes alkali solubility.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지 (A1) 는 예를 들어 후술하는 식 [9]∼[13] 과 같은, 부피가 크고, 지방족 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기를 갖고 있으므로, 종래의 1-에톡시에틸기와 같은 사슬형 알콕시알킬기, 테트라히드로피라닐기와 같은 고리형 에테르기, tert-부틸기와 같은 분기쇄형 제3급 알킬기 등의 환기를 갖지 않는 산해리성 용해 억제기에 비하여, 포지티브형 레지스트 조성물의 베이스 수지로서 사용하였을 때에, 해리 후의 용해 억제기가 가스화되기 어려워 탈가스 현상이 방지된다.Since the silsesquioxane resin (A1) of the present invention has an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a hydrocarbon group having a large volume and containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group such as, for example, Formulas [9] to [13] described later. As compared to conventional acid dissociable, dissolution inhibiting groups which do not have ventilation, such as chained alkoxyalkyl groups such as 1-ethoxyethyl groups, cyclic ether groups such as tetrahydropyranyl groups, and branched tertiary alkyl groups such as tert-butyl groups, When used as the base resin of the positive resist composition, the dissolution inhibiting group after dissociation is difficult to gasify and degassing phenomenon is prevented.

R3 의 탄소수는 해리하였을 때에 가스화되기 어려움과 동시에 적절한 레지스트 용매로의 용해성이나 현상액으로의 용해성 관점에서 바람직하게는 7∼15, 보다 바람직하게는 9∼13이다.The carbon number of R 3 is difficult to gasify when dissociated, and is preferably 7 to 15, more preferably 9 to 13, from the viewpoint of solubility in an appropriate resist solvent and solubility in a developing solution.

산해리성 용해 억제기로서는 지방족의 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기인 한, 사용하는 광원에 따라, 예를 들어 ArF 엑시머레이저의 레지스트 조성물용 수지에 있어서, 다수 제안되어 있는 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 일반적으로는 (메트)아크릴산의 카르복실기와 고리형의 제3급 알킬에스테르를 형성하는 것이 널리 알려져 있다.As an acid dissociable, dissolution inhibiting group, many are proposed according to the light source to be used, for example in resin for resist compositions of ArF excimer laser, as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group which consists of a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group. It can select from the appropriately, and can use. In general, it is widely known to form a cyclic tertiary alkyl ester with a carboxyl group of (meth) acrylic acid.

특히, 지방족 다환식 기를 함유하는 산해리성 용해 억제기인 것이 바람직하다. 지방족 다환식 기로서는 ArF 레지스트에 있어서, 다수 제안되어 있는 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 지방족 다환식 기로서는 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등으로부터 1개의 수소원자를 제거한 기를 들 수 있고, 보다 구체적으로는 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1개의 수소원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.In particular, it is preferable that it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic polycyclic group. As the aliphatic polycyclic group, ArF resists can be appropriately selected and used among many proposed ones. For example, the aliphatic polycyclic group includes a group obtained by removing one hydrogen atom from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like, and more specifically, adamantane, norbornane, isobornane and tri The group remove | excluding one hydrogen atom from polycycloalkane, such as cyclodecane and tetracyclo dodecane, etc. are mentioned.

보다 구체적으로는 하기 식 [9]∼[13]:More specifically, the following formulas [9] to [13]:

[화 8][Tue 8]

Figure 112007016187352-pat00004
Figure 112007016187352-pat00004

으로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 들 수 있다. 특히, 식 [11] 로 표현되는 2-메틸-2-아다만틸기, 및/또는 식 [12] 로 표현되는 2-에틸-2-아다만틸기를 갖는 실세스퀴옥산 수지는 탈가스가 일어나기 어렵고, 또한 해상성이나 내열성 등의 레지스트 특성이 우수하므로 바람직하다.The group chosen from the group which consists of these is mentioned. In particular, the silsesquioxane resin having a 2-methyl-2-adamantyl group represented by the formula [11] and / or a 2-ethyl-2-adamantyl group represented by the formula [12] is degassed. It is preferable because it is difficult and excellent in resist characteristics such as resolution and heat resistance.

R4 는 수소원자, 또는 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이다. 알킬기의 탄소수는 레지스트 용매로의 용해성 관점에서, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼4 의 저급 알킬기이다.R 4 is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group. The carbon number of the alkyl group is preferably a lower alkyl group of 1 to 10, more preferably 1 to 4 from the viewpoint of solubility in a resist solvent.

알킬기로서는 보다 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, n-옥틸기 등을 예시할 수 있다.More specifically, as the alkyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group Etc. can be illustrated.

R4 는 실세스퀴옥산 수지의 원하는 알칼리 용해성에 따라 적절히 선택된다. R4 가 수소원자인 경우에 가장 알칼리 용해성이 높아진다. 알칼리 용해성이 높아지면, 고감도화할 수 있다는 이점이 있다.R 4 is appropriately selected depending on the desired alkali solubility of the silsesquioxane resin. R 4 is the higher the alkali solubility in the case of a hydrogen atom. When alkali solubility becomes high, there exists an advantage that it can be highly sensitive.

한편, 알킬기의 탄소수가 커질수록, 또한, 부피가 커질수록, 실세스퀴옥산 수지의 알칼리 용해성이 낮아진다. 알칼리 용해성이 낮아지면, 알칼리 현상액에 대한 내성이 향상되므로, 그 실세스퀴옥산 수지를 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 마진이 좋아져, 노광에 수반되는 치수 변동이 작아진다. 또한, 현상 불균일이 없어지므로, 형성되는 레지스트 패턴의 에지 부분의 러프니스도 개선된다.On the other hand, the larger the carbon number of the alkyl group and the larger the volume, the lower the alkali solubility of the silsesquioxane resin. When alkali solubility becomes low, resistance to alkali developing solution improves, and the exposure margin at the time of forming a resist pattern using this silsesquioxane resin improves, and the dimensional variation accompanying exposure becomes small. In addition, since development unevenness is eliminated, the roughness of the edge portion of the formed resist pattern is also improved.

X 는 적어도 1개의 수소원자가 불소원자로 치환된 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이고, 바람직하게는 직쇄형이다. 알킬기의 탄소수는 실세스퀴옥산 수지의 유리 전이점 (Tg) 이나 레지스트 용매로의 용해성 관점에서, 1∼8, 바람직하게는 1∼4 의 저급 알킬기이다.X is a linear, branched or cyclic alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and is preferably linear. Carbon number of an alkyl group is 1-8, Preferably it is 1-4 lower alkyl groups from a glass transition point (Tg) of a silsesquioxane resin, and the solubility to a resist solvent.

또한, 불소원자로 치환되어 있는 수소원자의 수가 많을수록, 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투명성이 향상되므로 바람직하고, 가장 바람직하게는 모든 수소원자가 불소원자로 치환된 퍼플루오로알킬기이다.The larger the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the higher the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less is preferable. Most preferably, all hydrogen atoms are perfluoroalkyl groups substituted with fluorine atoms.

일반식 [1] 및 [2] 에 있어서, 각 X 는 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다. 즉, 복수의 X 는 각각 독립적이다.In General Formula [1] and [2], each X may be same or different, respectively. That is, the plurality of Xs are each independently.

m 은 산해리성 용해 억제기를 해리하기 쉽게 한다는 이유에서, 1∼3 의 정수이고, 바람직하게는 1 이다.m is an integer of 1-3, Preferably it is 1 because it is easy to dissociate an acid dissociable, dissolution inhibiting group.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지로서, 보다 구체적으로는 하기 일반식 [14] 및 [15]:As the silsesquioxane resin of the present invention, more specifically, the following general formulas [14] and [15]:

[화 9][Tue 9]

Figure 112007016187352-pat00005
Figure 112007016187352-pat00005

로 표현되는 구성 단위를 갖는 실세스퀴옥산 수지를 예시할 수 있다.The silsesquioxane resin which has a structural unit represented by can be illustrated.

식 중, R1 및 R2 는 상기 기술한 바와 같다. R5 는 저급 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1∼5 의 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기이다. n 은 1∼8, 바람직하게는 1∼2 의 정수이다.In the formula, R 1 and R 2 are as described above. R 5 is a lower alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group. n is 1-8, Preferably it is an integer of 1-2.

즉, 일반식 [14] 및 [15] 는 일반식 [1] 및 [2] 에 있어서, R3 이 식 [11] 이나 식 [12] 등으로 표현되는 기이고, R4 가 수소원자이고, X 가, 모든 수소원자가 불소원자로 치환된 알킬기이고, m=1 이다. R3 은 보다 바람직하게는 식 [11] 의 경우이다.That is, in the general formula [14] and [15] of the general formula [1] and [2], a group that is R 3 is represented by such as formula [11] or the formula [12], wherein R 4 is a hydrogen atom, X is an alkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and m = 1. R 3 is more preferably the case of formula [11].

본 발명의 실세스퀴옥산 수지를 구성하는 전체 구성 단위 중, 일반식 [1] 및 [2] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 30∼100몰%, 바람직하게는 60∼100% 이다. 즉, 일반식 [1] 이나 [2] 로 표현되는 구성 단위 이외의 구성 단위를 실세스퀴옥산 수지 중에 40몰% 이하의 범위로 함유하고 있어도 된다. 이 일반식 [1] 이나 [2] 로 표현되는 구성 단위 이외의 임의의 구성 단위에 관해서는 뒤에서 설명한다.Of all the structural units constituting the silsesquioxane resin of the present invention, the ratio of the structural units represented by the general formulas [1] and [2] is 30 to 100 mol%, preferably 60 to 100%. That is, you may contain structural units other than the structural unit represented by General formula [1] or [2] in 40 mol% or less in silsesquioxane resin. Any structural unit other than the structural unit represented by this general formula [1] or [2] is demonstrated later.

또한, 일반식 [1] 및 [2] 로 표현되는 구성 단위의 합계에 대하여, 일반식 [1] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 바람직하게는 5∼70몰%, 보다 바람직하게는 10∼40몰% 이다. 일반식 [2] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 바람직하게는 30∼95몰%, 보다 바람직하게는 60∼90몰% 이다.Moreover, with respect to the sum total of the structural units represented by General Formula [1] and [2], the ratio of the structural unit represented by General Formula [1] becomes like this. Preferably it is 5-70 mol%, More preferably, it is 10-40 Mol%. Preferably the ratio of the structural unit represented by General formula [2] is 30-95 mol%, More preferably, it is 60-90 mol%.

일반식 [1] 로 표현되는 구성 단위의 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 산해리성 용해 억제기의 비율이 저절로 결정되고, 실세스퀴옥산 수지의 노광 전후의 알칼리 용해성의 변화가, 포지티브형 레지스트 조성물의 베이스 수지로서 바람직한 것으로 된다.By carrying out the ratio of the structural unit represented by General formula [1] in the said range, the ratio of an acid dissociable, dissolution inhibiting group is spontaneously determined, and the change of alkali solubility before and after exposure of a silsesquioxane resin changes the positive resist composition. It becomes preferable as a base resin.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 상기 임의의 성분으로서, 일반식 [1] 및 [2] 로 표현되는 구성 단위 이외의 구성 단위, 예를 들어 ArF 엑시머레이저의 레지스트 조성물용의 실세스퀴옥산 수지에 있어서 사용되고 있는 것, 예를 들어 하기 일반식 [17] 로 표현되는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기를 갖는 알킬실세스퀴옥산 단위 등을 예시할 수 있다.The silsesquioxane resin of this invention is a structural unit other than the structural unit represented by general formula [1] and [2] as said arbitrary component in the range which does not impair the effect of this invention, for example ArF excimer Alkylsilsesquioxane which has lower alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, what is used for the silsesquioxane resin for resist compositions of a laser, for example represented by following General formula [17]. A unit etc. can be illustrated.

[화 10][Tue 10]

Figure 112007016187352-pat00006
Figure 112007016187352-pat00006

[식 중, R' 는 직쇄형 또는 분기형의 저급 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1∼5 의 저급 알킬기를 나타낸다.][Wherein, R 'represents a linear or branched lower alkyl group, preferably a C1-5 lower alkyl group.]

일반식 [17] 로 표현되는 구성 단위를 사용하는 경우에는 일반식 [1], [2] 및 [17] 로 표현되는 구성 단위의 합계에 대하여, 일반식 [1] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 5∼30몰%, 바람직하게는 8∼20몰% 이다. 일반식 [2] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 40∼80몰%, 바람직하게는 50∼70몰%, 일반식 [17] 로 표현되는 구성 단위의 비율은 1∼40몰%, 바람직하게는 5∼35몰% 의 범위에서 사용할 수 있다.When using the structural unit represented by general formula [17], the ratio of the structural unit represented by general formula [1] with respect to the sum total of the structural units represented by general formula [1], [2], and [17] Is 5 to 30 mol%, preferably 8 to 20 mol%. The proportion of the structural unit represented by the general formula [2] is 40 to 80 mol%, preferably 50 to 70 mol%, and the proportion of the structural unit represented by the general formula [17] is 1 to 40 mol%, preferably It can be used in the range of 5 to 35 mol%.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지의 질량 평균 분자량 (Mw) (겔 투과 크로마토그래피에 의한 폴리스티렌 환산, 이하 동일.) 은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2000∼15000, 더욱 바람직하게는 3000∼8000 이다. 이 범위보다 크면 레지스트 용제에 대한 용해성이 나빠지고, 작으면 레지스트 패턴 단면 형상이 나빠질 우려가 있다.Although the mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion by gel permeation chromatography, the same below) of the silsesquioxane resin of this invention is not specifically limited, Preferably it is 2000-15000, More preferably, it is 3000-8000. . When larger than this range, the solubility with respect to a resist solvent may worsen, and when small, there exists a possibility that a cross-sectional shape of a resist pattern may worsen.

또한, Mw/수평균 분자량 (Mn) 은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1.0∼6.0, 더욱 바람직하게는 1.1∼2.5 이다. 이 범위보다 크면 해상도, 패턴 형상이 열화될 우려가 있다.In addition, Mw / number average molecular weight (Mn) is although it does not specifically limit, Preferably it is 1.0-6.0, More preferably, it is 1.1-2.5. When larger than this range, there exists a possibility that a resolution and a pattern shape may deteriorate.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지는 일반적으로 랜덤 폴리머의 제조에 사용되고 있는 방법에 의해 제조할 수 있고, 예를 들어 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.The silsesquioxane resin of this invention can be manufactured by the method generally used for manufacture of a random polymer, For example, it can manufacture as follows.

우선, 식 [2] 로 표현되는 구성 단위를 유도하는 Si 함유 모노머를 단독으로, 또는 2종 이상의 혼합물을, 산촉매 하에서 탈수 축합시켜, 실세스퀴옥산을 기본 골격에 갖는 폴리머를 함유하는 폴리머 용액을 얻는다. 이 폴리머 용액에 대하여, 상기 Si 함유 모노머의 5∼70몰% 의 양의 Br-(CH2)mCOOR3 을, 테트라히드로푸란 등의 유기 용매에 용해하여 적하하고, -OR4 를 -O-(CH2)mCOOR3 으로 하는 부가 반응을 행한다.First, a polymer solution containing a polymer containing a polymer having silsesquioxane in the basic skeleton by dehydrating condensation alone or in a mixture of two or more kinds of Si-containing monomers for inducing the structural unit represented by Formula [2] under an acid catalyst. Get To this polymer solution, Br- (CH 2 ) m COOR 3 in an amount of 5 to 70 mol% of the Si-containing monomer is dissolved in an organic solvent such as tetrahydrofuran and added dropwise, and -OR 4 is -O- The addition reaction is performed with (CH 2 ) m COOR 3 .

또한, 식 [17] 로 표현되는 구성 단위를 함유하는 경우는 식 [2] 로 표현되는 구성 단위를 유도하는 Si 함유 모노머와 식 [17] 로 표현되는 구성 단위를 유도하는 Si 함유 모노머를 사용하여 상기와 동일하게 하여 합성할 수 있다.In addition, when it contains the structural unit represented by Formula [17], using the Si containing monomer which guides the structural unit represented by Formula [2], and the Si containing monomer which guides the structural unit represented by Formula [17], It can synthesize | combine similarly to the above.

본 발명의 실세스퀴옥산 수지는 상기 기술한 바와 같이, 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 후의 탈가스 현상의 방지에 유용하다.As described above, the silsesquioxane resin of the present invention is useful for preventing degassing after exposure when forming a resist pattern.

또한, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지는 식 [1] 및 [2], 그리고 경우에 따라 식 [17] 로 표현되는 구성 단위에 의해서 구성되는 실세스퀴옥산을 기본 골격에 갖는 폴리머이므로, 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투명성이 높다. 그래서, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물은 예를 들어 ArF 엑시머레이저보다 단파장의 광원을 사용한 리소그래피에 있어서 유용하고, 특히, 단층 프로세스라도, 선폭 150nm 이하, 바람직하게는 120nm 이하라는 미세한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 후술하는 2층 레지스트 적층체의 상층으로 사용함으로써, 120nm 이하, 바람직하게는 100nm 이하의 미세한 레지스트 패턴을 형성하는 프로세스에도 유용하다.In addition, since the silsesquioxane resin of this invention is a polymer which has the silsesquioxane comprised by the structural unit represented by Formula [1] and [2] and, optionally, Formula [17] in a basic skeleton, it is 200 nm. High transparency to the following high energy light and an electron beam is high. Therefore, the positive resist composition containing the silsesquioxane resin of the present invention is useful in lithography using a shorter wavelength light source than, for example, an ArF excimer laser. Particularly, even in a single layer process, the line width is 150 nm or less, preferably 120 nm. This can form a fine resist pattern. Moreover, it is useful also in the process of forming the fine resist pattern of 120 nm or less, Preferably it is 100 nm or less by using it as the upper layer of the 2-layer resist laminated body mentioned later.

《포지티브형 레지스트 조성물》<< positive resist composition >>

- (A) 성분-(A) component

본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물은 산의 작용에 의해 알칼리 가용성이 증대되는 수지 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산발생제 성분 (B) 를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물로서, 상기 (A) 성분이, 상기 기술한 본 발명의 실세스퀴옥산 수지 (이하, 실세스퀴옥산 수지 (A1) 라고 함) 를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.The positive resist composition of the present invention is a positive resist composition containing a resin component (A) in which alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure, wherein ( A) component contains the silsesquioxane resin (henceforth a silsesquioxane resin (A1)) of this invention mentioned above, It is characterized by the above-mentioned.

(A) 성분에, 실세스퀴옥산 수지 (A1) 를 사용함으로써, 그 실세스퀴옥산 수지 (A1) 을 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때의 탈가스를 방지할 수 있다. 또한, 이 포지티브형 레지스트 조성물은 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투명성도 높아, 고해상성의 패턴이 얻어진다.By using a silsesquioxane resin (A1) for (A) component, the degassing at the time of forming a resist pattern using the positive resist composition containing this silsesquioxane resin (A1) can be prevented. have. Moreover, this positive resist composition also has high transparency to 200 nm or less of high energy light and an electron beam, and the pattern of high resolution is obtained.

(A) 성분 중의 실세스퀴옥산 수지 (A1) 은 단독으로 사용할 수도 있지만, (A1) 이외의 수지와의 혼합 수지이어도 된다. 혼합 수지에 있어서의 (A1) 의 비율은 바람직하게는 50∼95질량%, 보다 바람직하게는 70∼90질량% 이다.Although the silsesquioxane resin (A1) in (A) component can be used independently, mixed resin with resin other than (A1) may be sufficient. The ratio of (A1) in the mixed resin is preferably 50 to 95% by mass, more preferably 70 to 90% by mass.

실세스퀴옥산 수지 (A1) 의 비율을 상기 범위로 함으로써, 탈가스 현상의 방지 효과가 우수하고, 2층 레지스트 적층체로 한 경우, 하층의 레지스트층을 건식 에칭할 때 마스크재로서 우수하다.By making the ratio of silsesquioxane resin (A1) into the said range, it is excellent in the prevention effect of degassing phenomenon, and when it is set as a two-layered resist laminated body, it is excellent as a masking material when dry-etching an underlying resist layer.

(A1) 이외의 수지 성분 (A2) 으로서는 레지스트 패턴 형성시에 사용하는 광원에 따라, 일반적으로 화학 증폭형 레지스트 조성물의 베이스 수지로서 사용되고 있는 임의의 수지가 사용가능하다.As the resin component (A2) other than (A1), any resin generally used as the base resin of the chemically amplified resist composition can be used depending on the light source used at the time of forming the resist pattern.

예를 들어 ArF 엑시머레이저를 사용하는 경우이면, (a1) 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 함유하는 수지 성분 (A2) 과의 혼합 수지가 (A) 성분 전체의 수지의 내열성을 향상시키고, 고해상성이 우수한 점에서 바람직하다.For example, when using an ArF excimer laser, (a1) mixed resin with the resin component (A2) containing the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester which has an acid dissociable, dissolution inhibiting group, It is preferable at the point which improves heat resistance of resin and is excellent in high resolution.

그 (A2) 수지로서는 (a1) 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 갖고, (a1) 이외의 다른 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 함유하여, (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 80몰% 이상, 바람직하게는 90몰% 이상 (100몰%이 가장 바람직하다) 함유하는 수지가 바람직하다.As this (A2) resin, it has a structural unit guide | induced from (meth) acrylic acid ester which has an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and contains the structural unit guide | induced from other (meth) acrylic acid ester other than (a1), Resin containing 80 mol% or more, preferably 90 mol% or more (100 mol% is most preferable) of the structural unit derived from an acrylic acid ester is preferable.

「(메트)아크릴산」 이란, 메타크릴산, 아크릴산의 일방, 또는 양방을 나타낸다. 「(메트)아크릴레이트」 란, 메타크릴레이트, 아크릴레이트의 일방, 또는 양방을 나타낸다."(Meth) acrylic acid" represents one or both of methacrylic acid and acrylic acid. "(Meth) acrylate" represents one or both of methacrylate and acrylate.

또한, (A2) 수지는 해상성, 내건식 에칭성, 미세한 패턴의 형상을 만족하기 위해서, (a1) 단위 이외의 복수의 상이한 기능을 갖는 모노머 단위, 예를 들어 이하의 구성 단위의 조합에 의해 구성된다.In addition, in order to satisfy | fill resolution, dry etching resistance, and the shape of a fine pattern, (A2) resin is a monomer unit which has several different functions other than a (a1) unit, for example, by the combination of the following structural units. It is composed.

- 락톤 단위를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위 (이하, (a2) 또는 (a2) 단위라고 한다.),Structural units derived from (meth) acrylic acid esters having lactone units (hereinafter referred to as (a2) or (a2) units),

- 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위 (이하, (a3) 또는 (a3) 단위라고 한다.),A structural unit derived from (meth) acrylic acid ester having an alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group (hereinafter referred to as (a3) or (a3) unit),

- 상기 (a1) 단위의 산해리성 용해 억제기, 상기 (a2) 단위의 락톤 단위, 및 상기 (a3) 단위의 알코올성 수산기 함유 다환식 기의 어느 것과도 상이한 다환식 기를 함유하는 구성 단위 (이하, (a4) 또는 (a4) 단위라고 함).A structural unit containing a polycyclic group which is different from any of the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the (a1) unit, the lactone unit of the (a2) unit, and the alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group of the (a3) unit (hereinafter, (a4) or (a4) units).

(a2), (a3) 및/또는 (a4) 는 요구되는 특성 등에 따라서 적절히 조합할 수 있다.(a2), (a3) and / or (a4) can be combined suitably according to the characteristic etc. which are requested | required.

바람직하게는 (A2) 성분이, (a1) 과 (a2), (a3) 및 (a4) 에서 선택되는 적어도 하나의 단위를 함유하고 있음으로써, 해상성 및 레지스트 패턴 형상이 양호해진다. 또, (a1)∼(a4) 단위 중, 각각에 대하여, 상이한 단위를 복수종을 병용해도 된다.Preferably, the component (A2) contains at least one unit selected from (a1), (a2), (a3) and (a4), whereby the resolution and the resist pattern shape are improved. Moreover, you may use multiple types together different unit with respect to each among (a1)-(a4) units.

그리고, (A2) 성분은 메타크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위와 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위의 몰수의 합계에 대하여, 메타크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 10∼85몰%, 바람직하게는 20∼80몰%, 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 15∼90몰%, 바람직하게는 20∼80몰% 함유하는 것이 바람직하다.The component (A2) is 10 to 85 mol% of the structural unit derived from methacrylic acid ester with respect to the total number of moles of the structural unit derived from methacrylic acid ester and the structural unit derived from acrylic acid ester. It is preferable to contain 20-80 mol% and 15-90 mol%, Preferably it is 20-80 mol% of the structural unit derived from acrylic acid ester.

다음으로, 상기 (a1)∼(a4) 단위에 관해서 상세히 설명한다.Next, the above units (a1) to (a4) will be described in detail.

[(a1) 단위][(a1) units]

(a1) 단위는 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위이다.The unit (a1) is a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group.

(a1) 에 있어서의 산해리성 용해 억제기는 노광 전에는 (A2) 성분 전체를 알칼리 불용으로 하는 알칼리 용해 억제성을 가짐과 함께, 노광 후에는 상기 (B) 성분으로부터 발생된 산의 작용에 의해 해리하여, 이 (A2) 성분 전체를 알칼리 가용 성으로 변화시키는 것이면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 일반적으로는 (메트)아크릴산의 카르복실기와, 고리형 또는 사슬형의 제3급 알킬에스테르를 형성하는 기, 제3급 알콕시카르보닐기, 또는 사슬형 알콕시알킬기 등이 널리 알려져 있다.The acid dissociable, dissolution inhibiting group in (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that renders the entire component (A2) insoluble in alkali before exposure, and dissociates by the action of the acid generated from the component (B) after exposure. As long as this whole (A2) component is changed to alkali solubility, it can be used, without particular limitation. Generally, the carboxyl group of (meth) acrylic acid, the group which forms a cyclic or linear tertiary alkylester, tertiary alkoxycarbonyl group, or a linear alkoxyalkyl group are known widely.

(a1) 에 있어서의 산해리성 억제기로서, 예를 들어, 지방족 다환식 기를 함유하는 산해리성 용해 억제기를 바람직하게 사용할 수 있다.As the acid dissociable inhibitor in (a1), for example, an acid dissociable dissolution inhibiting group containing an aliphatic polycyclic group can be preferably used.

상기 다환식 기로서는 불소원자 또는 불소화알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등으로부터 1개의 수소원소를 제거한 기 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1개의 수소원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 이러한 다환식 기는 ArF 레지스트에 있어서, 다수 제안되어 있는 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도 아다만틸기, 노르보르닐기, 테트라시클로도데카닐기가 공업상 바람직하다.Examples of the polycyclic group include groups in which one hydrogen element is removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane or the like which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. Specifically, the group remove | excluding one hydrogen atom from polycyclo alkanes, such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclo dodecane, is mentioned. Such polycyclic groups can be appropriately selected and used among many proposed ones in ArF resists. Among these, adamantyl group, norbornyl group, and tetracyclododecanyl group are industrially preferable.

(a1) 로서 바람직한 모노머 단위를 하기 [화 11]∼[화 19] 에 나타낸다. Preferred monomer units as (a1) are shown in the following [formula 11] to [formula 19].

[화 11][Tue 11]

Figure 112007016187352-pat00007
Figure 112007016187352-pat00007

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R21 은 저급 알킬기이다.) (Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group and R 21 is a lower alkyl group)

[화 12][Tue 12]

Figure 112007016187352-pat00008
Figure 112007016187352-pat00008

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R22 및 R23 는 각각 독립하여 저급 알킬기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group, R 22 and R 23 are each independently a lower alkyl group.)

[화 13][Tue 13]

Figure 112007016187352-pat00009
Figure 112007016187352-pat00009

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R24 는 제3급 알킬기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group and R 24 is a tertiary alkyl group)

[화 14][Tue 14]

Figure 112007016187352-pat00010
Figure 112007016187352-pat00010

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group)

[화 15][Tue 15]

Figure 112007016187352-pat00011
Figure 112007016187352-pat00011

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R25 는 메틸기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group and R 25 is a methyl group)

[화 16][Tue 16]

Figure 112007016187352-pat00012
Figure 112007016187352-pat00012

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R26 은 저급 알킬기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group and R 26 is a lower alkyl group)

[화 17][Tue 17]

Figure 112007016187352-pat00013
Figure 112007016187352-pat00013

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기이다.) (Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group)

[화 18][Tue 18]

Figure 112007016187352-pat00014
Figure 112007016187352-pat00014

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기이다.) (Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group)

[화 19][Tue 19]

Figure 112007016187352-pat00015
Figure 112007016187352-pat00015

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기, R27 은 저급 알킬기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group and R 27 is a lower alkyl group)

상기 R21∼R23 및 R26∼R27 은 각각, 탄소수 1∼5 의 저급 직쇄 또는 분기형 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있다. 공업적으로는 메틸기 또는 에틸기가 바람직하다.The R 21 to R 23 and R 26 to R 27 each preferably have a lower linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group or an ethyl group is preferable.

또한, R24 는 tert-부틸기나 tert-아밀기와 같은 제3급 알킬기이고, tert-부틸기인 경우가 공업적으로 바람직하다.In addition, R 24 is a tertiary alkyl group such as tert-butyl group or tert-amyl group, and industrially preferred to be tert-butyl group.

(a1) 단위로서, 상기에 든 것 중에서도, 특히 일반식 (I), (II), (III) 으로 표현되는 구성 단위는 투명성이 높고 고해상성이며 내건식 에칭성이 우수한 패턴을 형성할 수 있기 때문에 보다 바람직하다.As the unit (a1), the structural units represented by the general formulas (I), (II) and (III), among the above, can form a pattern having high transparency, high resolution and excellent dry etching resistance. Therefore, it is more preferable.

[(a2) 단위][(a2) units]

(a2) 단위는 락톤 단위를 가지므로, 현상액과의 친수성을 높이기 위해서 유효하다.Since the unit (a2) has a lactone unit, it is effective in order to improve hydrophilicity with the developing solution.

본 발명에 있어서의 (a2) 단위는 락톤 단위를 갖고, (A) 성분의 다른 구성 단위와 공중합가능한 것이면 된다.The unit (a2) in the present invention may be a lactone unit and copolymerizable with other structural units of the component (A).

예를 들어, 단환식의 락톤 단위로서는 γ-부티로락톤으로부터 수소원자 1개를 제거한 기 등을 들 수 있다. 또한, 다환식의 락톤 단위로서는 락톤 함유 폴리시클로알칸으로부터 수소원자를 1개 제거한 기 등을 들 수 있다. 이 때 락톤 단위에 있어서, -O-C(O)- 구조를 포함하는 고리를 첫번째의 고리로서 센다. 따라서, 여기서는 고리 구조가 -O-C(O)- 구조를 포함하는 고리뿐인 경우에는 단환식 기, 또 다른 고리 구조를 갖는 경우에는 그 구조에 상관없이 다환식 기라고 칭한다.For example, as a monocyclic lactone unit, the group etc. which removed one hydrogen atom from (gamma) -butyrolactone are mentioned. Moreover, as a polycyclic lactone unit, the group etc. which removed one hydrogen atom from lactone containing polycycloalkane are mentioned. At this time, in the lactone unit, the ring containing the -O-C (O)-structure is counted as the first ring. Therefore, in the case where the ring structure is only a ring containing an —O—C (O) — structure, the ring structure is referred to as a polycyclic group irrespective of its structure when having a further ring structure.

(a2) 로서 바람직한 모노머 단위를 하기 일반식 [화 20]∼[화 22] 에 나타낸다.Preferred monomer units as (a2) are shown in the following general formulas [Formula 20] to [Formula 22].

[화 20][Tue 20]

Figure 112007016187352-pat00016
Figure 112007016187352-pat00016

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

[화 21][Tue 21]

Figure 112007016187352-pat00017
Figure 112007016187352-pat00017

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

[화 22][Tue 22]

Figure 112007016187352-pat00018
Figure 112007016187352-pat00018

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

이들 중에서도, [화 22] 에 나타낸 바와 같은 α 탄소에 에스테르 결합을 갖는 (메트)아크릴산의 γ-부티로락톤에스테르, 또는 [화 20] 이나 [화 21] 과 같은 노르보르난락톤에스테르가, 특히 공업상 입수하기 쉬워 바람직하다.Among these, (gamma) -butyrolactone ester of (meth) acrylic acid which has an ester bond to (alpha) carbon as shown in [Chem 22], or norbornane lactone ester like [Chem 20] and [Chem 21] is especially It is easy to obtain industrially, and it is preferable.

[(a3) 단위][(a3) units]

(a3) 단위는 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위이다. 상기 알코올성 수산기 함유 다환식 기에 있어서의 수산기는 극성기이기 때문에, 이것을 사용함으로써 (A2) 성분 전체의 현상액과의 친수성이 높아져, 노광부에서의 알칼리 용해성이 향상된다. 따라서, (A2) 성분이 (a3) 을 가지면, 해상성이 향상되기 때문에 바람직하다.The unit (a3) is a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester having an alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group. Since the hydroxyl group in the said alcoholic hydroxyl group containing polycyclic group is a polar group, by using this, hydrophilicity with the developing solution of the whole (A2) component becomes high and alkali solubility in an exposure part improves. Therefore, when (A2) component has (a3), since resolution improves, it is preferable.

그리고, (a3) 에 있어서의 다환식 기로서는 상기 (a1) 의 설명에서 예시한 것과 동일한 지방족 다환식 기로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있다.And as a polycyclic group in (a3), it can select suitably from the aliphatic polycyclic group similar to what was illustrated by description of said (a1), and can be used.

(a3) 에 있어서의 알코올성 수산기 함유 다환식 기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수산기 함유 아다만틸기 등이 바람직하게 사용된다.Although the alcoholic hydroxyl group containing polycyclic group in (a3) is not specifically limited, For example, a hydroxyl group containing adamantyl group etc. are used preferably.

또한, 이 수산기 함유 아다만틸기가, 하기 일반식 (IV) 로 표현되는 것이면, 내건식 에칭성을 상승시켜, 패턴 단면 형상의 수직성을 높이는 효과를 갖기 때문에 바람직하다.Moreover, since this hydroxyl-containing adamantyl group is represented by following General formula (IV), since it has an effect which raises dry-etch resistance and raises the perpendicularity of a pattern cross-sectional shape, it is preferable.

[화 23][Tue 23]

Figure 112007016187352-pat00019
Figure 112007016187352-pat00019

(식 중, l 은 1∼3 의 정수이다.)(Wherein l is an integer of 1 to 3)

(a3) 단위는 상기한 바와 같은 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 갖고, 또한 (A2) 성분의 다른 구성 단위와 공중합가능한 것이면 된다.The unit (a3) may be one having an alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group as described above and copolymerizable with another structural unit of the component (A2).

구체적으로는 하기 일반식 (V) 로 표현되는 구성 단위가 바람직하다.Specifically, the structural unit represented by the following general formula (V) is preferable.

[화 24][Tue 24]

Figure 112007016187352-pat00020
Figure 112007016187352-pat00020

(식 중, R 은 수소원자 또는 메틸기이다.)(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group)

[(a4) 단위][(a4) units]

(a4) 단위에 있어서, 「상기 산해리성 용해 억제기, 상기 락톤 단위, 및 상기 알코올성 수산기 함유 다환식 기의 어느 것과도 상이한」 다환식 기란, (A2) 성 분에 있어서, (a4) 단위의 다환식 기가, (a1) 단위의 산해리성 용해 억제기, (a2) 단위의 락톤 단위, 및 (a3) 단위의 알코올성 수산기 함유 다환식 기의 어느 것과도 중복되지 않는 다환식 기라는 의미이고, (a4) 가, (A2) 성분을 구성하고 있는 (a1) 단위의 산해리성 용해 억제기, (a2) 단위의 락톤 단위, 및 (a3) 단위의 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 모두 유지하고 있지 않는 것을 의미하고 있다.In the unit (a4), "a different from any of said acid dissociable, dissolution inhibiting group, said lactone unit, and said alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group" is a polycyclic group, in the component (A2), wherein the The polycyclic group is a polycyclic group which does not overlap with any of the acid dissociable, dissolution inhibiting group of (a1) units, lactone units of (a2) units, and alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic groups of (a3) units, a4) means that the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the unit (a1) constituting the component (A2), the lactone unit of the unit (a2), and the alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group of the unit (a3) are not maintained. Doing.

(a4) 단위에 있어서의 다환식 기는 하나의 (A2) 성분에 있어서, 상기 (a1)∼(a3) 단위로서 사용된 구성 단위와 중복되지 않도록 선택되어 있으면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, (a4) 단위에 있어서의 다환식 기로서, 상기 (a1) 단위로서 예시한 것과 동일한 지방족 다환식 기를 사용할 수 있고, ArF 포지티브 레지스트 재료로서 종래부터 알려져 있는 다수의 것이 사용가능하다.The polycyclic group in (a4) unit should just be selected so that it may not overlap with the structural unit used as said (a1)-(a3) unit in one (A2) component, It does not specifically limit. For example, as the polycyclic group in the unit (a4), the same aliphatic polycyclic group as exemplified as the unit (a1) can be used, and a large number of conventionally known ones can be used as the ArF positive resist material.

특히 트리시클로데카닐기, 아다만틸기, 테트라시클로도데카닐기에서 선택되는 적어도 1종 이상이면, 공업상 입수하고 쉬운 등의 점에서 바람직하다.Especially at least 1 sort (s) chosen from a tricyclo decanyl group, an adamantyl group, and a tetracyclo dodecanyl group, it is preferable at the point of industrial availability, and the like.

(a4) 단위로서는 상기한 바와 같은 다환식 기를 갖고, 또한 (A) 성분의 다른 구성 단위와 공중합가능한 것이면 된다.What is necessary is just to have a polycyclic group as above-mentioned as a unit (a4), and to be copolymerizable with the other structural unit of (A) component.

(a4) 의 바람직한 예를 하기 [화 25]∼[화 27] 에 나타낸다.Preferable examples of (a4) are shown in the following [Tue 25] to [Tue 27].

[화 25][Tue 25]

Figure 112007016187352-pat00021
Figure 112007016187352-pat00021

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

[화 26][Tue 26]

Figure 112007016187352-pat00022
Figure 112007016187352-pat00022

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

[화 27][Tue 27]

Figure 112007016187352-pat00023
Figure 112007016187352-pat00023

(식중 R 은 수소원자 또는 메틸기이다)Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group

본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물에 있어서, (A2) 성분의 조성은 그(A2) 성분을 구성하는 구성 단위의 합계에 대하여, (a1) 단위가 20∼60몰%, 바람직하게는 30∼50몰% 이면, 해상성이 우수하여 바람직하다.In the positive resist composition of the present invention, the composition of the component (A2) is 20 to 60 mol%, preferably 30 to 50 mol, based on the total of the structural units constituting the component (A2). % Is preferable because it is excellent in resolution.

또한, (A2) 성분을 구성하는 구성 단위의 합계에 대하여, (a2) 단위가 20∼60몰%, 바람직하게는 30∼50몰% 이면, 해상도가 우수하여 바람직하다.Moreover, with respect to the sum total of the structural units which comprise (A2) component, when (a2) unit is 20-60 mol%, Preferably it is 30-50 mol%, it is preferable because it is excellent in resolution.

또한, (a3) 단위를 사용하는 경우, (A2) 성분을 구성하는 구성 단위의 합계에 대하여, 5∼50몰%, 바람직하게는 10∼40몰% 이면, 레지스트 패턴 형상이 우수하여 바람직하다.In the case of using the unit (a3), the resist pattern shape is preferably excellent in the range of 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40 mol%, based on the total of the structural units constituting the component (A2).

(a4) 단위를 사용하는 경우, (A2) 성분을 구성하는 구성 단위의 합계에 대하여, 1∼30몰%, 바람직하게는 5∼20몰% 이면, 고립 패턴으로부터 세미덴스 (semi-dense) 패턴의 해상성에 우수하여 바람직하다.In the case of using the unit (a4), the semi-dense pattern may be formed from an isolated pattern of 1 to 30 mol%, preferably 5 to 20 mol%, based on the total of the structural units constituting the component (A2). It is preferable because of its excellent resolution.

(a1) 단위와 (a2), (a3) 및 (a4) 단위에서 선택되는 적어도 하나의 단위는 목적에 따라 적절히 조합할 수 있지만, (a1) 단위와 (a2) 및 (a3) 단위의 3원 폴리머가 레지스트 패턴 형상, 노광 여유도, 내열성, 해상성이 우수하여 바람직하다. 그 때의 각 구성 단위 (a1)∼(a3) 의 각각의 함유량은 (a1) 20∼60몰%, (a2) 20∼60몰%, 및 (a3) 5∼50몰% 가 바람직하다.Units (a1) and at least one unit selected from (a2), (a3) and (a4) units can be appropriately combined according to the purpose, but are three-membered units of (a1) units and (a2) and (a3) units. A polymer is preferable because it is excellent in resist pattern shape, exposure margin, heat resistance, and resolution. The content of each structural unit (a1) to (a3) at that time is preferably 20 to 60 mol% of (a1), 20 to 60 mol% of (a2), and 5 to 50 mol% of (a3).

또한, 본 발명에 있어서의 수지 성분 (A2) 의 질량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5000∼30000, 더욱 바람직하게는 8000∼20000 이다. 이 범위보다 크면 레지스트 용제에 대한 용해성이 나빠지고, 작으면 내건식 에칭성이나 레지스트 패턴 단면 형상이 나빠질 우려가 있다.In addition, the mass average molecular weight of the resin component (A2) in this invention is although it does not specifically limit, Preferably it is 5000-30000, More preferably, it is 8000-20000. When larger than this range, the solubility to a resist solvent may worsen, and when it is small, there exists a possibility that dry etching resistance and a resist pattern cross-sectional shape may worsen.

본 발명에 있어서의 수지 성분 (A2) 는 (a1) 및 필요에 따라 (a2), (a3) 및/또는 (a4) 의 각 구성 단위에 각각 상당하는 모노머를, 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 과 같은 라디칼 중합 개시제를 사용한 공지된 라디칼 중합 등에 의해서 공중합시킴으로써 쉽게 제조할 수 있다.The resin component (A2) in this invention is azobisisobutyronitrile (AIBN) of the monomer corresponded to each structural unit of (a1) and (a2), (a3) and / or (a4) as needed, and (a1). It can be manufactured easily by copolymerizing by known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as).

- (B) 성분-(B) component

(B) 성분으로서는 종래 화학 증폭형 레지스트에 있어서의 산발생제로서 공지된 것 중에서 임의의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.As the component (B), any of those known as acid generators in conventional chemically amplified resists can be appropriately selected and used.

(B) 성분의 구체예로서는 디페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, (4-메톡시페닐)페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, (4-메톡시페닐)디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, (4-메틸페닐)디페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트, (p-tert-부틸페닐)디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐요오도늄노나플루오로부탄술포네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄노나플루오로부탄술포네이트, 트리페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트, (4-트리플루오로메틸페닐)디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, (4-트리플루오로메틸페닐)디페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트, 트리(p-tert-부틸페닐)술포늄트리플루오로메탄술포네이트 등의 오늄염 등을 들 수 있다.Specific examples of the component (B) include diphenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) phenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, and bis (p-tert-butylphenyl) iodonium tri Fluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfoniumtrifluoromethanesulfonate, (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate , (p-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyl iodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium nonafluorobutanesulfonate , Triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, (4-trifluoromethylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-trifluoromethylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, Tri (p-tert-butylphenyl) sulfoniumtrifluoromethane Po and the like onium salts such as carbonate.

오늄염 중에서도, 트리페닐술포늄염은 분해되기 어려워 유기 가스를 발생시키기 어려우므로 바람직하게 사용된다. 트리페닐술포늄염의 배합량은 (B) 성분의 합계에 대하여, 바람직하게는 50∼100몰%, 보다 바람직하게는 70∼100몰%, 가장 바람직하게는 100몰% 로 하는 것이 바람직하다.Among the onium salts, triphenylsulfonium salts are preferably used because they are difficult to decompose and hardly generate organic gases. The compounding quantity of the triphenylsulfonium salt is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, most preferably 100 mol% with respect to the total of the component (B).

또, 오늄염 중에서, 요오도늄염은 요오드를 함유하는 유기 가스의 원인이 되는 경우도 있다.In addition, among the onium salts, the iodonium salt may be the cause of the organic gas containing iodine.

또한, 트리페닐술포늄염 중, 특히 하기 일반식 [16] 으로 표현되는 퍼플루오로알킬술폰산이온을 음이온으로 하는 트리페닐술포늄염은 고감도화할 수 있으므로 바람직하게 사용된다.In addition, among the triphenylsulfonium salts, the triphenylsulfonium salt in which the perfluoroalkylsulfonate ion represented by following General formula [16] as an anion can be highly sensitive, and it is used preferably.

[화 28][Tue 28]

Figure 112007016187352-pat00024
Figure 112007016187352-pat00024

[식 중, R11, R12, R13 은 각각 독립적으로, 수소원자, 탄소수 1∼8, 바람직하게는 1∼4 의 저급 알킬기, 또는 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐원자이고; p 는 1∼12, 바람직하게는 1∼8, 보다 바람직하게는 1∼4 의 정수이다][Wherein, R 11 , R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom such as chlorine, fluorine or bromine; p is 1-12, Preferably it is 1-8, More preferably, it is an integer of 1-4.]

(B) 성분은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 그 배합량은 (A) 성분 100질량부에 대하여, 0.5∼30질량부, 바람직하게는 1∼10질량부이다. 0.5질량부 미만에서는 패턴 형성이 충분히 행해지지 않고, 30질량부를 초과하면 균일한 용액이 얻어지기 어렵고, 보존 안정성이 저하되는 원인이 될 우려가 있다.(B) A component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. The compounding quantity is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. If it is less than 0.5 mass part, pattern formation will not fully be performed, and if it exceeds 30 mass parts, a uniform solution will be hard to be obtained and it may become a cause that storage stability falls.

본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물은 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분과 후술하는 임의의 성분을, 바람직하게는 유기 용제에 용해시켜 제조된다.The positive resist composition of the present invention is prepared by dissolving the component (A), the component (B), and optional components described later in an organic solvent.

유기 용제로서는 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분을 용해하여 균일한 용액으로 할 수 있는 것이면 되고, 종래 화학 증폭형 레지스트의 용제로서 공지된 것 중에서 임의의 것을 1종 또는 2종 이상 적절히 선택하여 사용할 수 있다.What is necessary is just to be what can melt | dissolve the said (A) component and the said (B) component, and to make it a uniform solution as an organic solvent, and selects arbitrary 1 type (s) or 2 or more types suitably from what is known as a solvent of the conventional chemically amplified resist Can be used.

본 발명에 관련되는 포토레지스트 조성물에 있어서, 유기 용제 성분의 함유량은 그 레지스트 조성물의 고형분 농도가 3∼30질량% 가 되는 범위에서, 레지스트막압에 따라 적절히 설정된다.In the photoresist composition according to the present invention, the content of the organic solvent component is appropriately set in accordance with the resist film pressure in a range where the solid content concentration of the resist composition is 3 to 30% by mass.

예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류나, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 디프로필렌글리콜, 또는 디프로필렌글리콜모노아세테이트의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 또는 모노페닐에테르 등의 다가 알코올류 및 그 유도체나, 디옥산과 같은 환식 에테르류나, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류 등을 들 수 있다. 이들의 유기 용제는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상의 혼합 용제로서 사용해도 된다.For example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, Polyhydric alcohols such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol or dipropylene glycol monoacetate and derivatives thereof, and cyclic compounds such as dioxane And ethers such as methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate and ethyl ethoxypropionate. These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.

또한, 본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물에 있어서는 레지스트 패턴 형상, 경시 안정성 등을 향상시키기 위해서, 추가로, 쿠엔처(quencher)로서, 공지된 아민 바람직하게는 제2급 저급 지방족 아민이나 제3급 저급 지방족 아민 등이나, 유기 카르복시산이나 인의 옥소산 또는 그 유도체 등의 유기산을 함유시킬 수 있다.In addition, in the positive resist composition of the present invention, in order to improve the resist pattern shape, stability over time, etc., as a quencher, a known amine, preferably a secondary lower aliphatic amine or tertiary lower Aliphatic amine, organic acids, such as organic carboxylic acid, the phosphorus oxo acid, or its derivative (s) can be contained.

여기서 저급 지방족 아민이란 탄소수 5 이하의 알킬 또는 알킬알코올의 아민을 말하고, 이 제2급이나 제3급 아민의 예로서는 트리메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리-n-프로필아민, 트리펜틸아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 들 수 있지만, 특히 트리에탄올아민과 같은 알칸올아민이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들의 아민은 (A) 성분에 대하여, 통상 0.01∼2.0질량% 의 범위에서 사용된다. 유기 카르복시산으로서는 예를 들어, 말론산, 시트르산, 말산, 숙신산, 벤조산, 살리실산 등이 바람직하다.Lower aliphatic amines herein refer to amines of alkyl or alkyl alcohols having 5 or less carbon atoms. Examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, and tri-n. -Propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine and the like can be mentioned, but alkanolamines such as triethanolamine are particularly preferred. These may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. These amines are normally used in 0.01-2.0 mass% with respect to (A) component. As organic carboxylic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid, etc. are preferable, for example.

인의 옥소산 또는 그 유도체로서는 인산, 인산디-n-부틸에스테르, 인산디페닐에스테르 등의 인산 또는 그들의 에스테르와 같은 유도체, 포스폰산, 포스폰산디메틸에스테르, 포스폰산-디-n-부틸에스테르, 페닐포스폰산, 포스폰산디페닐에스테르, 포스폰산디벤질에스테르 등의 포스폰산 및 그들의 에스테르와 같은 유도체, 포스핀산, 페닐포스핀산 등의 포스핀산 및 그들의 에스테르와 같은 유도체를 들 수 있고, 이들 중에서 특히 포스폰산이 바람직하다.Examples of phosphorus oxo acids or derivatives thereof include derivatives such as phosphoric acid or their esters such as phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester and phosphoric acid diphenyl ester, phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester and phenyl Derivatives such as phosphonic acids such as phosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and esters thereof, and derivatives such as phosphinic acid such as phosphinic acid and phenylphosphinic acid and esters thereof, among others Phonic acid is preferred.

유기산은 (A) 성분 100질량부당 0.01∼5.0질량부의 비율로 사용된다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들의 유기산은 바람직하게는 상기 아민과 등몰 이하의 범위에서 사용된다.An organic acid is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component. These may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. These organic acids are preferably used in the range below equimolar with the said amine.

본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물에는 추가로 원하는 바에 따라 혼화성 이 있는 첨가제, 예를 들어 레지스트막의 성능을 개량하기 위한 부가적 수지, 도포성을 향상시키기 위한 계면 활성제, 용해 억제제, 가소제, 안정제, 착색제, 헐레이션 방지제 등을 첨가 함유시킬 수 있다.The positive type resist composition of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of resist films, surfactants for improving applicability, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, coloring agents. And an antihalation agent can be added.

이러한 구성에 의해 얻어지는 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하면, 레지스트 패턴을 형성할 때, 노광 후의 탈가스 현상을 저감할 수 있다. 또한, 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투명성도 높아 고해상도이다.By using the positive resist composition obtained by such a structure, when forming a resist pattern, the degassing phenomenon after exposure can be reduced. Moreover, high transparency with respect to high energy light and an electron beam of 200 nm or less is also high, and it is high resolution.

《레지스트 적층체》<< resist laminated body >>

본 발명의 레지스트 적층체는 지지체 상에, 알칼리 현상액에 대하여 불용성이고, 또한 건식 에칭가능한 하부 레지스트층과, 상기 본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 상부 레지스트층이 적층되어 있는 것이다.The resist laminate of the present invention is a laminate of a lower resist layer which is insoluble in an alkaline developer and dry-etchable on a support, and an upper resist layer made of the positive resist composition of the present invention.

지지체로서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 전자 부품용 기판이나, 이것에 소정 배선 패턴이 형성된 것 등을 예시할 수 있다.It does not specifically limit as a support body, A conventionally well-known thing can be used, For example, the board | substrate for electronic components, the thing in which predetermined wiring pattern was formed, etc. can be illustrated.

기판으로서는 예를 들어 규소 웨이퍼, 구리, 크롬, 철, 알루미늄 등의 금속제의 기판이나, 유리 기판 등을 들 수 있다.As a board | substrate, the board | substrate made from metals, such as a silicon wafer, copper, chromium, iron, aluminum, a glass substrate, etc. are mentioned, for example.

배선 패턴의 재료로서는 예를 들어 구리, 알루미늄, 니켈, 금 등을 사용할 수 있다.As a material of a wiring pattern, copper, aluminum, nickel, gold, etc. can be used, for example.

하부 레지스트층은 노광 후의 현상시에 사용되는 알칼리 현상액에 대하여 불용성이고, 또한 종래의 건식 에칭법으로 에칭할 수 있는 유기막이다.The lower resist layer is an organic film that is insoluble in the alkaline developer used during development after exposure and can be etched by a conventional dry etching method.

이러한 하부 레지스트층을 사용함으로써, 우선 통상의 포토리소그래피에 의 해 상부 레지스트층만 노광·알칼리 현상하여 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하부 레지스트층을 건식 에칭함으로써, 하부 레지스트층에 상부 레지스트층의 레지스트 패턴이 전사된다. 그 결과, 레지스트 패턴의 패턴 무너짐을 발생시키지 않고, 높은 애스펙트비의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.By using such a lower resist layer, only the upper resist layer is exposed and alkali-developed by ordinary photolithography to form a resist pattern, and then the lower resist layer is dry-etched by using the resist pattern as a mask. The resist pattern of the upper resist layer is transferred. As a result, a resist pattern having a high aspect ratio can be formed without causing a pattern collapse of the resist pattern.

하부 레지스트층을 형성하기 위한 레지스트 재료는 레지스트라고 칭하지만, 상층 레지스트와 같은 감광성을 필요로 하는 것이 아니라, 반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조에 있어서, 하지재로서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용하면 된다.Although the resist material for forming a lower resist layer is called resist, what is generally used as a base material in manufacture of a semiconductor element or a liquid crystal display element is used instead of requiring the same photosensitivity as an upper layer resist.

또한, 상층 레지스트 패턴을 하층 레지스트에 전사할 필요가 있으므로, 하부 레지스트층은 산소 플라즈마에 의한 에칭이 가능한 재료인 것이 바람직하다.In addition, since it is necessary to transfer the upper resist pattern to the lower resist, the lower resist layer is preferably a material which can be etched by oxygen plasma.

이러한 재료로서는 산소 플라즈마에 의한 에칭을 행하기 쉬움과 동시에, 후공정에서 규소 기판 등의 에칭에 사용되고 있는 불화탄소계 가스에 대한 내성이 강한 점 등에서, 노볼락 수지, 아크릴 수지 및 가용성 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 주성분으로 하는 것이 바람직하게 사용된다.Such a material is composed of a novolak resin, an acrylic resin, and a soluble polyimide because it is easy to etch by oxygen plasma and has a high resistance to fluorocarbon gases used for etching silicon substrates and the like in a later step. It is preferably used to have at least one kind selected from the group as a main component.

이들 중에서도, 노볼락 수지, 및 측쇄에 지환식 부위 또는 방향족 고리를 갖는 아크릴 수지는 저렴하여 범용적으로 사용되고, 후공정의 건식 에칭 내성이 우수하므로 바람직하게 사용된다.Among these, novolak resins and acrylic resins having alicyclic moieties or aromatic rings in the side chains are inexpensive and widely used, and are preferably used because they are excellent in dry etching resistance in subsequent processes.

노볼락 수지로서는 포지티브형 레지스트 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 노볼락 수지를 주성분으로서 함유하는 i선이나 g선용의 포지 티브형 레지스트도 사용할 수 있다.As a novolak resin, what is generally used for a positive resist composition can be used, The positive resist for i line | wire and g line containing a novolak resin as a main component can also be used.

노볼락 수지는 예를 들어, 페놀성 수산기를 갖는 방향족 화합물 (이하, 간단히 「페놀류」 라고 한다.) 과 알데히드류를 산촉매 하에서 부가 축합시킴으로써 얻어지는 수지이다.Novolac resin is resin obtained by addition condensation of the aromatic compound (henceforth simply "phenol") and aldehydes which have a phenolic hydroxyl group, for example under an acidic catalyst.

페놀류로서는 예를 들어 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-부틸페놀, m-부틸페놀, p-부틸페놀, 2,3-크실레놀, 2, 4-크실레놀, 2,5-크실레놀, 2,6-크실레놀, 3,4-크실레놀, 3,5-크실레놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, p-페닐페놀, 레졸시놀, 히드로퀴논, 히드로퀴논모노메틸에테르, 피로갈롤, 플로로글리시놀, 히드록시디페닐, 비스페놀 A, 갈릭산, 갈릭산에스테르, α-나프톨, p-나프톨 등을 들 수 있다.Examples of the phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, 2 , 3-xylenol, 2, 4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3 , 5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, p-phenylphenol, resorcinol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, phloroglycinol, hydroxydiphenyl, bisphenol A, gallic acid , Gallic acid ester, α-naphthol, p-naphthol and the like.

또한 알데히드류로서는 예를 들어 포름알데히드, 푸르푸랄, 벤즈알데히드, 니트로벤즈알데히드, 아세트알데히드 등을 들 수 있다.Examples of the aldehydes include formaldehyde, furfural, benzaldehyde, nitrobenzaldehyde, acetaldehyde and the like.

부가 축합 반응시의 촉매는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 산촉매에서는 염산, 질산, 황산, 포름산, 옥살산, 아세트산 등이 사용된다.Although the catalyst at the time of addition condensation reaction is not specifically limited, For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid etc. are used for an acid catalyst.

상기 노볼락 수지는 질량 평균 분자량이 3000∼10000, 바람직하게는 6000∼9000, 더욱 바람직하게는 7000∼8000 의 범위 내인 것이 바람직하다. 질량 평균 분자량이 3000 미만이면, 알칼리 현상액에 대한 내성이 저하되는 경향이 있고, 또한 질량 평균 분자량이 10000 을 초과하면, 건식 에칭하기 어려워지는 경향이 있어 바람직하지 못하다.It is preferable that the said novolak resin exists in the range of 3000-10000, Preferably 6000-9000, More preferably, 7000-8000. When the mass average molecular weight is less than 3000, the resistance to the alkaline developer tends to decrease, and when the mass average molecular weight exceeds 10000, the dry etching tends to be difficult, which is not preferable.

본 발명에 있어서 사용가능한 노볼락 수지는 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.What is marketed can be used for the novolak resin which can be used in this invention.

아크릴 수지로서는 포지티브형 레지스트 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 에테르 결합을 갖는 중합성 화합물로부터 유도된 구성 단위와, 카르복실기를 갖는 중합성 화합물로부터 유도된 구성 단위를 함유하는 아크릴 수지를 들 수 있다.As an acrylic resin, what is generally used for a positive resist composition can be used, For example, acrylic resin containing the structural unit derived from the polymeric compound which has an ether bond, and the structural unit derived from the polymeric compound which has a carboxyl group. Can be mentioned.

에테르 결합을 갖는 중합성 화합물로서는 2-메톡시에틸(메트)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메트)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메트)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트 등의 에테르 결합 및 에스테르 결합을 갖는 (메트)아크릴산 유도체 등을 예시할 수 있다. 이들의 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.As a polymeric compound which has an ether bond, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxy triethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethylcarbitol (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid derivatives having ether bonds and ester bonds such as phenoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxy polypropylene glycol (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and the like can be exemplified. . These compounds can be used individually or in combination of 2 or more types.

카르복실기를 갖는 중합성 화합물로서는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복시산; 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 디카르복실산; 2-메타크릴로일옥시에틸숙신산, 2-메타크릴로일옥시에틸말레산, 2-메타크릴로일옥시에틸프탈산, 2-메타크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈산 등의 카르복실기 및 에스테르 결합을 갖는 화합물 등을 예시할 수 있고, 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산이다. 이들의 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.As a polymeric compound which has a carboxyl group, Monocarboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, a crotonic acid; Dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; Having carboxyl groups and ester bonds, such as 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, 2-methacryloyloxyethyl maleic acid, 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, and 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid A compound etc. can be illustrated, Preferably it is acrylic acid and methacrylic acid. These compounds can be used individually or in combination of 2 or more types.

가용성 폴리이미드란, 상기 기술한 바와 같은 유기 용제에 의해 액상으로 할 수 있는 폴리이미드이다.Soluble polyimide is a polyimide which can be made into a liquid by the organic solvent as described above.

본 발명의 레지스트 적층체에 있어서, 상부 레지스트층 및 하부 레지스트층 의 두께는 목적으로 하는 애스펙트비와 하부 레지스트층의 건식 에칭에 요하는 시간을 고려한 스루풋의 밸런스 관점에서, 토탈로서, 바람직하게는 15μm 이하, 보다 바람직하게는 0.1∼5μm 이다.In the resist laminate of the present invention, the thicknesses of the upper resist layer and the lower resist layer are total, preferably 15 µm, from the viewpoint of the balance of throughput in consideration of the desired aspect ratio and the time required for dry etching of the lower resist layer. Hereinafter, More preferably, it is 0.1-5 micrometers.

상부 레지스트층의 두께는 바람직하게는 50nm∼1μm, 보다 바람직하게는 70∼250nm 이다. 상부 레지스트층의 두께를 이 범위 내로 함으로써, 레지스트 패턴을 고해상도로 형성할 수 있고, 건식 에칭에 대한 충분한 내성이 얻어지는 등의 효과가 있다.The thickness of the upper resist layer is preferably 50 nm to 1 m, more preferably 70 to 250 nm. By setting the thickness of the upper resist layer within this range, there is an effect that a resist pattern can be formed at high resolution, and sufficient resistance to dry etching is obtained.

하부 레지스트층의 두께는 바람직하게는 100nm∼14μm, 보다 바람직하게는 200∼500nm 이다. 하부 레지스트층의 두께를 이 범위 내로 함으로써, 높은 애스펙트비의 레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 기판 에칭시에 충분한 에칭 내성을 확보할 수 있는 등의 효과가 있다.The thickness of the lower resist layer is preferably 100 nm to 14 μm, more preferably 200 to 500 nm. By setting the thickness of the lower resist layer within this range, there is an effect that a resist pattern having a high aspect ratio can be formed, and sufficient etching resistance can be ensured during substrate etching.

또, 본 발명의 레지스트 적층체에는 상부 레지스트층이나 하부 레지스트층에 레지스트 패턴이 형성되어 있는 적층체도, 형성되어 있지 않은 적층체도 포함된다.The resist laminate of the present invention also includes a laminate in which a resist pattern is formed in an upper resist layer and a lower resist layer, and a laminate in which no resist is formed.

《레지스트 패턴 형성 방법》<< resist pattern formation method >>

본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법은 예를 들어 이하와 같이 하여 행할 수 있다.The resist pattern formation method of this invention can be performed as follows, for example.

우선, 규소 웨이퍼와 같은 기판 상에, 하부 레지스트층을 형성하기 위한 레지스트 조성물이나 수지 용액을 스피너 등으로 도포하고, 바람직하게는 200∼300℃, 30∼300초간, 바람직하게는 60∼180초간의 가열 조건으로 베이크 처리하여 하부 레지스트층을 형성한다.First, a resist composition or a resin solution for forming a lower resist layer is applied on a substrate such as a silicon wafer with a spinner, preferably for 200 to 300 ° C for 30 to 300 seconds, preferably for 60 to 180 seconds. Baking under heating conditions to form a lower resist layer.

또, 하부 레지스트층과 상부 레지스트층 사이에는 유기계 또는 무기계의 반사 방지막이 형성되어 있어도 된다.In addition, an organic or inorganic antireflection film may be formed between the lower resist layer and the upper resist layer.

다음으로, 하부 레지스트층 상에, 본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물을 스피너 등으로 도포하고, 80∼150℃ 의 온도 조건 하, 프리베이크를 40∼120초간, 바람직하게는 60∼90초간 실시하고, 상부 레지스트층을 형성하여 본 발명의 레지스트 적층체를 얻는다.Next, the positive resist composition of this invention is apply | coated with a spinner etc. on a lower resist layer, and prebaking is performed for 40 to 120 second, Preferably it is 60 to 90 second, under the temperature conditions of 80-150 degreeC, An upper resist layer is formed to obtain a resist laminate of the present invention.

이 레지스트 적층체에 대하여, 예를 들어 ArF 노광 장치 등에 의해, ArF 엑시머레이저광을 원하는 마스크 패턴을 통해 선택적으로 노광한 후, PEB (노광 후 가열) 를, 80∼150℃ 의 온도 조건 하, 40∼120초간, 바람직하게는 60∼90초간 실시한다.The resist laminate is selectively exposed to ArF excimer laser light through a desired mask pattern, for example, by an ArF exposure apparatus or the like, and then PEB (post-exposure heating) is subjected to a temperature of 80 to 150 ° C under 40 conditions. 120 seconds, Preferably it is 60 to 90 seconds.

이어서, 이것을 알칼리 현상액, 예를 들어 0.05∼10질량%, 바람직하게는 0.05∼3질량% 의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 사용하여 현상 처리한다. 이렇게 하여, 상부 레지스트층에, 마스크 패턴에 충실한 레지스트 패턴 (I) 을 형성할 수 있다.Next, this is developed using alkaline developing solution, for example, 0.05-10 mass%, Preferably 0.05-3 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. In this way, the resist pattern (I) which is faithful to a mask pattern can be formed in the upper resist layer.

노광에 사용하는 광원으로서는 특히 ArF 엑시머레이저에 유용하지만, 그보다 장파장의 KrF 엑시머레이저나, 그보다 단파장의 F2 엑시머레이저, EUV (극 자외선), VUV (진공 자외선), 전자선, X선, 연X선 등의 방사선에 대하여도 유효하다.The light source used for exposure is particularly useful for ArF excimer lasers, but longer wavelength KrF excimer lasers and shorter wavelength F 2 excimer lasers, EUV (extreme ultraviolet rays), VUV (vacuum ultraviolet rays), electron beams, X-rays and soft X-rays It is also effective against radiation such as.

다음으로, 얻어진 레지스트 패턴 (I) 을 마스크 패턴으로 하여, 하부 레지스트층의 건식 에칭을 행하여 하부 레지스트층에 레지스트 패턴 (II) 를 형성한다.Next, using the obtained resist pattern (I) as a mask pattern, dry etching of the lower resist layer is performed to form the resist pattern (II) in the lower resist layer.

건식 에칭 방법으로서는 다운 플로 에칭이나 케미컬 건식 에칭 등의 화학적 에칭; 스퍼터 에칭이나 이온 빔 에칭 등의 물리적 에칭; RIE (반응성 이온 에칭) 등의 화학적·물리적 에칭 등의 공지된 방법을 사용할 수 있다.As a dry etching method, Chemical etching, such as downflow etching and chemical dry etching; Physical etching such as sputter etching and ion beam etching; Known methods such as chemical and physical etching such as RIE (reactive ion etching) can be used.

가장 일반적인 건식 에칭은 평행 평판형 RIE 이다. 이 방법에서는 우선, RIE 장치의 챔버에 레지스트 적층체를 넣고 필요한 에칭 가스를 도입한다. 챔버 내의, 상부 전극과 평행하게 놓여진 레지스트 적층체의 홀더에 고주파 전압을 가하면 에칭 가스가 플라즈마화된다. 플라즈마 속에서는 정·부의 이온이나 전자 등의 전하 입자, 중성 활성종 등이 존재하고 있다. 이들의 에칭종이 하부 레지스트층에 흡착되면 화학 반응이 일어나, 반응 생성물이 표면에서 이탈하여 외부로 배기되어 에칭이 진행된다.The most common dry etching is a parallel plate RIE. In this method, first, a resist laminate is placed in a chamber of an RIE apparatus and a necessary etching gas is introduced. When a high frequency voltage is applied to the holder of the resist stack placed in parallel with the upper electrode in the chamber, the etching gas is plasmalized. In the plasma, charged particles such as positive and negative ions and electrons, neutral active species, and the like exist. When these etching species are adsorbed to the lower resist layer, a chemical reaction occurs, and the reaction product leaves the surface and is exhausted to the outside to proceed with etching.

에칭 가스로서는 산소, 2산화황 등이 있지만, 산소 플라즈마에 의한 에칭은 해상도가 높은 것, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지 (A1) 가 산소 플라즈마에 대한 내에칭성이 높은 것, 범용적으로 사용되고 있는 등의 이유에서, 바람직하게는 산소가 사용된다.Examples of the etching gas include oxygen and sulfur dioxide, but etching using oxygen plasma has high resolution, and the silsesquioxane resin (A1) of the present invention has high etching resistance to oxygen plasma, and is generally used. For example, oxygen is preferably used.

본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 레지스트 패턴을 형성할 때, 노광 후의 탈가스 현상이 생기는 일이 거의 없다. 또한, 이렇게 하여 얻어지는 레지스트 패턴의 형상은 높은 애스펙트비이고, 패턴 무너짐도 없고, 수직성이 높은 양호한 것이다. 또한, 본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법은 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선, 예를 들어 ArF 엑시머레이저를 사용하여 100nm, 바람직하게는 65nm 이하라는 미세한 폭의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.According to the resist pattern formation method of this invention, when forming a resist pattern, the degassing phenomenon after exposure hardly arises. Moreover, the shape of the resist pattern obtained in this way is a high aspect ratio, there is no pattern collapse, and it is a favorable thing with high verticality. In addition, the resist pattern forming method of the present invention can form a resist pattern having a fine width of 100 nm, preferably 65 nm or less, using a high energy light or an electron beam of 200 nm or less, for example, an ArF excimer laser.

《실세스퀴옥산 수지를 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물, 그 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하는 레지스트 패턴 형성 방법》<< Positive resist composition containing silsesquioxane resin, Resist pattern formation method using this positive resist composition >>

본 발명의 제 5 태양 (aspect) 의 포지티브형 레지스트 조성물은 예를 들어, 상기 기술한 비특허문헌 1, 비특허문헌 2, 비특허문헌 3 등에 기재되어 있는 이머전 리소그래피 (침지 노광, 또는 액침 노광이라고도 한다) 라는 방법에도 바람직하게 사용할 수 있다. 이 방법은 노광시에, 종래에는 공기나 질소 등의 불활성 가스이었던 렌즈와 웨이퍼 상의 레지스트층과의 간극 부분을 공기의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 용매, 예를 들어, 순수 또는 불소계 불활성 액체 등의 용매로 채운 것이다. 이러한 용매로 채움으로써, 같은 노광 파장의 광원을 사용하더라도 보다 단파장의 광원을 사용한 경우나 고 Na 렌즈를 사용한 경우와 마찬가지로, 고해상성이 달성됨과 동시에 초점 심도폭의 저하도 없다고 알려져 있다.The positive resist composition of the fifth aspect of the present invention may be, for example, immersion lithography (immersion exposure or liquid immersion exposure described in the above-described non-patent document 1, non-patent document 2, non-patent document 3, etc.). Can be used suitably. In this method, at the time of exposure, the gap portion between the lens, which was conventionally an inert gas such as air or nitrogen, and the resist layer on the wafer, has a refractive index greater than that of air, for example, a solvent such as pure water or a fluorine-based inert liquid. Filled with. It is known that by using such a solvent, even when a light source of the same exposure wavelength is used, high resolution is achieved and a focal depth is not lowered as in the case of using a shorter light source or a high Na lens.

이러한 이머전 리소그래피을 사용하면, 현재 어떤 장치에 실장되어 있는 렌즈를 사용하여, 저비용이고, 보다 고해상성이 우수하고, 또한 초점 심도도 우수한 레지스트 패턴의 형성을 실현할 수 있어 매우 주목받고 있다.The use of such immersion lithography has attracted much attention as it is possible to realize the formation of a resist pattern which is low in cost, excellent in high resolution and excellent in depth of focus by using a lens currently mounted in an apparatus.

즉, 본 발명의 제 5 태양 (aspect) 의 포지티브형 레지스트 조성물은 침지 노광하는 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용되는 레지스트 조성물로서, 파장 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 의해 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X1 로 하고, 한편 동 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 있어서, 선택적 노광과 노광 후 가열 (PEB) 사이에 상기 침지 노광의 용매를 레지스트막과 접촉시키는 공정을 추가한 모의적 침지 리소그래피 공정에 의해 동 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X2 로 하였을 때, [(X2/X1)-1]×100 의 절대치가 8.0 이하인 것을 특징으로 하는, 수지 성분에 실세스퀴옥산 수지를 함유하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물이다.That is, the positive resist composition of the fifth aspect of the present invention is a resist composition used in a resist pattern formation method including a step of immersion exposure, and is made of 130 nm by a lithography process of normal exposure using a light source having a wavelength of 193 nm. In the lithography process of normal exposure using the 193 nm light source, the sensitivity when forming a resist pattern with a line and space of 1 to 1 is X1, and the immersion between selective exposure and post-exposure heating (PEB). When the resist pattern at which the 130-nm line-and-space is 1: 1 is formed by a simulated immersion lithography process which adds a step of bringing the solvent of exposure into contact with the resist film, the sensitivity of [(X2 / The absolute value of X1) -1] x100 is 8.0 or less, and it contains silsesquioxane resin in the resin component. Which it is a positive resist composition.

보다 구체적인 이머전 리소그래피로서는 침지 노광하는 공정에 있어서, 상기 실세스퀴옥산 수지 함유 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 레지스트층과 노광 장치의 최하 위치의 렌즈 사이를, 공기의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 용매로 채우는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용되는 것이다.As a more specific immersion lithography, in the step of immersion exposure, a resist which fills between a resist layer made of the silsesquioxane resin-containing positive resist composition and a lens having a lower refractive index than that of air with a solvent having a refractive index greater than that of air. It is used for a pattern formation method.

그 실세스퀴옥산 수지로서는 산해리성 용해 억제기를 함유하는 실세스퀴옥산 단위와 알코올성 수산기를 함유하는 실세스퀴옥산 단위를 적어도 함유하는 것이 바람직하다. 또한 알킬실세스퀴옥산 단위를 함유하는 실세스퀴옥산 수지도 바람직하다. 보다 바람직한 것으로서는 상기 본 발명의 제 1 실세스퀴옥산 수지를 들 수 있다.It is preferable that the silsesquioxane resin contains at least a silsesquioxane unit containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a silsesquioxane unit containing an alcoholic hydroxyl group. Also preferred are silsesquioxane resins containing alkylsilsesquioxane units. As a more preferable thing, the 1st silsesquioxane resin of the said invention is mentioned.

이러한 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 수지 성분을 함유하는 포지티브형 레지스트를 조제함으로써, 파장 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 의해 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X1 로 하고, 한편 동 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 있어서, 선택적 노광과 노광 후 가열 (PEB) 사이에 상기 침지 노광의 용매를 레지스트막과 접촉시키는 공정을 추가한 모의적 침지 리소그래피 공정에 의해 동 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도를 X2 로 하였을 때, [(X2/X1)-1]×100 의 절대치가 8.0 이하가 된다.By preparing a positive resist containing a resin component containing such a silsesquioxane resin, a resist pattern in which 130 nm line-and-space is 1: 1 is formed by a normal lithography process using a light source having a wavelength of 193 nm. In the lithography process of the normal exposure using the 193 nm light source on the other hand, the sensitivity of the time is X1, The simulation which added the process of contacting the solvent of the said immersion exposure with a resist film between selective exposure and post-exposure heating (PEB). The absolute value of [(X2 / X1) -1] × 100 becomes 8.0 or less when the sensitivity at the time of forming a resist pattern in which the 130-nm line-and-space is 1: 1 by the red immersion lithography process is X2. .

그리고, 그 절대치가 8.0 이하가 되면, 이머전 리소그래피용의 레지스트로서 바람직하다. 구체적으로는 침지 용매의 악영향을 받기 어렵고, 감도, 레지스트 패턴 프로파일 형상이 우수한 레지스트가 얻어진다. 그 절대치는 작은 편이 바람직하고, 5 이하, 가장 바람직하게는 3 이하이고, 0 에 가까울수록 좋다.And when the absolute value becomes 8.0 or less, it is suitable as a resist for immersion lithography. Specifically, a resist hardly affected by the immersion solvent and excellent in sensitivity and resist pattern profile shape is obtained. The smaller the absolute value is, the less it is 5 or less, most preferably 3 or less, and the closer to 0, the better.

그 포지티브형 레지스트 조성물의 수지 성분으로서는 본 발명의 제 2 태양 (aspect) 과 같이 실세스퀴옥산 수지에 추가하여 (a1) 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 함유하는 수지 성분 (A2) 와의 혼합 수지로 하면 보다 해상성, 내열성이 향상되어 바람직하다.As the resin component of the positive resist composition, in addition to the silsesquioxane resin as in the second aspect of the present invention, (a1) contains a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group. When it is set as the mixed resin with a resin component (A2), resolution and heat resistance improve more and are preferable.

본 발명의 제 5 태양 (aspect) 의 포지티브형 레지스트 조성물은 침지 노광하는 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성 방법에 사용되는 포지티브형 레지스트 조성물로서 유용하다. 그러한 침지 노광이란, 그 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 레지스트층과 노광 장치의 최하 위치의 렌즈 사이를, 공기의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 용매로 채우는 방법이다.The positive resist composition of the fifth aspect of the present invention is useful as a positive resist composition used in a resist pattern forming method including a step of immersion exposure. Such immersion exposure is a method of filling between the resist layer which consists of this positive resist composition, and the lens of the lowest position of an exposure apparatus with the solvent which has a refractive index larger than the refractive index of air.

또한, 그 포지티브형 레지스트 조성물을 그러한 침지 노광하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴의 형성 방법에 사용하는 것도 가능하다.Moreover, it is also possible to use for the formation method of the resist pattern including the process of immersion exposure of this positive resist composition.

본 발명의 제 5 태양 (aspect) 에 있어서의 파장 193nm 의 광원을 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정이란, 파장 193nm 의 ArF 엑시머레이저를 광원으로 하여 지금까지 관용적으로 행해지고 있는, 노광 장치의 렌즈와 웨이퍼 상의 레지스트층 사이를 공기나 질소 등의 불활성 가스의 상태에서 노광하는 통상 노광에 의해, 규소 웨이퍼 등의 기판 상에, 통상의 리소그래피 공정, 즉, 레지스트 도포, 프리베이크, 선택적 노광, 노광 후 가열, 및 알칼리 현상을 순차적으로 실시하는 공정을 의미한다. 경우에 따라서는 상기 알칼리 현상 후 포스트베이크 공정을 포함해도 되고, 기판과 레지스트 조성물의 도포층과의 사이에는 유기계 또는 무기계의 반사 방지막을 형성해도 된다.The lithography process of normal exposure using the light source of wavelength 193nm in the 5th aspect of this invention is the resist of the lens of an exposure apparatus, and the wafer on the wafer which are conventionally performed until now using the ArF excimer laser of wavelength 193nm as a light source. By normal exposure which exposes between layers in the state of inert gas, such as air or nitrogen, on a board | substrate, such as a silicon wafer, normal lithography processes, ie, resist coating, prebaking, selective exposure, post-exposure heating, and alkali It means the process of performing image development sequentially. In some cases, a post-baking step may be included after the alkali development, and an organic or inorganic antireflection film may be formed between the substrate and the coating layer of the resist composition.

그리고, 그와 같은 통상 노광의 리소그래피 공정에 의해 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1 대 1 이 되는 레지스트 패턴 (이하 「130nmL&S」 라고 한다) 을 형성하였을 때의 감도 X1 이란, 130nmL&S 가 형성되는 노광량이고, 당업자에 있어서 빈번하게 이용되는 것으로, 자명하다.And the sensitivity X1 at the time of forming the resist pattern (hereinafter referred to as "130 nmL & S") whose 130 nm line-and-space becomes one-to-one by such a lithography process of such normal exposure is the exposure amount in which 130 nmL & S is formed, It is obvious that it is frequently used.

혹시나 해서, 이 감도에 관해서 일단 설명하면, 가로축에 노광량을 취하고, 세로축에 그 노광량에 의해 형성되는 레지스트 라인폭을 취하고, 얻어진 플롯으로부터 최소 제곱법에 의해서 대수 근사 곡선을 얻는다.In any case, once this sensitivity is described, an exposure dose is taken on the horizontal axis, a resist line width formed by the exposure amount on the vertical axis, and a logarithmic approximation curve is obtained from the obtained plot by the least square method.

그 식은 Y=aLoge (X1)+b 로 주어지고, 여기서, X1 은 노광량을, Y 는 레지스트 라인폭을, 그리고 a 와 b 는 상수를 나타낸다. 또한, 이 식을 전개하여 X1 을 나타내는 식으로 바꾸면,The equation is given by Y = aLoge (X1) + b, where X1 represents the exposure dose, Y represents the resist line width, and a and b represent constants. If we expand this expression and change it to an expression that represents X1,

X1=Exp[(Y-b)/a] 가 된다. 이 식에 Y=130(nm) 를 도입하면 계산 상의 이상적 감도 X1 이 산출된다.X1 = Exp [(Y-b) / a]. Introducing Y = 130 (nm) into this equation yields the calculation of ideal sensitivity X1.

또한, 그 때의 조건, 즉 레지스트 도포의 회전수, 프리베이크 온도, 노광 조건, 노광 후 가열 조건, 알칼리 현상 조건도 지금까지 관용적으로 행해지고 있는 조건이면 되고, 130nmL&S 를 형성할 수 있는 범위로 자명하다. 구체적으로는 기판으로서 직경 8인치의 규소 웨이퍼를 사용하고, 회전수는 1000∼4000rpm 정도, 보다 구체적으로는 약 1500∼3500rpm 정도, 보다 더 구체적으로는 2000rpm 이고, 프리베이크는 온도 [는] 70∼140℃ 의 범위, 바람직하게는 95∼110℃ (또, 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 온도로 설정하는 것은 당업자에 있어서 자명하다.) 이고, 그럼으로써, [레지스트] 막두께 80∼250nm, 보다 구체적으로는 150nm 에서, 직경 6인치의 레지스트 도포막을 기판과 동심원상으로 [을] 형성한다.In addition, the conditions at that time, that is, the number of revolutions of the resist coating, the prebaking temperature, the exposure conditions, the post-exposure heating conditions, and the alkali developing conditions may be any conditions that are conventionally carried out so far, and are apparent in the range capable of forming 130 nm L & S. . Specifically, a silicon wafer of 8 inches in diameter is used as the substrate, and the rotation speed is about 1000 to 4000 rpm, more specifically about 1500 to 3500 rpm, even more specifically 2000 rpm, and the prebaking temperature is 70 to It is the range of 140 degreeC, Preferably it is 95-110 degreeC (Moreover, it is clear for those skilled in the art to set to the temperature which the line and space of 130 nm becomes 1: 1.) Therefore, [resist] film thickness 80- At 250 nm, more specifically 150 nm, a resist coating film having a diameter of 6 inches is formed concentrically with the substrate.

노광 조건은 파장 193nm 의 ArF 엑시머레이저 노광 장치 니콘사 제조 또는 캐논사 제조 (NA=0.60) 등, 구체적으로는 노광 장치 NSR-S302 (니콘사 제조, Na (개구수)=0.60, 2/3 윤대) 를 사용하여 마스크를 통해 노광하면 된다. 선택적 노광에 있어서의 마스크로서는 통상의 바이너리 마스크를 사용한다. 이러한 마스크로서는 위상 시프트 마스크를 사용해도 된다.Exposure conditions, such as ArF excimer laser exposure apparatus Nikon Corporation or Canon Corporation (NA = 0.60) of wavelength 193nm, specifically, exposure apparatus NSR-S302 (made by Nikon Corporation, Na (number of openings) = 0.60, 2/3 wheels) ) May be exposed through a mask. As a mask in selective exposure, a normal binary mask is used. As such a mask, you may use a phase shift mask.

노광 후 가열은 온도 [는] 70∼140℃ 의 범위, 바람직하게는 90∼100℃ (또, 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 온도로 설정하는 것은 당업자에 있어서 자명하다.) 이고, 알칼리 현상 조건은 2.38중량% TMAH (테트라메틸암모늄히드록시드) 현상액에 침지하고 [보다], 23℃ 에서 15∼90초간, 보다 구체적으로는 60초간 현상한 후, 물 린스를 행한다.The post-exposure heating is in a temperature range of 70 to 140 ° C., preferably 90 to 100 ° C. (It is obvious to those skilled in the art to set the temperature at which the line and space of 130 nm becomes 1: 1.) Alkali developing conditions are immersed in a 2.38% by weight TMAH (tetramethylammonium hydroxide) developer, followed by development at 23 ° C. for 15 to 90 seconds, more specifically for 60 seconds, followed by water rinsing.

또한, 본 발명의 제 5 태양 (aspect) 에 있어서의, 모의적 침지 리소그래피 공정이란, 상기 설명한 동 193nm 의 ArF 엑시머레이저를 광원에 사용한 통상 노광의 리소그래피 공정에 있어서, 선택적 노광과 노광 후 가열 (PEB) 사이에 침지 노 광의 용매를 레지스트막과 접촉시키는 공정을 추가한 공정을 의미한다.In addition, in the fifth aspect of the present invention, the simulated immersion lithography process is performed by selective exposure and post-exposure heating (PEB) in a lithography process of normal exposure using the above-described 193 nm ArF excimer laser as a light source. Means a step of adding a step of bringing the solvent of the immersion exposure into contact with the resist film.

구체적으로는 레지스트 도포, 프리베이크, 선택적 노광, 침지 노광의 용매를 레지스트막과 접촉시키는 공정, 노광 후 가열, 및 알칼리 현상을 순차적으로 실시하는 공정이다. 경우에 따라서는 상기 알칼리 현상 후 포스트 베이크 공정을 포함해도 된다.Specifically, it is a step of sequentially applying a solvent of resist coating, prebaking, selective exposure, or immersion exposure to a resist film, heating after exposure, and alkali development. In some cases, a post bake step may be included after the alkali development.

[접촉이란 기판 상에 형성한 선택적 노광 후의 레지스트막을 침지 노광의 용매에 침지시켜도 되고, 샤워처럼 뿌려도 된다. 이 때의 온도는 23℃ 로 하는 것이 바람직하다. 샤워처럼 뿌리는 경우에는 300∼3000rpm 정도, 바람직하게는 500∼2500rpm 정도 기판을 회전시켜 실시할 수 있다.][With contact, the resist film after selective exposure formed on the board | substrate may be immersed in the solvent of immersion exposure, and may be sprayed like a shower. It is preferable that the temperature at this time shall be 23 degreeC. When spraying like a shower, it can be carried out by rotating the substrate at about 300 to 3000 rpm, preferably at about 500 to 2500 rpm.]

상기 접촉의 조건은 다음과 같다. 린스용 노즐로 순수를 기판 중심에 적하하고, 그 동안 노광 후 레지스트막이 형성된 웨이퍼를 회전시킨다; 레지스트를 그 위에 형성한 기판의 회전수: 500rpm; 용매: 순수; 용매 적하량: 1.0L/분; 용매 적하 시간: 2분∼5분; 용매와 레지스트의 접촉 온도: 23℃.The conditions of the contact are as follows. Pure water is added dropwise to the center of the substrate with a rinse nozzle, during which the wafer on which the resist film is formed after exposure is rotated; The rotation speed of the substrate on which the resist was formed: 500 rpm; Solvent: pure; Solvent dropping amount: 1.0 L / min; Solvent dropping time: 2 minutes to 5 minutes; Contact temperature of the solvent with the resist: 23 ° C.

그리고, 그와 같은 모의적 침지 리소그래피 공정에 의해, 130nmL&S 의 레지스트 패턴을 형성하였을 때의 감도 X2 란, 상기 X1 과 마찬가지로 130nmL&S 가 형성되는 노광량이고, 당업자에 있어서는 통상 이용되는 것이다.In addition, the sensitivity X2 at the time of forming a 130 nmL & S resist pattern by such a simulated immersion lithography process is the exposure amount in which 130 nmL & S is formed similarly to said X1, and is normally used by a person skilled in the art.

또한, 그 때의 조건 (레지스트 도포의 회전수, 프리베이크 온도, 노광 조건, 노광 후 가열 조건, 알칼리 현상 등의 조건) 도 상기 X1 과 동일하다.In addition, the conditions (the conditions of rotation speed of resist coating, prebaking temperature, exposure conditions, post-exposure heating conditions, alkali image development, etc.) at that time are also the same as said X1.

본 제 5 태양 (aspect) 에 있어서는 [(X2/X1)-1]×100 의 절대치가 8.0 이하인 것이 필요하지만, 이 절대치란, X2 와 X1 이 상기한 바와 같이 구해지면 자명하 다.In the fifth aspect, it is necessary that the absolute value of [(X2 / X1) -1] × 100 is 8.0 or less, but this absolute value is apparent when X2 and X1 are obtained as described above.

또한, 본 발명의 제 6 태양 (aspect) 에 있어서는 불소계 수지로 이루어지는 보호막을 레지스트막의 상층에 형성하여 침지 노광을 행하면 유리하다. 즉, 우선 기판 상에 레지스트막을 형성한다. 이어서, 그 레지스트막 상에 보호막을 형성하고, 또한 그 보호막 상에 침지 노광용 액체를 직접 배치하고, 상기 액체와 상기 보호막을 통해 선택적으로 상기 레지스트막을 노광하고, 노광 후 가열을 행한다. 이어서, 상기 보호막을 제거하고, 마지막으로 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다.In addition, in the sixth aspect of the present invention, it is advantageous if a protective film made of a fluorine resin is formed on the upper layer of the resist film to perform immersion exposure. That is, a resist film is first formed on a substrate. Subsequently, a protective film is formed on the resist film, and the immersion exposure liquid is directly disposed on the protective film, the resist film is selectively exposed through the liquid and the protective film, and post-exposure heating is performed. Then, the protective film is removed, and finally, the resist film is developed to form a resist pattern.

그 보호막으로서의 특성은 노광광에 대하여 투명하고, 상기 침지 노광용의 액체에 대하여 실질적인 상용성을 갖지 않고, 또한 레지스트막과의 사이에서 믹싱을 일으키지 않는 것이고, 또한 레지스트막에 대한 밀착성이 좋고, 또한 레지스트막 상으로부터의 박리성이 좋은 것이다. 그러한 특성을 구비하는 보호막을 형성할 수 있는 보호막 재료로서는 불소계 수지를 불소계 용제에 용해하여 이루어지는 조성물을 사용하면 된다.The characteristics of the protective film are transparent to the exposure light, do not have substantial compatibility with the liquid for immersion exposure, do not cause mixing with the resist film, and have good adhesion to the resist film, and also resist. The peelability from a film | membrane is good. As a protective film material which can form the protective film which has such a characteristic, what is necessary is just to use the composition which melt | dissolves a fluororesin in a fluorine-type solvent.

상기 불소계 수지로서는 예를 들어 사슬식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등을 사용할 수 있다.As said fluorine-type resin, For example, Chain perfluoroalkyl polyether, Cyclic perfluoroalkyl polyether, Polychlorotrifluoroethylene, Polytetrafluoroethylene, Tetrafluoroethylene- perfluoroalkoxy ethylene copolymer, Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer etc. can be used.

그리고, 실용적으로는 시판품 중에서, 사슬식 퍼플루오로알킬폴리에테르인 뎀남 S-20, 뎀남 S-65, 뎀남 S-100, 뎀남 S-200 (이상, 다이킨 공업사 제조), 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르인 사이톱 시리즈 (아사히가라스사 제조), 테플론 (R)-AF1600, 테플론 (R)-AF2400 (이상, 듀퐁사 제조) 등을 사용할 수 있다.And practically, in a commercial item, Demnam S-20 which is a chain | strand-type perfluoroalkyl polyether, Demnam S-65, Demnam S-100, Demnam S-200 (above, Daikin Industries Co., Ltd.), and cyclic perfluoroalkyl Cytop series which is polyether (made by Asahigara Corporation), Teflon (R) -AF1600, Teflon (R) -AF2400 (above, DuPont company), etc. can be used.

상기 불소계 수지 중에서도, 사슬식 퍼플루오로알킬폴리에테르와 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르로 이루어지는 혼합 수지가 바람직하다.Among the fluorine-based resins, a mixed resin composed of a chain perfluoroalkyl polyether and a cyclic perfluoroalkyl polyether is preferable.

또한, 상기 불소계 용제로서는 상기 불소계 수지를 용해할 수 있는 용제이면 되고 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로헵탄 등의 퍼플루오로알칸 또는 퍼플루오로시클로알칸, 이들의 일부에 2중 결합이 남은 퍼플루오로알켄, 나아가서는 퍼플루오로테트라히드로푸란, 퍼플루오로(2-부틸테트라히드로푸란) 등의 퍼플루오로 고리형 에테르, 퍼플루오로트리부틸아민, 퍼플루오로테트라펜틸아민, 퍼플루오로테트라헥실아민 등의 불소계 용제를 사용할 수 있다.In addition, the fluorine-based solvent may be any solvent capable of dissolving the fluorine-based resin, and is not particularly limited. Perfluoroalkenes with double bonds remaining, perfluoro cyclic ethers such as perfluorotetrahydrofuran and perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), perfluorotributylamine, perfluorotetra Fluorine solvents, such as a pentylamine and a perfluoro tetrahexylamine, can be used.

또한, 이들의 불소계 용제와 상용성을 갖는 다른 유기 용제, 계면 활성제 등도 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.Moreover, other organic solvents, surfactants, etc. which are compatible with these fluorine-type solvents can also be mixed suitably and used.

불소계 수지의 농도는 막을 형성할 수 있는 범위이면 특별히 한정되지 않지만, 도포성 등을 고려한 경우, 0.1∼30질량% 정도로 하는 것이 바람직하다.The concentration of the fluorine-based resin is not particularly limited as long as it is within a range in which a film can be formed.

바람직한 보호막 재료로서는 사슬식 퍼플루오로알킬폴리에테르와 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르로 이루어지는 혼합 수지를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 구성으로 하는 것이 바람직하다.As a preferable protective film material, it is preferable to set it as the structure which melt | dissolved the mixed resin which consists of chain perfluoroalkyl polyether and cyclic perfluoroalkyl polyether in perfluoro tributylamine.

상기 보호막을 제거하기 위한 용제로서는 상기 불소계 용제와 동일한 것을 사용할 수 있다.As the solvent for removing the protective film, the same solvent as the fluorine-based solvent can be used.

본 발명의 제 5 또는 제 6 태양 (aspect) 에 있어서의 노광 파장은 특별히 한정되지 않고, KrF 엑시머레이저, ArF 엑시머레이저, F2 엑시머레이저, EUV (극단 자외광), VUV (진공 자외광), 전자선, 연X선, X선 등의 방사선을 사용하여 사용할 수 있는데, 특히 바람직하게는 ArF 엑시머레이저이다.The fifth or the sixth exposure wavelength in the aspect (aspect) is not limited particularly, KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet light) of the present invention, VUV (vacuum ultraviolet light), Although radiation, such as an electron beam, a soft X-ray, and X-rays, can be used, Especially preferably, it is ArF excimer laser.

<실시예><Example>

다음으로, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 이들의 예에 한정되지 않는다. 또, 배합량은 특별히 기재하지 않는 한 질량% 이다.Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these examples. In addition, a compounding quantity is mass% unless there is particular notice.

이하의 실시예에 있어서, 모의적 침지 리소그래피 및 감도 측정의 조건은 특별히 기재하지 않는 한 다음과 같다.In the following examples, the conditions of simulated immersion lithography and sensitivity measurement are as follows unless otherwise specified.

(1) 레지스트 도포막의 형성 조건:(1) Formation Conditions of Resist Coating Film:

기판: 8인치 규소 웨이퍼;Substrate: 8 inch silicon wafer;

레지스트 도포 방법: 2000rpm 으로 회전하는 기판 상에 스피너를 사용하여 도포;Resist coating method: application using a spinner on a substrate rotating at 2000 rpm;

레지스트 도포막의 사이즈: 상기 기판 상에 동심원상으로 직경 6인치, 두께 150nm;Size of resist coating film: 6 inches in diameter, 150 nm thick concentrically on the substrate;

프리베이크 조건: 110℃ 에서 90초 (실시예 5) 또는 95℃ 에서 60초 (실시예 7)Prebaking conditions: 90 seconds at 110 ° C. (Example 5) or 60 seconds at 95 ° C. (Example 7)

선택적 노광 조건: ArF 엑시머레이저 (193nm) (노광 장치 NSR-S302B (니콘사 제조, Na (개구수)=0.60, 2/3 윤대) 를 사용하여 노광Selective exposure conditions: exposure using ArF excimer laser (193 nm) (exposure device NSR-S302B (manufactured by Nikon Corporation, Na (number of openings) = 0.60, 2/3 wheels))

(2) 레지스트 도포막과 용매의 접촉 조건(2) Contact Conditions of Resist Coating Film and Solvent

기판의 회전수: 500rpm;Rotational speed of the substrate: 500 rpm;

용매: 물;Solvent: water;

용매 적하량: 1.0L/분;Solvent dropping amount: 1.0 L / min;

용매 적하 시간: 2분 또는 5분;Solvent dropping time: 2 minutes or 5 minutes;

용매와 레지스트의 접촉 온도: 23℃.Contact temperature of the solvent with the resist: 23 ° C.

(3) 레지스트의 패턴 형성 조건(3) Pattern formation condition of resist

노광 후 가열 조건: 90℃ 에서 90초 (실시예 5) 또는 90℃ 에서 60초 (실시예 7)Post exposure exposure conditions: 90 seconds at 90 ° C. (Example 5) or 60 seconds at 90 ° C. (Example 7)

알칼리 현상 조건: 23℃ 에서, 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액으로 60초 현상;Alkali development conditions: at 23 ° C. for 60 seconds with a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution;

합성예 1Synthesis Example 1

헥사플루오로이소프로판올노르보르넨 20.0g, 20질량% 염화백금산의 이소프로판올 용액 0.02g, 테트라히드로푸란 30g 을 200ml 플라스크에 따라 넣고, 70℃ 까지 가열 교반하였다. 그 후, 그 용액에 테트라클로로실란 9.2g 을 15분에 걸쳐 적하하였다. 5시간 교반한 후, 증류하여 헥사플루오로이소프로판올노르보르닐트리클로로실란 (하기 식 [화 29] 의 Si 함유 모노머) 15g 을 얻었다.20.0 g of hexafluoroisopropanol norbornene, 0.02 g of isopropanol solution of 20 mass% chloroplatinic acid, and 30 g of tetrahydrofuran were poured into a 200 ml flask, and the mixture was heated and stirred to 70 ° C. Then, 9.2 g of tetrachlorosilane was dripped at the solution over 15 minutes. After stirring for 5 hours, it distilled and 15 g of hexafluoroisopropanol norbornyl trichlorosilane (Si containing monomer of following formula [Formula 29]) were obtained.

이어서 얻어진 그 Si 함유 모노머 10g, 톨루엔 10g, 메틸이소부틸케톤 10g, 수산화칼륨 1.0g 및 물 5g 을 200ml 플라스크에 따라 넣어 1시간 교반하였다. 그 후, 메틸이소부틸케톤으로 희석하여 pH 가 8 이하가 되도록 0.1 규정 염산으로 세정하였다. 이어서, 얻어진 용액을 여과하여 200℃ 에서 12시간 교반하여 질량 평균 분자량 5000 의 폴리머를 얻었다. 냉각 후 테트라히드로푸란을 30g 첨가하여 1시간 교반하였다. 그 용액을 순수에 적하하고, 석출물을 여과하여 모아, 진공 건조시켜 6.5g 의 백색 분말의 실세스퀴옥산 폴리머를 얻었다.Then, 10 g of the Si-containing monomer, 10 g of toluene, 10 g of methyl isobutyl ketone, 1.0 g of potassium hydroxide, and 5 g of water were added to a 200 ml flask and stirred for 1 hour. Thereafter, the mixture was diluted with methyl isobutyl ketone and washed with 0.1 N hydrochloric acid so that the pH was 8 or less. Subsequently, the obtained solution was filtered and stirred at 200 degreeC for 12 hours, and the polymer of the mass mean molecular weight 5000 was obtained. After cooling, 30 g of tetrahydrofuran was added, followed by stirring for 1 hour. The solution was added dropwise to pure water, and the precipitates were collected by filtration and dried in vacuo to obtain 6.5 g of a white powdery silsesquioxane polymer.

*이렇게 하여 얻어진 폴리머 5g, 테트라히드로푸란 10g, 수산화 나트륨 3g 을 100ml 플라스크에 따라 넣고, 2-메틸-2-아다만틸브로모아세트산에스테르 3g 을 천천히 적하하였다. 1시간 교반 후, 100g 의 순수에 석출시켜, 고형의 폴리머를 얻었다. 또한 그것을 메탄올에 용해하여 이온 교환 수지로 정제하였다. 그 용액을 순수에 적하하고, 진공 건조시켜 백색 분말 4g 의 목적으로 하는 실세스퀴옥산 수지 (폴리머 (x)) 를 얻었다. 그 구조식을 [화 30] 에 나타낸다. 폴리머 (x) 의 분산도는 1.14 이었다. 또한, 각 구성 단위의 비율은 각각 [i]:[ii]=80:20 (몰비) 이었다.* 5 g of the obtained polymer, 10 g of tetrahydrofuran, and 3 g of sodium hydroxide were placed in a 100 ml flask, and 3 g of 2-methyl-2-adamantylbromoacetic acid ester was slowly added dropwise. After stirring for 1 hour, 100 g of pure water was precipitated to obtain a solid polymer. It was further dissolved in methanol and purified by ion exchange resin. This solution was dripped at pure water, and it vacuum-dried to obtain the silsesquioxane resin (polymer (x)) made into the objective of 4g of white powder. The structural formula is shown in [Chem 30]. The degree of dispersion of the polymer (x) was 1.14. In addition, the ratio of each structural unit was [i]: [ii] = 80: 20 (molar ratio), respectively.

[화 29][Tue 29]

Figure 112007016187352-pat00025
Figure 112007016187352-pat00025

[화 30][Tue 30]

Figure 112007016187352-pat00026
Figure 112007016187352-pat00026

실시예 1Example 1

합성예 1 에서 얻어진 폴리머(x) 4g 을 75.9g 의 락트산에틸에 용해하고, 0.12g 의 트리페닐술포늄노나프레이트 및 0.008g 의 트리-n-펜틸아민을 첨가하여 포지티브형 레지스트 조성물을 조제하였다.4 g of polymer (x) obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 75.9 g of ethyl lactate, and 0.12 g of triphenylsulfonium nonaphthalate and 0.008 g of tri-n-pentylamine were added to prepare a positive resist composition.

다음으로, 규소 기판 상에, 하부 레지스트 재료로서, m-크레졸과 p-크레졸과 포르말린을 옥살산 촉매로 축합하여 얻어진 노볼락 수지를 유기 용제에 용해한 용액을 스피너를 사용하여 도포하고, 250℃ 에서 90초간 베이크 처리하여 막두께 300nm 의 하부 레지스트층을 형성하였다.Next, on the silicon substrate, as a lower resist material, a solution obtained by dissolving a novolak resin obtained by condensing m-cresol, p-cresol, and formalin with an oxalic acid catalyst in an organic solvent was applied using a spinner, and then 90 degrees at 250 ° C. Bake treatment was performed for a second time to form a lower resist layer having a film thickness of 300 nm.

하부 레지스트층 상에, 먼저 얻어진 포지티브형 레지스트 조성물을 스피너를 사용하여 도포하고, 90℃ 에서 90초간 프리베이크 처리하여 건조시킴으로써, 막두께 100nm 의 상부 레지스트층을 형성하여 레지스트 적층체를 형성하였다.On the lower resist layer, the obtained positive resist composition was first applied using a spinner, prebaked at 90 ° C. for 90 seconds, and dried to form an upper resist layer having a thickness of 100 nm to form a resist laminate.

이어서, 그 상부 레지스트층에 대하여, ArF 노광 장치 NSR-S302 (니콘사 제조; Na (개구수)=0.60, σ=0.75) 에 의해, ArF 엑시머레이저 (193nm) 를, 바이너리 마스크 패턴을 통해 선택적으로 조사하였다.Subsequently, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively subjected to the upper resist layer by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation; Na (number of openings) = 0.60, σ = 0.75) through a binary mask pattern. Investigate.

그리고, 90℃, 90초간의 조건으로 PEB 처리하고, 다시 23℃ 에서 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액으로 60초간 현상 처리함으로써, 직사각형성이 높은, 120nm 의 라인 앤드 스페이스 (L&S) 패턴 (I) 을 얻었다.Then, the PEB treatment was carried out at 90 ° C. for 90 seconds, and further developed at 23 ° C. for 60 seconds with an aqueous 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide solution to form a 120 nm line and space (L & S) pattern having a high rectangularity ( I) was obtained.

이 L&S 패턴 (I) 에 대하여, 고진공 RIE 장치 (토쿄오카 공업사 제조) 를 사용하여 산소 플라즈마에 의한 건식 에칭을 하여 하부 레지스트층에 L&S 패턴 (II) 을 형성하였다.The L & S pattern (I) was subjected to dry etching using an oxygen plasma using a high vacuum RIE apparatus (manufactured by Tokyo Oka Industry Co., Ltd.) to form the L & S pattern (II) on the lower resist layer.

얻어진 L&S 패턴 (II) 은 120nm 치수의, 수직성이 높은 것이었다.The obtained L & S pattern (II) was a perpendicular | vertical thing with a 120 nm dimension.

탈가스 발생의 시험으로서, 상기 조제한 포지티브형 레지스트 조성물을 규소 웨이퍼 상에 막두께 2.0μm 로 도포하여 레지스트막을 형성하였다. 이어서, 가스 포집관을 구비한 노광 장치를 이용하여 193nm 의 파장광을 1000mJ/㎠ 로 10000 쇼트 조사하고, 그 때에 발생한 가스를 질소 기류에 흘리면서 포집하였다. 그 포집한 가스를 GC-MS 로 분석한 바, 유기 규소계의 가스는 검출되지 않았다. 또한, 산해리성 용해 억제기가 해리하였을 때나 레지스트 용매로부터 발생하는 유기 비규소계 가스는 약 150ng 검출되었다.As a test for degassing, the prepared positive resist composition was applied on a silicon wafer at a film thickness of 2.0 m to form a resist film. Subsequently, 10000 shots of 193 nm wavelength light were irradiated at 1000 mJ / cm <2> using the exposure apparatus provided with the gas collection tube, and the gas produced at that time was collected, flowing in the nitrogen stream. When the collected gas was analyzed by GC-MS, the gas of the organosilicon system was not detected. In addition, about 150 ng of organic non-silicon-based gas generated when the acid dissociable, dissolution inhibiting group was dissociated or from the resist solvent was detected.

또한, 합성예 1 에서 얻어진 폴리머 (x) 의 투과성을 다음과 같이 하여 측정 하였다. 폴리머 (x) 를 유기 용매에 용해하고, 불화마그네슘 웨이퍼 상에, 건조 후의 막두께가 0.1μm 가 되도록 도포하였다. 이 도포막을 건조시켜 수지막을 형성한 후, 파장 193nm 와 157nm 의 각 빛에 대한 투명성 (흡수 계수) 을 진공 자외 분광 광도계 (닛폰 분광 주식회사 제) 를 사용하여 측정하였다.In addition, the permeability of the polymer (x) obtained in the synthesis example 1 was measured as follows. The polymer (x) was dissolved in an organic solvent and coated on a magnesium fluoride wafer so that the film thickness after drying might be 0.1 μm. After drying this coating film and forming a resin film, transparency (absorption coefficient) with respect to each light of wavelength 193nm and 157nm was measured using the vacuum ultraviolet spectrophotometer (made by Nippon Spectrophotometer, Inc.).

그 결과, 157nm 에 대하여는 3.003abs/μm, 193nm 에 대하여는 0.0879abs/μm 이었다.As a result, it was 3.003abs / micrometer for 157nm, and 0.0879abs / micrometer for 193nm.

합성예 2Synthesis Example 2

합성예 1 에 있어서, 2-메틸-2-아다만틸브로모아세트산에스테르를 2-에틸-2-아다만틸브로모아세트산에스테르로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 하여, 합성예 1 에서 얻어진 폴리머 (x) 의 2-메틸-2-아다만틸기가 2-에틸-2-아다만틸기로 된 폴리머 (x1) 를 얻었다.In the synthesis example 1, it carried out similarly to the synthesis example 1 except having changed 2-methyl- 2-adamantyl bromoacetic acid ester into 2-ethyl- 2-adamantyl bromoacetic acid ester, The polymer (x1) in which the 2-methyl-2-adamantyl group of the obtained polymer (x) was 2-ethyl-2-adamantyl group was obtained.

실시예 2Example 2

실시예 1 에 있어서, 합성예 1 에서 얻어진 폴리머 (x) 를 합성예 2 에서 얻은 폴리머 (x1) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 포지티브형 레지스트 조성물을 조제하였다. 이어서, 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 적층체를 형성하였다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 패턴을 형성한 바, 직사각형성이 높은, 120nm 의 라인 앤드 스페이스 (L&S) 패턴 (I) 을 얻고, 하부 레지스트층에 있어서도 마찬가지로 120nm 의 라인 앤드 스페이스 L&S 패턴 (II) 를 형성하였다.In Example 1, except having changed the polymer (x) obtained by the synthesis example 1 into the polymer (x1) obtained by the synthesis example 2, it carried out similarly to Example 1, and prepared the positive resist composition. Next, in the same manner as in Example 1, a resist laminate was formed. In addition, when the resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, a 120-nm line-and-space (L & S) pattern (I) having a high rectangularity was obtained, and a 120-nm line-and-space L & S pattern ( II) was formed.

합성예 3Synthesis Example 3

합성예 1 에 있어서, 헥사플루오로이소프로판올노르보르넨 20.0g 을 퍼플루오로이소펜타놀노르보르넨 12g 으로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 하여 백색 투명한 [화 31] 로 나타내는 구조식의 폴리머 (x2) 를 얻었다.Polymer of Structural Formula shown in Synthesis Example 1 as white transparent [Formula 31] except that 20.0 g of hexafluoroisopropanol norbornene was changed to 12 g of perfluoroisopentanol norbornene in Synthesis Example 1 x2) was obtained.

[화 31][Tue 31]

Figure 112007016187352-pat00027
Figure 112007016187352-pat00027

실시예 3Example 3

합성예 1 에서 얻어진 폴리머 (x) 를 합성예 3 에서 얻은 폴리머 (X2) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 포지티브형 레지스트 조성물을 조제하였다. 이어서, 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 적층체를 형성하였다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 패턴을 형성한 바, 직사각형성이 높 은, 120nm 의 라인 앤드 스페이스 (L&S) 패턴 (I) 을 얻고, 하부 레지스트층에 있어서도 마찬가지로 120nm 의 라인 앤드 스페이스 L&S 패턴 (II) 를 형성하였다.A positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymer (x) obtained in Synthesis Example 1 was changed to the polymer (X2) obtained in Synthesis Example 3. Next, in the same manner as in Example 1, a resist laminate was formed. In addition, when the resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, a 120 nm line-and-space (L & S) pattern (I) having a high rectangularity was obtained, and a line-and-space L & S pattern of 120 nm was similarly applied to the lower resist layer. (II) was formed.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1 의 폴리머 (x) 대신에, [화 32] 에 나타내는 구조식의 폴리머 (합성예 3 의 폴리머에 있어서, 산해리성 용해 억제기를 2-메틸-2-아다만틸기에서 1-에톡시에틸기로 변경한 것) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 패턴을 형성하였다.Instead of the polymer (x) of Example 1, the polymer of the structural formula shown in [Formula 32] (in the polymer of Synthesis Example 3, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is a 2-methyl-2-adamantyl group to a 1-ethoxyethyl group). The resist pattern was formed like Example 1 except having changed).

그 결과, 상부 레지스트층은 140nm 까지밖에 해상되지 않았다. 또한, 실시예 1 에서의 탈가스의 시험과 동일한 측정을 실시한 바, 산해리성 용해 억제기가 해리하였을 때나 레지스트 용매로부터 발생되는 유기 비규소계 가스는 약 600mg 검출되었다.As a result, the upper resist layer was resolved only up to 140 nm. Moreover, when the same measurement as the test of the degassing in Example 1 was performed, about 600 mg of organic non-silicon gas which was generate | occur | produced when an acid dissociable, dissolution inhibiting group dissociated, or from a resist solvent was detected.

[화 32][Tue 32]

Figure 112007016187352-pat00028
Figure 112007016187352-pat00028

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1 의 포지티브형 레지스트 조성물 대신에, 일본 공개특허공보 평6-202338호 (또는 EP0599762) 의 실시예 4 에 기재된 폴리-[p-히드록시벤질실세스퀴옥산-코-p-메톡시벤질실세스퀴옥산-코-p-(1-나프토퀴논-2-디아지드-4-술포닐옥시)-벤질실세스퀴옥산] 의 프로필렌글리콜모노메틸에테르 용액으로 이루어지는 레지스트 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 패턴을 형성하였다.Instead of the positive resist composition of Example 1, poly- [p-hydroxybenzylsilsesquioxane-co-p-methoxybenzyl described in Example 4 of JP-A-6-202338 (or EP0599762). It is implemented except using the resist composition which consists of a propylene glycol monomethyl ether solution of silsesquioxane-co-p- (1-naphthoquinone-2- diazide-4-sulfonyloxy) -benzyl silsesquioxane] In the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed.

그 결과, 상부 레지스트층에 형성된 L&S 패턴 (I) 은 직사각형성이 낮은 둥그스름한 것이고, 한계 해상도도 180nm 에 그쳤다. 또한, L&S 패턴 (I) 과, 하부 레지스트층의 L&S 패턴 (II) 의 치수가 상이하였다. 하부 레지스트에 전사할 수 없었다.As a result, the L & S pattern (I) formed in the upper resist layer was round with low rectangularity, and the limit resolution was only 180 nm. In addition, the dimensions of the L & S pattern (I) and the L & S pattern (II) of the lower resist layer were different. Could not transfer to lower resist.

실시예 4Example 4

하기 (A) 성분, (B) 성분, 유기 용제 성분 및 쿠엔처 성분을 혼합 용해하여 포지티브형 레지스트 조성물을 조정하였다.The following (A) component, (B) component, the organic solvent component, and the quencher component were mixed and dissolved, and the positive resist composition was adjusted.

(A) 성분으로서, 합성예 1 에서 얻어진 폴리머 (x) 85질량부, [화 33] 에 나타낸 3종의 구성 단위로 이루어지는 메타크릴산에스테르·아크릴산에스테르의 공중합체 15질량부의 혼합 수지를 사용하였다. 그 공중합체의 각 구성 단위 p, q, r 의 비는 p=50몰%, q=30몰%, r=20몰% 이고, 그 질량 평균 분자량은 10000 이었다.As the component (A), 85 parts by mass of a polymer (x) obtained in Synthesis Example 1 and a mixed resin of 15 parts by mass of a copolymer of methacrylic acid ester and acrylic acid ester composed of the three types of structural units shown in Fig. 33 were used. . The ratio of each structural unit p, q, and r of this copolymer was p = 50 mol%, q = 30 mol%, r = 20 mol%, and the mass mean molecular weight was 10000.

*[화 33]* [Tue 33]

Figure 112007016187352-pat00029
Figure 112007016187352-pat00029

(B) 성분으로서는 트리페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트 3질량부를 사용하였다.As the component (B), 3 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate was used.

유기 용제 성분으로서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트와 락트산에틸의 혼합 용매 1900질량부 (질량비 6:4) 의 혼합 용제를 사용하였다.As an organic solvent component, the mixed solvent of 1900 mass parts (mass ratio 6: 4) of the mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate was used.

쿠엔처 성분으로서, 트리에탄올아민 0.25질량부를 사용하였다.As the quencher component, 0.25 parts by mass of triethanolamine was used.

다음으로, 상기에서 얻어진 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 형성한 하부 레지스트층 상에, 프리베이크 온도를 100℃ 로 변경하고, 상층 레지스트층의 막두께를 150nm 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 상부 레지스트층을 형성하여 레지스트 적층체를 형성하였다.Next, on the lower resist layer formed in the same manner as in Example 1 using the positive resist composition obtained above, the prebaking temperature was changed to 100 ° C., and the film thickness of the upper resist layer was changed to 150 nm. Except for the above, the upper resist layer was formed in the same manner as in Example 1 to form a resist laminate.

이어서, 실시예 1 에 있어서, 마스크를 바이너리 마스크로부터 하프톤 마스크로 변경하고, 노광 후 가열 온도는 90℃ 그대로, 또한 현상 후의 레지스트 패턴에 대하여, 100℃ 에서 60초간의 포스트 베이크를 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 레지스트 패턴을 형성하였다.Subsequently, in Example 1, the mask was changed from a binary mask to a halftone mask, and the post-exposure heating temperature was maintained at 90 ° C., except that post-baking was performed at 100 ° C. for 60 seconds for the developed resist pattern. In the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed.

이렇게 하여 얻어진 120nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 레지스트 패턴을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰한 바, 직사각형이 양호한 패턴이었다. 또한 그 때의 감도 (Eth) 는 28.61mJ/㎠ 이었다. 또한, 120nm 의 라인 패턴이 ±10% 내의 범위에서 얻어지는 노광 여유도는 10.05% 로 양호하였다. 또한 120nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 로 얻어지는 초점 심도폭은 0.6μm 로 충분하였다. 또한, 한계 해상도는 110nm 이었다.The resist pattern which becomes 120-nm line and space of 1: 1 obtained by this was observed with the scanning electron microscope (SEM), and the rectangle was a favorable pattern. Moreover, the sensitivity (Eth) at that time was 28.61 mJ / cm <2>. Moreover, the exposure margin obtained in the range whose 120-nm line pattern is +/- 10% was favorable at 10.05%. In addition, the depth of focus obtained with a line-and-space of 120 nm in a 1: 1 ratio of 0.6 µm was sufficient. In addition, the limit resolution was 110 nm.

실시예 5 (이머전 노광)Example 5 (immersion exposure)

실시예 4 에서 얻은 포지티브형 레지스트 조성물에 있어서, 트리에탄올아민을 0.38질량부로 변경한 것 이외에는 실시예 4 와 동일하게 하여 포지티브형 레지스트 조성물을 얻었다.In the positive resist composition obtained in Example 4, a positive resist composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that triethanolamine was changed to 0.38 parts by mass.

다음으로, 상기에서 얻어진 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 형성한 하부 레지스트층 상에, 프리베이크 온도를 110℃ 로 변경하고, 상층 레지스트층의 막두께를 150nm 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 상부 레지스트층을 형성하여 레지스트 적층체를 형성하였다.Next, on the lower resist layer formed in the same manner as Example 1 using the positive resist composition obtained above, the prebaking temperature was changed to 110 degreeC, and the film thickness of the upper resist layer was changed to 150 nm. Except for the above, the upper resist layer was formed in the same manner as in Example 1 to form a resist laminate.

다음으로, 위치 시프트 마스크 패턴을 통해, 노광 장치 NSR-S302B (니콘사 제조, Na (개구수)=0.60, 2/3 윤대) 에 의해, ArF 엑시머레이저 (193nm) 를 사용하여 선택적으로 조사하였다. 그리고, 침지 노광 처리로서, 그 노광 후의 레지스트층을 형성한 규소 웨이퍼를 회전시키면서, 23℃ 에서 순수를 5분간 계속 적하하였다.Next, it selectively irradiated using the ArF excimer laser (193 nm) with exposure apparatus NSR-S302B (made by Nikon Corporation, Na (number of openings) = 0.60, 2/3 ring zone) through the position shift mask pattern. And pure water was continuously dripped at 23 degreeC for 5 minutes, rotating the silicon wafer which formed the resist layer after the exposure as an immersion exposure process.

다음으로 90℃, 90초간의 조건으로 PEB 처리하고, 다시 23℃ 에서 알칼리 현상액으로 60초간 현상하였다. 알칼리 현상액으로서는 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 사용하였다.Next, PEB treatment was carried out on the conditions of 90 degreeC and 90 second, and it developed further with alkali developing solution at 23 degreeC for 60 second. As an alkaline developer, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used.

이렇게 하여 얻어진 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 레지스트 패턴을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰하고, 또한 그 때의 감도 (Eth) 를 구하였다.Thus, the resist pattern which becomes 130 nm line and space of 1: 1 was observed with the scanning electron microscope (SEM), and the sensitivity (Eth) at that time was calculated | required.

본 실시예의 포지티브형 레지스트 조성물에 있어서는 Eth 는 17.0mJ/㎠ 이었다. 이것을 X2 로 한다. 또한, 레지스트 패턴은 표면 거칠음은 보이지 않고 양호한 것이었다.In the positive resist composition of this example, Eth was 17.0 mJ / cm 2. Let this be X2. In addition, the resist pattern was satisfactory without showing surface roughness.

한편, 본 실시예의 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여, 상기 침지 노광 처리를 행하지 않고, 종래 행해지고 있는 공기 중에서의 노광 방법 (통상 노광) 으로 레지스트 패턴을 형성한 바, Eth 는 18.0mJ/㎠ 이었다. 이것을, X1 로 한 다.On the other hand, Eth was 18.0 mJ / cm <2> when the resist pattern was formed by the exposure method (normal exposure) in the air currently performed, without performing the said immersion exposure process using the positive resist composition of a present Example. Let this be X1.

이어서, [(X2/X1)-1]×100 의 식으로부터, 그 절대치를 구한 바, 5.56 이었다. 통상 노광의 감도에 대한 침지 노광 처리의 감도비를 구한 바(17.0/18.0), 0.94 이었다. 또한, 레지스트 패턴은 표면 거칠음은 보이지 않고, 양호한 것이었다.Then, the absolute value was calculated | required from the formula of [(X2 / X1) -1] x100, and it was 5.56. It was 0.94 when the sensitivity ratio of the immersion exposure process with respect to the sensitivity of normal exposure was calculated | required. Moreover, the surface roughness was not seen, and the resist pattern was favorable.

합성예 4Synthesis Example 4

헥사플루오로이소프로판올노르보르넨 20.0g, 20질량% 염화백금산의 이소프로판올 용액 0.02g, 테트라히드로푸란 30g 을 200ml 플라스크에 따라 넣고, 70℃ 까지 가열 교반하였다. 그 후, 그 용액에 테트라클로로실란 9.2g 을 15분에 걸쳐 적하하였다. 5시간 교반한 후, 증류하여 헥사플루오로이소프로판올노르보르닐트리클로로실란 ([화 29] 의 Si 함유 모노머) 15g 을 얻었다.20.0 g of hexafluoroisopropanol norbornene, 0.02 g of isopropanol solution of 20 mass% chloroplatinic acid, and 30 g of tetrahydrofuran were poured into a 200 ml flask, and the mixture was heated and stirred to 70 ° C. Then, 9.2 g of tetrachlorosilane was dripped at the solution over 15 minutes. After stirring for 5 hours, it distilled and obtained 15 g of hexafluoroisopropanol norbornyl trichlorosilane (Si containing monomer of [Formula 29]).

이어서 얻어진 그 Si 함유 모노머 10g, 메틸트리메톡시실란 1.36g (화학식 [34] 의 Si 함유 모노머), 톨루엔 10g, 메틸이소부틸케톤 10g, 수산화칼륨 1.0g 및 물 5g 을 200ml 플라스크에 따라 넣고 1시간 교반하였다. 그 후, 메틸이소부틸케톤으로 희석하여 pH 가 8 이하가 되도록 0.1 규정 염산으로 세정하였다. 이어서, 얻어진 용액을 여과하여 200℃ 에서 12시간 교반하여 질량 평균 분자량 7700 의 폴리머를 얻었다. 냉각 후 테트라히드로푸란을 30g 첨가하여 1시간 교반하였다. 그 용액을 순수에 적하하고, 석출물을 여과하여 모아, 진공 건조시켜 8g 의 백색 분말의 실세스퀴옥산 폴리머를 얻었다.Subsequently, 10 g of the Si-containing monomer, 1.36 g of methyltrimethoxysilane (Si-containing monomer of [34]), 10 g of toluene, 10 g of methyl isobutyl ketone, 1.0 g of potassium hydroxide, and 5 g of water were added to a 200 ml flask for 1 hour. Stirred. Thereafter, the mixture was diluted with methyl isobutyl ketone and washed with 0.1 N hydrochloric acid so that the pH was 8 or less. Subsequently, the obtained solution was filtered and stirred at 200 degreeC for 12 hours, and the polymer of the mass mean molecular weight 7700 was obtained. After cooling, 30 g of tetrahydrofuran was added, followed by stirring for 1 hour. The solution was added dropwise to pure water, and the precipitates were collected by filtration and dried in vacuo to obtain 8 g of a white powdery silsesquioxane polymer.

[화 34][Tue 34]

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Figure 112007016187352-pat00030
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Figure 112007016187352-pat00030

이렇게 하여 얻어진 폴리머 5g, 테트라히드로푸란 10g, 수산화 나트륨 3g 을 100ml 플라스크에 따라 넣고, 2-메틸-2-아다만틸브로모아세트산에스테르 3g 을 천천히 적하하였다. 1시간 교반 후, 100g 의 순수에 석출시켜 고형의 폴리머를 얻었다. 또한 그것을 메탄올에 용해하여 이온 교환 수지로 정제하였다. 그 용액을 순수에 적하하여 진공 건조시켜 백색 분말 4g 의 목적으로 하는 실세스퀴옥산 수지 (폴리머 (x3)) 를 얻었다. 그 구조식을 [화 35] 에 나타낸다. 폴리머 (x3) 의 분산도는 1.93 이었다. 또한, 각 구성 단위의 비율은 [i]:[ii]:[iii]=60:10:30 (몰비) 이었다.Thus obtained 5 g of the polymer, 10 g of tetrahydrofuran and 3 g of sodium hydroxide were poured into a 100 ml flask, and 3 g of 2-methyl-2-adamantylbromoacetic acid ester was slowly added dropwise. After stirring for 1 hour, 100 g of pure water was precipitated to obtain a solid polymer. It was further dissolved in methanol and purified by ion exchange resin. The solution was dripped in pure water, and it dried in vacuum and obtained the silsesquioxane resin (polymer (x3)) made into the objective of 4g of white powder. The structural formula is shown in Fig. 35. The degree of dispersion of the polymer (x3) was 1.93. In addition, the ratio of each structural unit was [i]: [ii]: [iii] = 60: 10: 30 (molar ratio).

[화 35][Tue 35]

Figure 112007016187352-pat00031
Figure 112007016187352-pat00031

실시예 6Example 6

하기 (A) 성분, (B) 성분, 쿠엔처로서의 아민 성분, 쿠엔처로서의 유기 카르복시산 성분을 혼합 용해하여 포지티브형 레지스트 조성물을 조정하였다.The following (A) component, (B) component, the amine component as a quencher, and the organic carboxylic acid component as a quencher were mixed-dissolved and the positive resist composition was adjusted.

(A) 성분으로서, 합성예 3 에서 얻어진 폴리머 (X3) 85질량부, [화 36] 에 나타낸 3종의 구성 단위로 이루어지는 메타크릴산에스테르·아크릴산에스테르의 공중합체 15질량부의 혼합 수지를 사용하였다. 그 공중합체의 각 구성 단위 s, t, u 의 비는 s=40몰%, t=40몰%, u=20몰% 이고, 그 질량 평균 분자량은 10000 이었다.As the component (A), 85 parts by mass of a polymer (X3) obtained in Synthesis Example 3 and a mixed resin of 15 parts by mass of a copolymer of methacrylic acid ester and acrylic acid ester composed of the three types of structural units shown in Fig. 36 were used. . The ratio of each structural unit s, t, u of this copolymer was s = 40 mol%, t = 40 mol%, u = 20 mol%, and the mass average molecular weight was 10000.

[화 36][Tue 36]

Figure 112007016187352-pat00032
Figure 112007016187352-pat00032

(B) 성분으로서는 트리페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트 2.4질량부를 사용하였다.As the component (B), 2.4 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate was used.

유기 용제 성분으로서는 락트산에틸과 γ-부티로락톤의 혼합 용매 1900질량부 (질량비 8:2) 의 혼합 용제를 사용하였다.As an organic solvent component, the mixed solvent of 1900 mass parts (mass ratio 8: 2) of the mixed solvent of ethyl lactate and (gamma) -butyrolactone was used.

쿠엔처로서의 아민 성분으로서는 트리에탄올아민 0.27질량부를 사용하였다.As an amine component as a quencher, 0.27 mass parts of triethanolamines were used.

쿠엔처로서의 유기 카르복시산 성분으로서 살리실산 0.26질량부를 사용하였다.0.26 mass part of salicylic acid was used as an organic carboxylic acid component as a quencher.

다음으로, 유기계 반사 방지막 조성물 「AR-19」 (상품명, Shipley 사 제조) 를, 스피너를 사용하여 규소 웨이퍼 상에 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃, 60초간 소성하여 건조시킴으로써, 막두께 82nm 의 유기계 반사 방지막을 형성하였다. 스피너를 사용하여 이 반사 방지막 상에 상기 포지티브형 레지스트 조성물을 도포하고, 핫플레이트 상에서 95℃, 60초간 프리베이크하여 건조시킴으로써, 반사 방지막 상에 막두께 150nm 의 레지스트층을 형성하였다.Next, an organic antireflection film composition "AR-19" (trade name, manufactured by Shipley) was applied onto the silicon wafer using a spinner, fired at 215 ° C for 60 seconds on a hot plate, and dried to form an organic system having a film thickness of 82 nm. An antireflection film was formed. The positive resist composition was apply | coated on this anti-reflective film using the spinner, prebaked at 95 degreeC for 60 second on a hotplate, and dried, and the resist layer of 150 nm in thickness was formed on the anti-reflective film.

다음으로, 마스크 패턴을 통해, 노광 장치 NSR-S302B (니콘사 제조, Na (개구수)=0.60, 2/3 윤대) 에 의해, 위상 시프트 마스크를 통해 ArF 엑시머레이저 (193nm) 를 사용하여 선택적으로 조사하였다. 다음으로 90℃, 60초간의 조건으로 PEB 처리하고, 다시 23℃ 에서 알칼리 현상액으로 60초간 현상하였다. 알칼리 현상액으로서는 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 사용하였다.Next, using an ArF excimer laser (193 nm) through a phase shift mask, the exposure apparatus NSR-S302B (made by Nikon Corporation, Na (number of openings) = 0.60, 2/3 wheels | bands) through a mask pattern was then selectively used. Investigate. Next, PEB treatment was carried out under the conditions of 90 ° C. and 60 seconds, and further developed at 23 ° C. for 60 seconds with an alkaline developer. As an alkaline developer, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used.

이렇게 하여 얻어진 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 레지스트 패턴을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰한 바, 직사각형이 양호한 패턴이었다. 또한 그 때의 감도 (Eth) 는 24.0mJ/㎠ 이었다. 또한, 130nm 의 라인 패턴이 ±10% 내의 범위에서 얻어지는 노광 여유도는 13.31% 로 양호하였다. 또한 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 로 얻어지는 초점 심도폭은 0.6μm 로 충분하였다. 또한, 한계 해상도는 110nm 이었다.In this way, when the resist pattern which becomes 130 nm of line and space obtained by 1: 1 was observed with the scanning electron microscope (SEM), the rectangle was a favorable pattern. Moreover, the sensitivity (Eth) at that time was 24.0 mJ / cm <2>. Moreover, the exposure margin obtained in the range whose 130-nm line pattern is +/- 10% was favorable at 13.31%. In addition, the depth of focus obtained with a line-and-space of 130 nm in a 1: 1 ratio of 0.6 µm was sufficient. In addition, the limit resolution was 110 nm.

실시예 7 (이머전 노광)Example 7 (immersion exposure)

실시예 6 에서 제조한 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여 침지 노광 처리를 하였다.Immersion exposure treatment was performed using the positive resist composition prepared in Example 6.

우선, 유기계 반사 방지막 조성물 「AR-19」 (상품명, Shipley 사 제조) 를, 스피너를 사용하여 규소 웨이퍼 상에 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃, 60초간 소성하여 건조시킴으로써, 막두께 82nm 의 유기계 반사 방지막을 형성하였다. 스피너를 사용하여 반사 방지막 상에 포지티브형 레지스트 조성물을 도포하고, 핫플레이트 상에서 95℃, 60초간 프리베이크하여 건조시킴으로써, 반사 방지막 상에 막두께 150nm 의 레지스트층을 형성하였다.First, an organic antireflection film composition "AR-19" (trade name, manufactured by Shipley) was applied onto a silicon wafer using a spinner, baked at 215 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried to form an organic reflection having a film thickness of 82 nm. A protective film was formed. A positive resist composition was applied onto the antireflection film using a spinner, prebaked at 95 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried to form a resist layer having a thickness of 150 nm on the antireflection film.

다음으로, 마스크 패턴을 통해, 노광 장치 NSR-S302B (니콘사 제조, Na (개구수)=0.60, 2/3 윤대) 에 의해, 하프톤 위상 시프트 마스크를 통해 ArF 엑시머레이저 (193nm) 를 사용하여 선택적으로 조사하였다. 그리고, 모의적 침지 노광 처리로서, 그 노광 후의 레지스트층을 형성한 규소 웨이퍼를 2000rpm 으로 5초간, 이어서 500rpm 으로 115초간 회전시키면서, 23℃ 에서 순수를 2분간 계속 적하하였다.Next, using an ArF excimer laser (193 nm) through a halftone phase shift mask, the exposure apparatus NSR-S302B (made by Nikon Corporation, Na (number of openings) = 0.60, 2/3 ring zone) was used through a mask pattern. It was investigated selectively. As the simulated immersion lithography treatment, pure silicon was continuously added dropwise at 23 ° C. for 2 minutes while rotating the silicon wafer on which the resist layer after exposure was formed at 2000 rpm for 5 seconds and then at 500 rpm for 115 seconds.

다음으로 90℃, 60초간의 조건으로 PEB 처리하고, 다시 23℃ 에서 알칼리 현상액으로 60초간 현상하였다. 알칼리 현상액으로서는 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 사용하였다.Next, PEB treatment was carried out under the conditions of 90 ° C. and 60 seconds, and further developed at 23 ° C. for 60 seconds with an alkaline developer. As an alkaline developer, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used.

이렇게 하여 얻어진 130nm 의 라인 앤드 스페이스가 1:1 이 되는 레지스트 패턴을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰하고, 또한 그 때의 감도 (Eop) 를 구하였다.In this way, the resist pattern which becomes 130 nm line and space of 1: 1 was observed with the scanning electron microscope (SEM), and the sensitivity (Eop) at that time was calculated | required.

본 실시예의 포지티브형 레지스트 조성물에 있어서는 Eop 는 25.0mJ/㎠ 이었다. 이것을 X2 로 한다. 또한, 레지스트 패턴은 표면 거칠음, 팽윤 모두 보이지 않고, 양호한 것이었다.In the positive resist composition of the present Example, Eop was 25.0 mJ / cm <2>. Let this be X2. In addition, the resist pattern showed neither surface roughness nor swelling, and was favorable.

한편, 본 실시예에서 사용한 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여 상기 모의적 침지 노광 처리를 실시하지 않고, 종래 행해지고 있는 통상 노광의 리소그래피 공정, 즉 상기 모의적 침지 노광 처리를 실시하지 않는 것 이외에는 동일한 방법으로 레지스트 패턴을 형성한 실시예 6 에서는 Eop 는 24.0mJ/㎠ 이었다. 이것을 X1 로 한다.On the other hand, using the positive resist composition used in the present embodiment, the above-described immersion lithography treatment is not carried out, and the conventional method is performed in the same manner except that the lithography process of conventional exposure, that is, the mock immersion lithography treatment is not performed. In Example 6 in which a resist pattern was formed, Eop was 24.0 mJ / cm 2. Let this be X1.

이어서, [(X2/X1)-1]×100 의 식으로부터, 그 절대치를 구한 바, 4.16 이었다. 통상 노광의 감도에 대한 모의적 침지 노광 처리의 감도비를 구한 바 (25.0/24.0), 1.04 이었다. 또한, 이 패턴의 프로파일에 있어서는 표면 거칠음, 팽윤 모두 보이지 않는 양호한 것이었다. 또한, 130nm 의 라인 패턴이 ±10% 내의 범위에서 얻어지는 노광 여유도는 12.97% 로 양호하였다. 또한, 한계 해상도는 110nm 이었다.Then, the absolute value was calculated | required from the formula of [(X2 / X1) -1] x100, and it was 4.16. It was (25.0 / 24.0) and 1.04 when the sensitivity ratio of the simulated immersion exposure process with respect to the sensitivity of normal exposure was calculated | required. In addition, in the profile of this pattern, neither surface roughness nor swelling was favorable. Moreover, the exposure margin obtained in the range whose 130-nm line pattern is +/- 10% was favorable at 12.97%. In addition, the limit resolution was 110 nm.

실시예 8 (이머전 노광)Example 8 (immersion exposure)

하기 (A) 성분, (B) 성분, 쿠엔처로서의 아민 성분, 쿠엔처로서의 유기 카르복시산 성분을 혼합 용해하여 포지티브형 레지스트 조성물을 조정하였다.The following (A) component, (B) component, the amine component as a quencher, and the organic carboxylic acid component as a quencher were mixed-dissolved and the positive resist composition was adjusted.

(A) 성분으로서, 합성예 4 에서 얻어진 폴리머 (X3) 85질량부, [화 37] 에 나타낸 3종의 구성 단위로 이루어지는 메타크릴산에스테르·아크릴산에스테르의 공 중합체 15질량부의 혼합 수지를 사용하였다. 그 공중합체의 각 구성 단위 v, w, x 의 비는 v=40몰%, w=40몰%, x=20몰% 이고, 그 질량 평균 분자량은 10000 이었다.As the component (A), 85 parts by mass of a polymer (X3) obtained in Synthesis Example 4 and a mixed resin of 15 parts by mass of a copolymer of methacrylic acid ester and acrylic acid ester composed of three structural units shown in [Sec. 37] were used. . The ratio of each structural unit v, w, x of this copolymer was v = 40 mol%, w = 40 mol%, x = 20 mol%, and the mass average molecular weight was 10000.

[화 37][Tue 37]

Figure 112007016187352-pat00033
Figure 112007016187352-pat00033

(B) 성분으로서는 트리페닐술포늄노나플루오로부탄술포네이트 2.4질량부를 사용하였다.As the component (B), 2.4 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate was used.

유기 용제 성분으로서는 락트산에틸과 γ-부티로락톤의 혼합 용매 1150질량부 (질량비 8:2) 의 혼합 용제를 사용하였다.As an organic solvent component, the mixed solvent of 1150 mass parts (mass ratio 8: 2) of the mixed solvent of ethyl lactate and (gamma) -butyrolactone was used.

쿠엔처로서의 아민 성분으로서는 트리에탄올아민 0.27질량부를 사용하였다.As an amine component as a quencher, 0.27 mass parts of triethanolamines were used.

쿠엔처로서의 유기 카르복시산 성분으로서 살리실산 0.26질량부를 사용하였다.0.26 mass part of salicylic acid was used as an organic carboxylic acid component as a quencher.

다음으로, 유기계 반사 방지막 조성물 「AR-19」 (상품명, Shipley 사 제조) 를, 스피너를 사용하여 규소 웨이퍼 상에 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃, 60초간 소성하여 건조시킴으로써, 막두께 82nm 의 유기계 반사 방지막을 형성하였다. 스피너를 사용하여 이 반사 방지막 상에 상기 포지티브형 레지스트 조성물을 도포하고, 핫플레이트 상에서 95℃, 90초간 프리베이크하여 건조시킴으로써, 반사 방지막 상에 막두께 150nm 의 레지스트층을 형성하였다.Next, an organic antireflection film composition "AR-19" (trade name, manufactured by Shipley) was applied onto the silicon wafer using a spinner, fired at 215 ° C for 60 seconds on a hot plate, and dried to form an organic system having a film thickness of 82 nm. An antireflection film was formed. The positive resist composition was apply | coated on this anti-reflective film using the spinner, prebaked and dried for 90 second at 95 degreeC on the hotplate, and the resist layer of 150 nm of film thickness was formed on the anti-reflective film.

다음으로, 그 레지스트막 상에, 뎀남 S-10 (다이킨 공업사 제조) 및 사이톱 (아사히가라스사 제조) (혼합 중량비=1:5) 으로 이루어지는 혼합 수지를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시키고, 수지 농도를 2.5wt% 로 한 불소계 보호막 재료를 회전 도포하여 90℃ 에서 60초간 가열하여 막두께 37nm 의 보호막을 형성하였다.Next, on the resist film, a mixed resin composed of Demnam S-10 (manufactured by Daikin Industries Co., Ltd.) and Cytop (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) (mixed weight ratio = 1: 5) was dissolved in perfluorotributylamine, A fluorine-based protective film material having a resin concentration of 2.5 wt% was applied by rotary coating and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a film thickness of 37 nm.

그리고, 평가 시험 2 로서, 침지 노광은 니콘사 제작의 실험 장치를 사용하여, 프리즘과 물과 193nm 의 2개의 광속 간섭에 의한 실험 (2광속 간섭 실험) 을 하였다. 동일한 방법은 상기 비특허문헌 2 에도 개시되어 있고, 실험실 레벨로 간단하게 L&S 패턴이 얻어지는 방법으로서 공지이다.And as evaluation test 2, the immersion exposure performed the experiment (two-beam interference experiment) by the prism and water and two light beam interferences of 193 nm using the experimental apparatus made from Nikon Corporation. The same method is disclosed also in the said nonpatent literature 2, and it is well-known as a method of obtaining an L & S pattern simply at a laboratory level.

실시예 8 에 있어서의 침지 노광에 있어서는 보호막 상면과 프리즘 하면 사이에 침지 용매로서 수용매층을 형성하였다.In the immersion exposure in Example 8, an aqueous medium layer was formed as an immersion solvent between the upper surface of the protective film and the lower surface of the prism.

또, 노광량은 L&S 패턴이 안정적으로 얻어지는 노광량을 선택하였다. 다음으로, 90℃ 에서 90초간의 조건으로 PEB 처리하고, 보호막을 퍼플루오로(2-부틸테트라히드로푸란) 을 사용하여 제거하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일하게 현상 처리를 한 바, 65nm 의 라인 앤드 스페이스 (1:1) 가 얻어졌다. 그 패턴 형상은 직사각형성이 높은 것이었다.Moreover, the exposure amount selected the exposure amount from which an L & S pattern is obtained stably. Next, PEB treatment was performed at 90 degreeC for 90 second conditions, and the protective film was removed using perfluoro (2-butyltetrahydrofuran). Thereafter, development was conducted in the same manner as in Example 1, whereby a 65 nm line and space (1: 1) was obtained. The pattern shape was highly rectangular.

이들의 실시예 1∼3 과 비교예 1, 2 의 결과로부터, 상기 기술한 바와 같은 2층 레지스트법에 있어서, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물을 사용함으로써, 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선을 노광 광원으로서 사용한 경우이더라도, 탈가스 현상을 저감할 수 있고, 100nm 정도의 치수의 레지스트 패턴을 높은 애스펙트비로 형상 좋게 형성할 수 있는 것은 분명하다. 또한, 그 포지티브형 레지스트 조성물은 200nm 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투과성이 높아 높은 해상도를 갖는다.From the results of these Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, in the two-layer resist method as described above, by using a positive resist composition containing the silsesquioxane resin of the present invention, 200 nm or less Even when the high energy light and the electron beam are used as the exposure light source, it is clear that the degassing phenomenon can be reduced, and a resist pattern having a dimension of about 100 nm can be formed in a good aspect ratio with a high aspect ratio. In addition, the positive resist composition has high resolution having high transmittance to high energy light or electron beam of 200 nm or less and high resolution.

또한, 실시예 4 의 결과로부터, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지와 (메트)아크릴산에스테르 수지의 혼합 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물을 사용함으로써, 100nm 정도의 치수의 레지스트 패턴을 높은 애스펙트비로 형상 좋게, 나아가서는 노광 여유도나 초점 심도도 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 것은 분명하다.In addition, from the results of Example 4, by using a positive resist composition containing a mixed resin of the silsesquioxane resin and the (meth) acrylic acid ester resin of the present invention, a resist pattern having a dimension of about 100 nm was shaped at a high aspect ratio. It is clear that, furthermore, it is possible to form a resist pattern having excellent exposure margin and depth of focus.

또한, 실시예 6 의 결과로부터, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지와 (메트)아크 릴산에스테르 수지의 혼합 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물을 단층으로 사용하더라도, 100nm 정도의 치수의 레지스트 패턴을 형상 좋게, 나아가서는 노광 여유도나 초점 심도도 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 것은 분명하다.Moreover, even if the positive resist composition containing the mixed resin of the silsesquioxane resin and the (meth) acrylic acid ester resin of this invention is used for a single layer from the result of Example 6, the resist pattern of the dimension of about 100 nm is shaped. It is clear that, furthermore, it is possible to form a resist pattern having excellent exposure margin and depth of focus.

또한, 실시예 5, 7 및 8 의 침지 노광 결과로부터, 물 매체를 사용한 이머전 프로세스에도 본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물은 바람직함을 알 수 있다. 즉, 표면 거칠음이 없는 양호한 레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 또한 감도비가 통상 노광과 같은 정도로 물 매체의 악영향을 받지 않는 것을 알 수 있다. 또, 물 매체의 악영향을 받으면 레지스트 패턴에 표면 거칠음이 발생하거나, 상기 감도비가 10% 이상의 변화량이 된다.In addition, from the immersion exposure results of Examples 5, 7 and 8, it can be seen that the positive resist composition of the present invention is also preferable to an immersion process using a water medium. That is, it can be seen that a good resist pattern without surface roughness can be formed, and the sensitivity ratio is not adversely affected by the water medium to the same extent as in normal exposure. In addition, when the water medium is adversely affected, surface roughness occurs in the resist pattern or the sensitivity ratio is 10% or more.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실세스퀴옥산 수지, 그 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물, 그 포지티브형 레지스트 조성물을 사용한 적층체, 및 그 적층체를 사용한 레지스트 패턴 형성 방법에 의해, 탈가스 현상을 저감할 수 있고, 투명성이 높아 고해상성의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해, 이머전 리소그래피 프로세스에 바람직한 포지티브형 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법이 얻어진다.As explained above, by the silsesquioxane resin of this invention, the positive resist composition containing this silsesquioxane resin, the laminated body using this positive resist composition, and the resist pattern formation method using this laminated body The degassing phenomenon can be reduced, and high transparency can form a high resolution resist pattern. In addition, the present invention provides a positive resist composition and a method of forming a resist pattern suitable for an immersion lithography process.

본 발명은 레지스트 패턴의 형성에 이용할 수 있고, 산업상 매우 유용하다.The present invention can be used for forming a resist pattern and is very useful industrially.

Claims (18)

하기 일반식 [1] 및 [2]:The following general formulas [1] and [2]: [화 1][Tue 1]
Figure 112007016187352-pat00034
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[식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 포화 지방족 탄화수소기이고,[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group, R3 은 지방족의 단환 또는 다환식 기를 함유하는 탄화수소기로 이루어지는 산해리성 용해 억제기이고,R 3 is an acid dissociable, dissolution inhibiting group consisting of a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group, R4 는 수소원자, 또는 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이고,R 4 is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group, X 는 각각 독립적으로 적어도 1개의 수소 원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1∼8 의 알킬기이고,Each X is independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, m 은 1∼3 의 정수이다] 로 표현되는 구성 단위를 갖고, m is an integer of 1 to 3], 상기 일반식 [1] 및 [2] 로 표현되는 구성 단위의 합계에 대하여, 상기 일반식 [1] 로 표현되는 구성 단위의 비율이 5∼70몰% 인 것을 특징으로 하는 실세스퀴 옥산 수지.A silsesquioxane resin, wherein the ratio of the structural units represented by the general formula [1] is 5 to 70 mol% with respect to the sum of the structural units represented by the general formulas [1] and [2].
제 1 항에 있어서, 상기 R1 및 R2 가, 각각 독립적으로, 고리형의 포화 지방족 탄화수소기인 실세스퀴옥산 수지.The silsesquioxane resin according to claim 1, wherein R 1 and R 2 are each independently a cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group. 제 1 항에 있어서, 상기 R1 및 R2 가, 각각 독립적으로, 하기 식 [3]∼[8]:The method according to claim 1, wherein R 1 and R 2 are each independently the following formulas [3] to [8]: [화 2][Tue 2]
Figure 112007016187352-pat00035
Figure 112007016187352-pat00035
및 그들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 지환식 화합물로부터 수소원자를 2개 제거한 기인 실세스퀴옥산 수지.And silsesquioxane resins having two hydrogen atoms removed from an alicyclic compound selected from the group consisting of derivatives thereof.
제 1 항에 있어서, 상기 R3 이, 하기 식 [9]∼[13]:A compound according to claim 1, wherein R 3 is represented by the following formulas [9] to [13]: [화 3][Tue 3]
Figure 112007016187352-pat00036
Figure 112007016187352-pat00036
으로 이루어지는 군에서 선택되는 기인 실세스퀴옥산 수지.Silsesquioxane resin which is group chosen from the group which consists of these.
제 1 항에 있어서, 하기 일반식 [14] 및 [15]:A compound according to claim 1, wherein the general formulas [14] and [15] are: [화 4][Tue 4]
Figure 112007016187352-pat00037
Figure 112007016187352-pat00037
[식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 포화 지방족 탄화수소기이고, R5 는 저급 알킬기이고, n 은 1∼8 의 정수이다] 로 표현되는 구성 단위를 갖는 실세스퀴옥산 수지.Wherein R 1 and R 2 are each independently a linear, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group, R 5 is a lower alkyl group and n is an integer of 1 to 8; Silsesquioxane resin having a.
제 1 항에 있어서, 추가로 하기 일반식 [17]:A compound according to claim 1 further comprising the following general formula [17]: [화 5][Tue 5]
Figure 112007016187352-pat00038
Figure 112007016187352-pat00038
[식 중, R' 는 직쇄형 또는 분기형의 저급 알킬기를 나타낸다] 로 표현되는 구성 단위를 갖는 실세스퀴옥산 수지.In the formula, R 'represents a linear or branched lower alkyl group. Silsesquioxane resin having a structural unit represented by.
산의 작용에 의해 알칼리 가용성이 증대하는 수지 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산발생제 성분 (B) 를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물로서, 상기 (A) 성분이, 제 1 항에 기재된 실세스퀴옥산 수지 (A1) 을 함유하는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition containing the resin component (A) which increases alkali solubility by the action of an acid, and the acid generator component (B) which generates an acid by exposure, The said (A) component is a claim 1 The positive resist composition containing silsesquioxane resin (A1) of description. 제 7 항에 있어서, 상기 수지 성분 (A) 가 상기 실세스퀴옥산 수지 (A1) 과 (a1) 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 함유하는 수지 성분 (A2) 와의 혼합 수지인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The resin component (A2) according to claim 7, wherein the resin component (A) contains a structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester having the silsesquioxane resin (A1) and (a1) an acid dissociable, dissolution inhibiting group. It is mixed resin with, Positive type resist composition characterized by the above-mentioned. 제 8 항에 있어서, 상기 (A2) 성분이, (a2) 락톤 단위를 갖는 (메트)아크릴 산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive type resist composition according to claim 8, wherein the component (A2) has a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having a lactone unit (a2). 제 9 항에 있어서, 상기 (A2) 성분에 있어서의 상기 각 구성 단위 (a1) 및 (a2) 의 각각의 함유량이, (a1) 20∼60몰%, 및 (a2) 20∼60몰% 인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The content of each of the structural units (a1) and (a2) in the component (A2) is (a1) 20 to 60 mol%, and (a2) 20 to 60 mol%. A positive resist composition, characterized in that. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (A2) 성분이, (a3) 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The positive resist according to any one of claims 8 to 10, wherein the component (A2) has a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester having an alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group. Composition. 제 8 항에 있어서, 상기 (A2) 성분이, (a1) 산해리성 용해 억제기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위, (a2) 락톤 단위를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위, 및 (a3) 알코올성 수산기 함유 다환식 기를 갖는 (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 갖고, (A2) 성분에 있어서의 상기 각 구성 단위 (a1)∼(a3) 의 각각의 함유량이, (a1) 20∼60몰%, (a2) 20∼60몰%, 및 (a3) 5∼50몰% 인 것을 특징으로 하는 포지티브형 레지스트 조성물.The structural unit according to claim 8, wherein the component (A2) is derived from a (meth) acrylic acid ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, or a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having a (a2) lactone unit. , And (a3) a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester having an alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group, wherein the respective contents of the respective structural units (a1) to (a3) in the component (A2) are ( a1) 20-60 mol%, (a2) 20-60 mol%, and (a3) 5-50 mol% positive type resist composition characterized by the above-mentioned. 제 7 항에 있어서, 상기 (B) 성분이, 트리페닐술포늄염을 함유하는 포지티브 형 레지스트 조성물.The positive resist composition according to claim 7, wherein the component (B) contains a triphenylsulfonium salt. 지지체 상에 하부 레지스트층과 상부 레지스트층이 적층되어 있는 레지스트 적층체로서,A resist laminate in which a lower resist layer and an upper resist layer are laminated on a support, 상기 하부 레지스트층이, 알칼리 현상액에 대하여 불용성이고, 또한 건식 에칭할 수 있는 것이고,The lower resist layer is insoluble in the alkaline developer and dry-etchable; 상기 상부 레지스트층이, 제 7 항에 기재된 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레지스트 적층체.The said upper resist layer consists of a positive resist composition of Claim 7, The resist laminated body characterized by the above-mentioned. 제 14 항에 있어서, 상기 하부 레지스트층이, 산소 플라즈마에 의한 건식 에칭이 가능한 레지스트 적층체.The resist laminate according to claim 14, wherein the lower resist layer is dry-etched by oxygen plasma. 제 14 항에 있어서, 상기 하부 레지스트층이, 노볼락 수지, 아크릴 수지 및 가용성 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 레지스트 적층체.The resist laminate according to claim 14, wherein the lower resist layer contains at least one selected from the group consisting of novolak resins, acrylic resins, and soluble polyimides. 제 14 항에 기재된 레지스트 적층체에, 선택적으로 노광하고, 노광 후 가열 (PEB) 을 실시하고, 알칼리 현상하여 상기 상부 레지스트층에 레지스트 패턴 (I) 을 형성한 후, 그 레지스트 패턴 (I) 을 마스크로서 건식 에칭을 행하고, 상기 하부 레지스트층에 레지스트 패턴 (II) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패 턴 형성 방법.After selectively exposing to the resist laminated body of Claim 14, performing post-exposure heating (PEB), alkali-development, and forming the resist pattern (I) in the said upper resist layer, the resist pattern (I) is made into Dry etching is carried out as a mask, and a resist pattern (II) is formed in the lower resist layer. 제 17 항에 있어서, 상기 선택적으로 노광할 때, 노광광으로서 ArF 엑시머레이저를 사용하는 레지스트 패턴 형성 방법.18. The method of claim 17, wherein, when selectively exposed, an ArF excimer laser is used as exposure light.
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