WO2012046581A1 - Pattern forming method and radiation-sensitive resin composition - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to provide: a method for forming trench patterns and/or hole patterns, which is capable of forming patterns that minimize the occurrence of roughness on the upper patterned surface of a resist film, and that have excellent resolution, pattern size uniformity, cross-sectional shape, etc.; and a radiation-sensitive resin composition. The present invention is a method for forming trench patterns and/or hole patterns which includes, (1) a resist film forming step in which a radiation-sensitive resin composition is applied on a substrate, (2) an exposure step in which the resist film is exposed, and (3) a development step in which the exposed resist film is developed with a developing solution; said method being characterized in that the developing solution contains at least 80 mass % of an organic solvent, and the radiation-sensitive resin composition contains, [A] a polymer that includes a structural unit containing an acid dissociable group, and the polarity of which increases due to the effect of acid, [B] radiation-sensitive acid-generating body, and [C] an acid diffusion control body having a polar group.

Description

パターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物Pattern forming method and radiation-sensitive resin composition
 本発明は、パターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a pattern forming method and a radiation sensitive resin composition.
 半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なレジストパターンを形成することができるが、さらに微細なパターン形成が要求されている。 With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, miniaturization of resist patterns in the lithography process is required. At present, a fine resist pattern having a line width of about 90 nm can be formed by using, for example, an ArF excimer laser, but a finer pattern formation is required.
 さらに微細なパターン形成を可能にする手段としては、現像液にアルカリ水溶液よりも極性の低い有機溶媒を用いて解像性を高める技術が知られている(特開2000-199953号公報参照)。このように現像液として有機溶媒を用いる利点としては、アルカリ水溶液を用いてトレンチパターンやホールパターンを形成する場合と比較して、光学コントラストをより高くできることである。 As a means for enabling finer pattern formation, a technique for improving resolution by using an organic solvent having a polarity lower than that of an alkaline aqueous solution as a developer is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199953). As described above, an advantage of using an organic solvent as a developer is that the optical contrast can be increased as compared with the case where a trench pattern or a hole pattern is formed using an alkaline aqueous solution.
 しかし、現像液に有機溶媒を用いる現像プロセスにおいては、レジスト膜の露光部分で発生する酸が未露光部にまで拡散し、露光部と未露光部の溶解コントラストが不十分となるという不都合がある。そこで、レジスト膜の未露光領域における好ましくない化学反応を抑制するため酸拡散制御剤を配合することが行われているが、有機溶媒に対する難溶性が不十分であるために、酸拡散制御剤を配合してもパターン上部表面にラフネスが発生するという不都合が指摘されている。また、プレベーク(PB)時に、酸拡散制御剤の蒸散が起こり、トレンチパターンにおいてはT-トップ形状が、ホールパターンにおいてはミッシングコンタクトホールが発生したり、パターンサイズが不均一になるという不都合もある。 However, in the development process using an organic solvent as the developer, there is a disadvantage that the acid generated in the exposed part of the resist film diffuses to the unexposed part and the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part becomes insufficient. . Therefore, in order to suppress an undesirable chemical reaction in the unexposed region of the resist film, an acid diffusion control agent has been added, but since the poor solubility in organic solvents is insufficient, an acid diffusion control agent is used. It has been pointed out that even when blended, roughness occurs on the upper surface of the pattern. Also, during the pre-baking (PB), evaporation of the acid diffusion control agent occurs, and there is a disadvantage that the T-top shape is generated in the trench pattern, the missing contact hole is generated in the hole pattern, and the pattern size is not uniform. .
 特に、上記現像液に有機溶媒を用いるネガ型のレジストのトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法において、上記不都合を解決する最適な感放射線性樹脂組成物、使用する現像液、及びそれらの組み合わせは今日まで見出されていない。 In particular, in the method of forming a negative resist trench pattern and / or hole pattern using an organic solvent as the developer, an optimal radiation-sensitive resin composition that solves the above disadvantages, a developer to be used, and a combination thereof Has not been found to date.
国際公開第04/068242号パンフレットInternational Publication No. 04/068242 Pamphlet 特開2000-199953号公報JP 2000-199953 A
 本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的はリソグラフィー工程において、感度等の基本特性を満足すると共に、レジスト膜のパターン上部表面のラフネスを抑制し、解像性、パターンサイズ均一性、断面形状等に優れるトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法並びに感放射線性樹脂組成物を提供することである。 The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its purpose is to satisfy the basic characteristics such as sensitivity in the lithography process, and to suppress the roughness of the upper surface of the pattern of the resist film, thereby improving the resolution. Another object of the present invention is to provide a trench pattern and / or hole pattern forming method and a radiation-sensitive resin composition that are excellent in pattern size uniformity, cross-sectional shape, and the like.
 上記課題を解決するためになされた発明は、
 (1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
 (2)上記レジスト膜に露光する露光工程、及び
 (3)上記露光したレジスト膜を現像液により現像する現像工程
を含むトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法であって、
 上記現像液が有機溶媒を80質量%以上含有し、
 上記感放射線性樹脂組成物が、
 [A]酸解離性基を含む構造単位を有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、
 [B]感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)、及び
 [C]極性基を有する酸拡散制御体(以下、「[C]酸拡散制御体」ともいう。)
を含有することを特徴とするパターン形成方法である。
The invention made to solve the above problems is
(1) a resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition on a substrate;
(2) an exposure step of exposing the resist film; and (3) a trench pattern and / or hole pattern forming method including a development step of developing the exposed resist film with a developer,
The developer contains 80% by mass or more of an organic solvent,
The radiation sensitive resin composition is
[A] a polymer having a structural unit containing an acid dissociable group and having increased polarity by the action of an acid (hereinafter also referred to as “[A] polymer”),
[B] Radiation sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”), and [C] Acid diffusion controller having a polar group (hereinafter also referred to as “[C] acid diffusion controller”). .)
It is a pattern formation method characterized by containing.
 本発明のパターン形成方法によると、レジストパターン上部のラフネスの発生が抑制される。これは、当該形成方法に用いられる感放射線性樹脂組成物が含む[C]酸拡散制御体が極性基を有するため、レジスト膜露光部の有機現像液に対する溶媒耐性が増大するためと考えられる。また、[C]酸拡散制御体は極性基を介して樹脂や他の成分と相互作用し易いため、PB等の高温での処理工程において蒸散しにくい。そのため、当該パターン形成方法によると、レジスト膜の膜厚方向での[C]酸拡散制御体の濃度分布ができにくくなり、断面形状及びパターンサイズの均一性に優れるパターンを形成することができると考えられる。 According to the pattern forming method of the present invention, the occurrence of roughness at the top of the resist pattern is suppressed. This is presumably because the [C] acid diffusion controller contained in the radiation-sensitive resin composition used in the forming method has a polar group, so that the solvent resistance to the organic developer in the resist film exposed portion is increased. In addition, since the [C] acid diffusion controller is likely to interact with the resin and other components via the polar group, it is difficult to evaporate in a treatment process at a high temperature such as PB. Therefore, according to the pattern formation method, the concentration distribution of the [C] acid diffusion controller in the film thickness direction of the resist film is difficult to be formed, and a pattern having excellent cross-sectional shape and pattern size uniformity can be formed. Conceivable.
 [C]酸拡散制御体が、下記式(1)で表される含窒素化合物であることが好ましい。
(式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基又はアルコキシカルボニル基である。但し、R~Rの何れか2つが互いに結合し、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成していてもよい。但し、R、R、R又は上記ヘテロ環の水素原子の少なくとも1つは極性基で置換されている。)
[C] The acid diffusion controller is preferably a nitrogen-containing compound represented by the following formula (1).
(In the formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxycarbonyl group. it. However, although any two of R 1 ~ R 3 may be bonded to each other to form a hetero ring together with the nitrogen atom to which they are attached. However, R 1, R 2, R 3 or above At least one of the heterocyclic hydrogen atoms is substituted with a polar group.)
 [C]酸拡散制御体は、上記式(1)で表される含窒素化合物であると、適度な塩基性を有し、露光により酸発生剤から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を好適に制御することができる。さらに上記式(1)中のR、R、R又は上記ヘテロ環の水素原子の少なくとも1つは極性基で置換されているため、当該パターン形成方法によると、パターン形成時のレジスト膜表面のラフネスの発生が抑制されると共に、解像性、断面形状及びパターンサイズの均一性にもより優れる。 [C] When the acid diffusion controller is a nitrogen-containing compound represented by the above formula (1), the acid diffusion controller has an appropriate basicity and is suitable for the diffusion phenomenon of acid generated from the acid generator upon exposure in the resist film. Can be controlled. Furthermore, since at least one of R 1 , R 2 , R 3 in the formula (1) or the hydrogen atom of the heterocycle is substituted with a polar group, according to the pattern formation method, the resist film at the time of pattern formation The occurrence of surface roughness is suppressed, and the uniformity in resolution, cross-sectional shape, and pattern size is also excellent.
 上記極性基が、ヒドロキシ基又はカルボキシ基であることが好ましい。上記極性基がヒドロキシ基又はカルボキシ基であると、極性基を介して重合体中のラクトン基や極性基と相互作用をするため、PB中の蒸散を抑制することができる。その結果、当該パターン形成方法によると、レジスト膜表面のラフネスを抑制でき、解像性、断面形状及びパターンサイズの均一性により優れる。 The polar group is preferably a hydroxy group or a carboxy group. When the polar group is a hydroxy group or a carboxy group, it interacts with a lactone group or a polar group in the polymer via the polar group, so that transpiration in PB can be suppressed. As a result, according to the pattern forming method, the roughness of the resist film surface can be suppressed, and the uniformity in resolution, cross-sectional shape, and pattern size is excellent.
 上記R、R及びRの何れか1つは、下記式(2)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4~12のシクロアルキル基である。但し、R及びRが互いに結合し、それらが結合している炭素原子と共に炭素数4~12のシクロアルカンジイル基を形成していてもよい。*は窒素原子と結合する部位を示す。)
Any one of R 1 , R 2 and R 3 is preferably represented by the following formula (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(In Formula (2), R 4 , R 5 and R 6 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms. However, R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a cycloalkanediyl group having 4 to 12 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, * indicates a site bonded to a nitrogen atom. )
 上記R、R又はRが、上記式(2)で表される構造を有すると、[C]酸拡散制御剤と酸の親和性が向上するため、[B]感放射線性酸発生体から発生した酸を速やかに捕捉することができると考えられる。また、分子量が大きくなるため、PBの際にも蒸散しにくくなる。 Said R 1, R 2 or R 3 is, to have a structure represented by the above formula (2), in order to improve the affinity of [C] the acid diffusion controller and the acid, [B] a radiation-sensitive acid generator It is thought that the acid generated from the body can be quickly captured. Moreover, since molecular weight becomes large, it becomes difficult to evaporate also in the case of PB.
 [A]重合体の酸解離性基が、脂環式基を有することが好ましい。[A]重合体が脂環式基を有することで、レジスト膜のArFエキシマレーザー等に対する透明性を高くできるため、当該パターン形成方法によると、より解像性に優れたパターンを形成できる。 [A] The acid dissociable group of the polymer preferably has an alicyclic group. [A] Since the polymer has an alicyclic group, the resist film can be made highly transparent with respect to an ArF excimer laser or the like. Therefore, according to the pattern forming method, a pattern with higher resolution can be formed.
 上記(2)露光工程において複数回の露光を行うことが好ましい。そうすることで、当該パターン形成方法によると、解像度が高く、より微細なパターン形成が可能となる。 It is preferable to perform multiple exposures in the above (2) exposure step. By doing so, according to the pattern formation method, it is possible to form a finer pattern with higher resolution.
 本発明には、
 (1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
 (2)上記レジスト膜に露光する露光工程、及び
 (3)上記露光したレジスト膜を現像液により現像する現像工程
を含むトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法に用いられる感放射線性樹脂組成物であって、
 上記現像液が有機溶媒を80質量%以上含有し、
 上記感放射線性樹脂組成物が、
 [A]酸解離性基を含む構造単位を有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体、
 [B]感放射線性酸発生体、及び
 [C]極性基を有する酸拡散制御体
を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物も含まれる。
In the present invention,
(1) a resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition on a substrate;
(2) An exposure step of exposing the resist film, and (3) A radiation-sensitive resin composition used in a trench pattern and / or hole pattern forming method including a development step of developing the exposed resist film with a developer. Because
The developer contains 80% by mass or more of an organic solvent,
The radiation sensitive resin composition is
[A] a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group and having increased polarity by the action of an acid;
The radiation sensitive resin composition characterized by containing [B] a radiation sensitive acid generator, and [C] the acid diffusion control body which has a polar group is also contained.
 本発明のパターン形成方法によると、感度等の基本特性を満足すると共に、レジスト膜のパターン上部表面のラフネスの発生が抑制され、解像性、パターンサイズ均一性、断面形状等に優れるパターンの形成が可能となる。それにより、さらなる微細化が要求される半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造に十分対応することができる。 According to the pattern formation method of the present invention, the formation of a pattern that satisfies basic characteristics such as sensitivity and the occurrence of roughness on the upper surface of the resist film pattern and is excellent in resolution, pattern size uniformity, cross-sectional shape, etc. Is possible. Thereby, it is possible to sufficiently cope with various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices that require further miniaturization.
<トレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法>
 本発明は、(1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、(2)上記レジスト膜に露光する露光工程、及び(3)上記露光したレジスト膜を現像液により現像する現像工程を含むトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法であって、上記(3)現像工程における現像液が有機溶媒を80%以上含有し、上記感放射線性樹脂組成物が、[A]酸解離性基を含む構造単位を有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体、[B]感放射線性酸発生体、及び[C]極性基を有する酸拡散制御体を含有することを特徴とする。以下、各工程を詳述する。
<Method for forming trench pattern and / or hole pattern>
The present invention includes (1) a resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition on a substrate, (2) an exposure step of exposing the resist film, and (3) developing the exposed resist film with a developer. A method of forming a trench pattern and / or a hole pattern including a developing step, wherein the developer in the (3) developing step contains 80% or more of an organic solvent, and the radiation sensitive resin composition is [A] A polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group and having an increased polarity by the action of an acid, [B] a radiation-sensitive acid generator, and an acid diffusion controller having a [C] polar group It is characterized by. Hereinafter, each process is explained in full detail.
[工程(1)]
 本工程では、本発明に用いられる組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する。基板としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知の基板を使用できる。また、例えば特公平6-12452号公報や特開昭59-93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。
[Step (1)]
In this step, the composition used in the present invention is applied onto a substrate to form a resist film. As the substrate, for example, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448 may be formed on the substrate.
 塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚としては、通常0.01μm~1μmであり、0.01μm~0.5μmが好ましい。 Examples of the application method include spin coating, spin coating, roll coating, and the like. The thickness of the resist film to be formed is usually 0.01 μm to 1 μm, preferably 0.01 μm to 0.5 μm.
 当該組成物を塗布した後、必要に応じてPBによって塗膜中の溶媒を揮発させてもよい。PBの加熱条件としては、当該組成物の配合組成によって適宜選択されるが、通常30℃~200℃程度であり、50℃~150℃が好ましい。 After applying the composition, the solvent in the coating film may be volatilized by PB if necessary. The heating conditions for PB are appropriately selected depending on the composition of the composition, but are usually about 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
 環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するために、例えば特開平5-188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト層上に設けることもできる。さらに、レジスト層からの酸発生剤等の流出を防止するために、例えば特開2005-352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト層上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。 In order to prevent the influence of basic impurities contained in the ambient atmosphere, a protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-188598 can be provided on the resist layer. Further, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist layer, an immersion protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-352384 can be provided on the resist layer. These techniques can be used in combination.
[工程(2)]
 本工程では、工程(1)で形成したレジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスク、及び必要に応じて液浸液を介して縮小投影することにより露光を行う。例えば、所望の領域にアイソラインパターンを有するマスクを介して縮小投影露光を行うことにより、アイソトレンチパターンを形成できる。また、露光は所望のパターンとマスクパターンによって2回以上行ってもよい。2回以上露光を行う場合、露光は連続して行うことが好ましい。複数回露光する場合、例えば所望の領域にラインアンドスペースパターンマスクを介して第1の縮小投影露光を行い、続けて第1の露光を行った露光部に対してラインが交差するように第2の縮小投影露光を行う。第1の露光部と第2の露光部とは直交することが好ましい。直交することにより、露光部で囲まれた未露光部において円形状のコンタクトホールパターンが形成しやすくなる。なお、露光の際に用いられる液浸液としては水やフッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤を僅かな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。
[Step (2)]
In this step, exposure is performed by reducing and projecting onto a desired region of the resist film formed in step (1) through a mask having a specific pattern and, if necessary, an immersion liquid. For example, an isotrench pattern can be formed by performing reduced projection exposure through a mask having an isoline pattern in a desired region. Moreover, you may perform exposure twice or more with a desired pattern and a mask pattern. When performing exposure twice or more, it is preferable to perform exposure continuously. In the case of performing multiple exposures, for example, a first reduced projection exposure is performed on a desired area via a line and space pattern mask, and then the second is so that the line intersects the exposed portion where the first exposure has been performed. Reduced projection exposure is performed. The first exposure part and the second exposure part are preferably orthogonal. By being orthogonal, it becomes easy to form a circular contact hole pattern in the unexposed portion surrounded by the exposed portion. Examples of the immersion liquid used for exposure include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist layer on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.
 露光に使用される放射線としては、[B]酸発生体の種類に応じて適宜選択されるが、例えば紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザーやKrFエキシマレーザー(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。露光量等の露光条件は、当該組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選択される。本発明のパターン形成方法においては、露光工程を複数回有してもよく複数回の露光は同じ光源を用いても、異なる光源を用いても良いが、1回目の露光にはArFエキシマレーザー光を用いることが好ましい。 The radiation used for exposure is appropriately selected according to the type of [B] acid generator, and examples thereof include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams. Among these, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser is more preferable. The exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the composition of the composition, the type of additive, and the like. In the pattern forming method of the present invention, the exposure process may be performed a plurality of times, and the plurality of exposures may be performed using the same light source or different light sources, but ArF excimer laser light is used for the first exposure. Is preferably used.
 また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、当該組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行できる。PEBの加熱条件としては、通常30℃~200℃であり、50℃~170℃が好ましい。 Moreover, it is preferable to perform post-exposure baking (PEB) after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in the composition can proceed smoothly. The heating conditions for PEB are usually 30 ° C. to 200 ° C., preferably 50 ° C. to 170 ° C.
[工程(3)]
 本工程は、工程(2)の露光後に有機溶媒を80質量%以上含有するネガ型現像液を用いて現像を行い、トレンチパターン及び/又はホールパターンを形成する。ネガ型現像液とは低露光部及び未露光部を選択的に溶解・除去させる現像液のことである。ネガ型現像液として用いられる有機溶媒は、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒及び炭化水素系溶媒からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
[Step (3)]
In this step, after the exposure in step (2), development is performed using a negative developer containing 80% by mass or more of an organic solvent to form a trench pattern and / or a hole pattern. The negative developer is a developer that selectively dissolves and removes the low-exposed portion and the unexposed portion. The organic solvent used as the negative developer is at least one selected from the group consisting of alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, and hydrocarbon solvents. Is preferred.
 アルコール系溶媒としては、例えば
 メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、tert-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、sec-ヘプタノール、3-ヘプタノール、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、sec-オクタノール、n-ノニルアルコール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、n-デカノール、sec-ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec-テトラデシルアルコール、sec-ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
 エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、2,4-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2,4-ヘプタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
 エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadec Monoalcohol solvents such as alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.
 エーテル系溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル等が挙げられる。 Examples of the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether and the like.
 ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル-i-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ヘキシルケトン、ジ-i-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒が挙げられる。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n- And ketone solvents such as hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, etc. .
 アミド系溶媒としては、例えばN,N’-ジメチルイミダゾリジノン、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド、N-メチルピロリドン等が挙げられる。 Examples of amide solvents include N, N′-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, Examples thereof include N-methylpropionamide and N-methylpyrrolidone.
 エステル系溶媒としては、例えばジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n-ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸i-アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。 Examples of ester solvents include diethyl carbonate, propylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, isoamyl acetate. N-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, Ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoacetate Non-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, glycol diacetate Methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, Examples include diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate.
 炭化水素系溶媒としては、例えば
 n-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-オクタン、i-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
 ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n-プロピルベンゼン、i-プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i-ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ-i-プロピルベンセン、n-アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.
 これらのうち、酢酸n-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸n-ペンチル、メチルエチルケトン、メチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトンが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。 Of these, n-butyl acetate, isoamyl acetate, n-pentyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl n-butyl ketone, and methyl n-pentyl ketone are preferred. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
 現像液中の有機溶媒の含有量は、80質量%以上であり、好ましくは90質量%以上である。最も好ましくは99質量%以上である。現像液が有機溶媒を80質量%以上含有することにより、良好な現像特性を得ることができ、よりリソグラフィー特性に優れたパターンを形成することができる。尚、有機溶媒以外の成分としては、水、シリコンオイル、界面活性剤等が挙げられる。 The content of the organic solvent in the developer is 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more. Most preferably, it is 99 mass% or more. When the developer contains 80% by mass or more of the organic solvent, good development characteristics can be obtained, and a pattern with more excellent lithography characteristics can be formed. Examples of components other than the organic solvent include water, silicone oil, and surfactant.
 現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。 An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used.
 現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.
 当該パターン形成では、工程(3)の現像後にレジスト膜をリンス液により洗浄することが好ましい。また、リンス工程におけるリンス液としても有機溶媒を使用することができ、発生したスカムを効率よく洗浄することができる。リンス液としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が好ましい。これらのうちアルコール系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、炭素数6~8の1価のアルコール系溶媒がより好ましい。炭素数6~8の1価のアルコールとしては直鎖状、分岐状又は環状の1価のアルコールが挙げられ、例えば1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヘキサノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらのうち、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、2-ヘプタノール、4-メチル-2-ペンタノールが好ましい。 In the pattern formation, it is preferable to wash the resist film with a rinsing liquid after the development in the step (3). Moreover, an organic solvent can be used also as the rinse liquid in the rinse process, and the generated scum can be efficiently washed. As the rinsing liquid, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and the like are preferable. Of these, alcohol solvents and ester solvents are preferable, and monovalent alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are more preferable. Examples of monohydric alcohols having 6 to 8 carbon atoms include linear, branched or cyclic monohydric alcohols such as 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, and 4-methyl-2-pentanol. 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, benzyl alcohol and the like. Of these, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol, and 4-methyl-2-pentanol are preferable.
 上記リンス液の各成分は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、さらにより好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には後述する界面活性剤を添加できる。 Each component of the rinse liquid may be used alone or in combination of two or more. The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained. In addition, the surfactant mentioned later can be added to the rinse liquid.
 洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。 As a cleaning method, for example, a method of continuously applying a rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a predetermined time (dip method) ), A method (spray method) of spraying a rinse liquid on the substrate surface, and the like.
<感放射線性樹脂組成物>
 本発明に用いられる感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体、[B]酸発生体、及び[C]酸拡散制御体を含有する。[A]重合体は酸解離性基を含み、この酸解離性基は[B]酸発生体から発生した酸の作用により解離する。結果として、[A]重合体の極性が増大し、露光部における難溶性が増大する。本発明に用いられる感放射線性樹脂組成物はさらに[C]酸拡散制御体を含有するので、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象が制御され、未露光領域における好ましくない化学反応が抑制される。加えて[C]酸拡散制御体は極性基を有しているため、露光部のネガ型現像液中での難溶性が増大し、露光部/未露光部の溶解コントラストが高くなる。その結果、パターン上部の有機現像液に対する溶媒耐性が高くなるために、レジスト膜表面のラフネスが抑制される。
 また、当該組成物は本発明の効果を損なわない限り、その他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition used in the present invention contains a [A] polymer, a [B] acid generator, and a [C] acid diffusion controller. [A] The polymer contains an acid dissociable group, and this acid dissociable group is dissociated by the action of the acid generated from the [B] acid generator. As a result, the polarity of the [A] polymer increases and the poor solubility in the exposed area increases. Since the radiation-sensitive resin composition used in the present invention further contains a [C] acid diffusion controller, the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure in the resist film is controlled, and the unexposed region Undesirable chemical reactions in are suppressed. In addition, since the [C] acid diffusion controller has a polar group, the poor solubility of the exposed area in the negative developer increases, and the dissolution contrast between the exposed / unexposed areas increases. As a result, the solvent resistance to the organic developer above the pattern is increased, so that the roughness of the resist film surface is suppressed.
Moreover, the said composition may contain another arbitrary component, unless the effect of this invention is impaired. Hereinafter, each component will be described in detail.
<[A]重合体>
 [A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位を含有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体である。
<[A] polymer>
The polymer [A] is a polymer that contains a structural unit containing an acid dissociable group and whose polarity increases by the action of an acid.
[構造単位(I)]
 [A]重合体としては、下記式(3)で表される構造単位(I)を有することが好ましい。
[Structural unit (I)]
[A] The polymer preferably has a structural unit (I) represented by the following formula (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(3)中、Rは水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは酸解離性基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(In Formula (3), R 7 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R p is an acid-dissociable group.)
 Rで表される酸解離性基としては下記式(4)で表される基が好ましい。 Group as the acid dissociable group represented by R p represented by the following formula (4) is preferable.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(4)中、Rp1は炭素数1~4のアルキル基又は炭素数4~20の1価の脂環式炭化水素基である。Rp2及びRp3はそれぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数4~20の脂環式炭化水素基である。なお、Rp2及びRp3は相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子とともに炭素数4~20の2価の脂環式炭化水素基を形成してもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(In the formula (4), R p1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. R p2 and R p3 are each independently a carbon number. An alkyl group having 1 to 4 or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, wherein R p2 and R p3 are bonded to each other and have 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which they are bonded. (A divalent alicyclic hydrocarbon group may be formed.)
 Rp1、Rp2及びRp3で表される炭素数1~4のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基、1-メチルプロピル基、t-ブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group and a 2-methylpropyl group. , 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.
 Rp1、Rp2及びRp3で表される炭素数4~20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばアダマンタン骨格、ノルボルナン骨格等の有橋式骨格を有する多環の脂環式基;シクロペンタン、シクロヘキサン等のシクロアルカン骨格を有する単環の脂環式基が挙げられる。また、これらの基は、例えば炭素数1~10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基の1種以上で置換されていてもよい。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a polycyclic alicyclic group having a bridged skeleton such as an adamantane skeleton and a norbornane skeleton. Group; a monocyclic alicyclic group having a cycloalkane skeleton such as cyclopentane or cyclohexane. These groups may be substituted with one or more of linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, for example.
 これらのうち、Rp1が炭素数1~4のアルキル基であり、Rp2及びRp3が相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子とともにアダマンタン骨格又はシクロアルカン骨格を有する2価の基を形成することが好ましい。 Among these, R p1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R p2 and R p3 are bonded to each other, and each is a divalent group having an adamantane skeleton or a cycloalkane skeleton together with the bonded carbon atoms. Is preferably formed.
 構造単位(I)としては、例えば下記式(1-1)~(1-4)で表される構造単位が挙げられる。 Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(1-1)~(1-4)中、Rは上記式(3)と同義である。Rp1、Rp2及びRp3は上記式(4)と同義である。nは1~3の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(In the formula (1-1) ~ (1-4), R 7 is .R p1, R p2 and R p3 as defined in the above formula (3) is as defined in the above formula (4) .n p is (It is an integer from 1 to 3.)
 上記式(3)で表される構造単位としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit represented by the above formula (3) include a structural unit represented by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Rは上記式(3)と同義である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(Wherein R 7 has the same meaning as the above formula (3))
 [A]重合体において、構造単位(I)の含有率は、[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の総量が20モル%~80モル%であることが好ましく、25モル%~70モル%であることがより好ましい。なお、[A]重合体は構造単位(I)を1種、又は2種以上有してもよい。 [A] In the polymer, the content of the structural unit (I) is preferably such that the total amount of the structural unit (I) with respect to all the structural units constituting the [A] polymer is 20 mol% to 80 mol%. More preferably, it is 25 mol% to 70 mol%. In addition, the [A] polymer may have 1 type, or 2 or more types of structural units (I).
 構造単位(I)を与える単量体としては、1-アルキル-シクロアルキルエステル等の単環の脂環式基を有する酸解離性基を含む単量体、2-アルキル-2-ジシクロアルキルエステル、2-アルキル-2-トリシクロアルキルエステル等の多環の脂環式基を有する酸解離性基を含む単量体等が挙げられる。 Monomers that give the structural unit (I) include monomers containing an acid-dissociable group having a monocyclic alicyclic group such as 1-alkyl-cycloalkyl ester, 2-alkyl-2-dicycloalkyl, etc. And monomers containing an acid-dissociable group having a polycyclic alicyclic group such as esters and 2-alkyl-2-tricycloalkyl esters.
[構造単位(II)]
 [A]重合体は、ラクトン構造を含む構成単位(II)を有することが好ましい。構成単位(II)を有することで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜の基板への密着性を向上できる。ここで、ラクトン構造とは、-O-C(O)-構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する基を表す。ラクトン環を1つめの環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
[Structural unit (II)]
[A] The polymer preferably has a structural unit (II) containing a lactone structure. By having the structural unit (II), the adhesion of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition to the substrate can be improved. Here, the lactone structure represents a group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring, and when it is only the lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
 構成単位(II)としては、例えば下記式で表される構造単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、RL1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(In the formula, R L1 represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)
 構造単位(II)を生じさせる単量体は、下記式(L-1)で表される。 The monomer that generates the structural unit (II) is represented by the following formula (L-1).
(式(L-1)中、RL1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RL2は単結合又は2価の連結基である。RL3はラクトン構造を有する1価の有機基である。) (In the formula (L-1), R L1 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R L2 is a single bond or a divalent linking group. R L3 is a monovalent organic compound having a lactone structure. Group.)
 RL2が表す2価の連結基としては、例えば炭素数1~20の2価の直鎖状又は分岐状の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by R L2 include a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
 RL3が表すラクトン構造を有する1価の有機基としては、例えば下記式(L3-1)~(L3-6)で表される基が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having a lactone structure represented by R L3 include groups represented by the following formulas (L3-1) to (L3-6).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式(L3-1)~(L3-6)中、RLc1は酸素原子又はメチレン基である。RLc2は水素原子又は炭素数1~4のアルキル基である。nLc1は0又は1である。nLc2は0~3の整数である。*は上記式(L-1)中、RL2に結合する部位を示す。但し、式(L3-1)~(L3-6)で表される基は置換基を有していてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(In the formulas (L3-1) to (L3-6), R Lc1 is an oxygen atom or a methylene group. R Lc2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. N Lc1 is 0 or 1. N Lc2 is an integer of 0 to 3. * represents a site that binds to R L2 in the above formula (L-1), provided that it is represented by formulas (L3-1) to (L3-6). Group may have a substituent.)
 上記構造単位(II)を与える好ましい単量体としては、例えば国際公開2007/116664号パンフレット段落[0043]に記載の単量体等が挙げられる。 Examples of preferable monomers that give the structural unit (II) include monomers described in paragraph [0043] of International Publication No. 2007/116664.
 [A]重合体における構造単位(II)の含有率は、20モル%~80モル%であることが好ましく、30モル%~70モル%であることがより好ましい。 [A] The content of the structural unit (II) in the polymer is preferably 20 mol% to 80 mol%, and more preferably 30 mol% to 70 mol%.
 [A]重合体は、本発明の効果を損なわない限り、構造単位(I)及び構造単位(II)以外に、他の構造単位を含んでいてもよい。他の構造単位としては、例えば極性基を有する構造単位等が挙げられる。 [A] The polymer may contain other structural units in addition to the structural unit (I) and the structural unit (II) as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other structural units include structural units having a polar group.
<[A]重合体の合成方法>
 [A]重合体は、ラジカル重合等の常法に従って合成できる。例えば、
 単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。なお、単量体溶液に対して、単量体溶液を滴下して反応させる場合、滴下される単量体溶液中の単量体量は、重合に用いられる単量体総量に対して30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、70モル%以上が特に好ましい。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized according to a conventional method such as radical polymerization. For example,
A method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; a solution containing a monomer and a solution containing a radical initiator A method in which a polymerization reaction is carried out by dropping a reaction solvent or a monomer-containing solution separately; a plurality of types of solutions containing each monomer and a solution containing a radical initiator are separately added to the reaction solvent. Or it is preferable to synthesize | combine by methods, such as the method of dripping at the solution containing a monomer, and making it polymerize. In addition, when the monomer solution is dropped and reacted with respect to the monomer solution, the monomer amount in the dropped monomer solution is 30 mol with respect to the total amount of monomers used for polymerization. % Or more is preferable, 50 mol% or more is more preferable, and 70 mol% or more is particularly preferable.
 これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよい。通常30℃~180℃であり、40℃~160℃が好ましく、50℃~140℃がさらに好ましい。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常、30分~8時間であり、45分~6時間が好ましく、1時間~5時間がより好ましい。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常、30分~8時間であり、45分~7時間が好ましく、1時間~6時間がより好ましい。 The reaction temperature in these methods may be appropriately determined depending on the initiator type. Usually, it is 30 ° C to 180 ° C, preferably 40 ° C to 160 ° C, and more preferably 50 ° C to 140 ° C. The dropping time varies depending on the reaction temperature, the type of initiator, the monomer to be reacted, etc., but is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 6 hours, more preferably 1 hour to 5 hours. . The total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions as in the dropping time, but is usually from 30 minutes to 8 hours, preferably from 45 minutes to 7 hours, and more preferably from 1 hour to 6 hours.
 上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらの開始剤は単独で又は2種以上を混合して使用できる。 Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 -Cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and the like. These initiators can be used alone or in admixture of two or more.
 重合溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、その単量体を溶解可能な溶媒であれば限定されない。重合溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル・ラクトン系溶媒、ニトリル系溶媒及びその混合溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独又は2種以上を併用できる。 The polymerization solvent is not limited as long as it is a solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and can dissolve the monomer. Examples of the polymerization solvent include alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ester / lactone solvents, nitrile solvents, and mixed solvents thereof. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
 重合反応により得られた樹脂は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の樹脂を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、樹脂を回収することもできる。 The resin obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the target resin is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols or alkanes can be used alone or in admixture of two or more. In addition to the reprecipitation method, the resin can be recovered by removing low-molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.
 [A]重合体のGPC法によるMwとしては、1,000~100,000が好ましく、2,000~50,000がより好ましく、3,000~30,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、レジストパターンの断面形状が良好となる。 The Mw of the [A] polymer by GPC method is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 50,000, and particularly preferably 3,000 to 30,000. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the cross-sectional shape of a resist pattern becomes favorable.
 [A]重合体のMwとMnとの比(Mw/Mn)としては、通常1~3であり、好ましくは1~2である。 [A] The ratio of Mw to Mn (Mw / Mn) of the polymer is usually 1 to 3, and preferably 1 to 2.
<[B]酸発生体>
 [B]酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基を解離させカルボキシ基等の極性基を発生させる。その結果、[A]重合体が現像液に難溶性となる。当該組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」と称することがある)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator generates an acid by exposure, and the acid dissociable group present in the [A] polymer is dissociated by the acid to generate a polar group such as a carboxy group. As a result, the [A] polymer becomes hardly soluble in the developer. The composition of the [B] acid generator in the composition is incorporated as part of the polymer even in the form of a compound as will be described later (hereinafter sometimes referred to as “[B] acid generator” as appropriate). Or both of these forms.
 [B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。これらの[B]酸発生剤のうち、オニウム塩化合物が好ましい。 [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like. Of these [B] acid generators, onium salt compounds are preferred.
 オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩(テトラヒドロチオフェニウム塩を含む)、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。 Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts (including tetrahydrothiophenium salts), iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.
 スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4-メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4-メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、4-メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、4-メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、4-メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2-テトラフルオロ-6-(1-アダマンタンカルボニロキシ)-ヘキサン-1-スルホネート、2-アダマンチル-1,1-ジフルオロエタン-1-スルホネート等が挙げられる。これらのうち、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、2-アダマンチル-1,1-ジフルオロエタン-1-スルホネート及びトリフェニルホスホニウム1,1,2,2-テトラフルオロ-6-(1-アダマンタンカルボニロキシ)-ヘキサン-1-スルホネートが好ましい。 Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexyl Phenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl diphe Rusulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, trif Niruhosuhoniumu 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) - hexane-1-sulfonate, 2-adamantyl-1,1-difluoroethane-1-sulfonate, and the like. Of these, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 2-adamantyl-1,1-difluoroethane-1-sulfonate and triphenylphosphonium 1,1,2,2-tetrafluoro- 6- (1-adamantanecarbonyloxy) -hexane-1-sulfonate is preferred.
 テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1-(6-n-ブトキシナフタレン-2-イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1-(6-n-ブトキシナフタレン-2-イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、1-(6-n-ブトキシナフタレン-2-イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、1-(6-n-ブトキシナフタレン-2-イル)テトラヒドロチオフェニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、1-(6-n-ブトキシナフタレン-2-イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのテトラヒドロチオフェニウム塩のうち、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート及び1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネートが好ましい。 Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiofe Nitro 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate , 1- (6-n-Butoxynaphthalen-2-yl Tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothio Phenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2, 2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl- -Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl -4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4- Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate and the like. Of these tetrahydrothiophenium salts, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) Tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octane sulfonate and 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butane sulfonate are preferred.
 ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ-n-オクタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウム2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのヨードニウム塩のうち、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネートが好ましい。 Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2. .1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like. Of these iodonium salts, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate is preferred.
 スルホンイミド化合物としては、例えばN-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド、N-(ノナフルオロ-n-ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド、N-(パーフルオロ-n-オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド、N-(2-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イル-1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド、N-(2-(3-テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)-1,1-ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド、N-(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド等を挙げることができる。これらのスルホンイミド化合物のうち、N-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミドが好ましい。 Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3- Dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene -2,3-dicarboximide, N- (2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonyl Oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-di Carboximide etc. can be mentioned. Of these sulfonimide compounds, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide is preferred.
 これらの[B]酸発生剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[B]酸発生体が酸発生剤である場合の使用量としては、レジストとしての感度および現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、通常、0.1質量部以上20質量部以下、好ましくは0.5質量部以上15質量部以下である。[B]酸発生剤の使用量を上記特定範囲とすることで、感度を十分満足することができる。 These [B] acid generators may be used alone or in combination of two or more. [B] The amount used when the acid generator is an acid generator is usually 0.1 mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. Part to 20 parts by mass, preferably 0.5 part to 15 parts by mass. [B] By making the usage-amount of an acid generator into the said specific range, sensitivity can fully be satisfied.
<[C]酸拡散制御体>
 [C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏するものであって、かつその構造中に極性基を有しているものであれば、特に限定されるものではない。当該パターン形成方法に用いられる感放射線性樹脂組成物は、極性基を有している[C]酸拡散制御体を含有していることにより、通常の酸拡散制御体を添加することの効果に加えて、得られるレジスト膜のパターン上部表面のラフネスが抑制される。さらに、トレンチパターンにおいては逆テーパー形状が抑制され、ホールパターンにおいては、ミッシングコンタクトホールが抑制される。酸拡散制御体の当該組成物における含有形態としては、遊離の化合物の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
[C] The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure, and has the effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region, And if it has a polar group in the structure, it will not specifically limit. The radiation-sensitive resin composition used in the pattern forming method contains the [C] acid diffusion controller having a polar group, thereby adding an effect of adding a normal acid diffusion controller. In addition, the roughness of the upper surface of the pattern of the resist film obtained is suppressed. Further, the reverse taper shape is suppressed in the trench pattern, and the missing contact hole is suppressed in the hole pattern. The inclusion form of the acid diffusion controller in the composition may be in the form of a free compound, incorporated as part of the polymer, or both forms.
 酸拡散制御体としては、例えばアミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物等の含窒素化合物等が挙げられる。これらのうち含窒素化合物が好ましい。 Examples of the acid diffusion controller include nitrogen compounds such as amine compounds, amide group-containing compounds, and urea compounds. Of these, nitrogen-containing compounds are preferred.
 [C]酸拡散制御体が、上記式(1)で表される含窒素化合物であることが好ましい。 [C] The acid diffusion controller is preferably a nitrogen-containing compound represented by the above formula (1).
 上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基又はアルコキシカルボニル基である。但し、R~Rいずれか2つが互いに結合し、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成していてもよい。また、R、R、R又は上記ヘテロ環の水素原子の少なくとも1つは極性基で置換されている。 In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxycarbonyl group. It is. However, any two of R 1 to R 3 may be bonded to each other and form a heterocycle together with the nitrogen atom to which they are bonded. In addition, at least one of R 1 , R 2 , R 3 or the hydrogen atom of the heterocycle is substituted with a polar group.
 上記式(1)中、R、R及びRが表す炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基等が挙げられる。これらのうち、メチル基、エチル基及びプロピル基が好ましい。
 上記式(1)中、R、R及びRが表す炭素数3~20のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチルプロピル基、シクロヘキシルメチル基、シクロオクチル基、シクロオクチルメチル基等が挙げられる。
 上記式(1)中、R~Rの何れか2つが互いに結合して、それらが結合している窒素原子と共に形成するヘテロ環としては、ピラジン環、ピラゾール環、ピリダジン環、キノザリン環、プリン環、ピロリジン環、ピペリジン環等が挙げられる。これらのうち、ピロリジン環及びピペリジン環が好ましい。
In the above formula (1), the linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R 3 includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, A decyl group etc. are mentioned. Of these, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are preferable.
In the above formula (1), the cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R 3 includes a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentylpropyl group, a cyclohexylmethyl group, a cyclooctyl group, and a cyclooctyl group. A methyl group etc. are mentioned.
In the above formula (1), and any two of R 1 ~ R 3 bonded to each other, the hetero ring they form together with the nitrogen atom to which they are bonded, a pyrazine ring, a pyrazole ring, a pyridazine ring, quinoxaline ring, Examples include a purine ring, a pyrrolidine ring, and a piperidine ring. Of these, pyrrolidine ring and piperidine ring are preferred.
 上記式(1)中、R、R又はRが、上記式(2)で表される基であることが好ましい。上記式(2)で表される基は酸解離性基を有する基であり、本発明における[C]酸拡散制御体は、酸の作用により上記酸解離性基が解離して、塩基性アミノ基となる。それにより本発明の感放射線性樹脂組成物から得られるレジスト膜のリソグラフィー性能を向上させる効果を有する。 In the above formula (1), R 1 , R 2 or R 3 is preferably a group represented by the above formula (2). The group represented by the above formula (2) is a group having an acid dissociable group. In the [C] acid diffusion controller in the present invention, the acid dissociable group is dissociated by the action of an acid, and the basic amino Be the basis. Thereby, it has the effect of improving the lithography performance of the resist film obtained from the radiation sensitive resin composition of the present invention.
 上記式(1)中、R~Rで表される基が有する極性基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。これらのうちヒドロキシ基又はカルボキシ基であることが好ましい。[C]酸拡散制御体が有する極性基の数は1つ以上であり、1~3つであることがより好ましい。 In the above formula (1), examples of the polar group possessed by the groups represented by R 1 to R 3 include a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, an amino group, and an amide group. Of these, a hydroxy group or a carboxy group is preferable. [C] The acid diffusion controller has one or more polar groups, and more preferably 1 to 3 polar groups.
 上記式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4~12のシクロアルキル基である。但し、R及びRが互いに結合し、それらが結合している炭素原子と共に炭素数4~12のシクロアルカンジイル基を形成していてもよい。*は窒素原子と結合する部位を示す。 In the above formula (2), R 4 , R 5 and R 6 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms. However, R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a cycloalkanediyl group having 4 to 12 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. * Indicates a site bonded to a nitrogen atom.
 上記式(2)中、R、R及びRが表す炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。これらのうち、メチル基及びエチル基が好ましい。
 上記式(2)中、R、R及びRが表す炭素数4~12の1価の脂環式炭化水素基、及びR及びRが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に形成する炭素数4~12の脂環式炭化水素基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基類、及びノルボルニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基、アダマンチル基等の有橋脂環族由来の基が挙げられる。
In the above formula (2), examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 4 , R 5 and R 6 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group. Of these, a methyl group and an ethyl group are preferred.
In the above formula (2), a monovalent alicyclic hydrocarbon group R 4, R 5 and 4 to 12 carbon atoms R 6 represents, and R 4 and R 5 are bonded to each other, and they are attached Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms formed together with the carbon atom include cycloalkyl groups such as cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, norbornyl group, tricyclodecyl group, tetra Examples thereof include a group derived from a bridged alicyclic group such as a cyclododecyl group and an adamantyl group.
 上記式(2)で表される基としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 Examples of the group represented by the above formula (2) include a group represented by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 これらのうち、(2―16)及び(2―17)が好ましい。 Of these, (2-16) and (2-17) are preferred.
 上記式(2)で表される酸解離性基を有する基を含む[C]酸拡散制御体は、酸の作用により酸解離性基が解離して塩基性アミノ基となる化合物であり、当該パターン形成方法における感放射線性樹脂組成物から得られるレジストのリソグラフィー性能を向上させる効果を有する。この際、上記酸解離性基の解離基の炭素数を多くすることで、解離基の解離能が向上し、レジスト膜中の塩基性の制御が容易となる。さらには露光前のPB時や、露光後のポストエクスポージャーベーク時におけるレジスト膜からの[C]酸拡散制御体の蒸散が抑えられるため、よりリソグラフィー性能を向上させることができる。解離基の炭素数としては、4~20が好ましく、4~13がより好ましい。炭素数4以上の炭化水素基であると、酸による解離がおこり易い。 The [C] acid diffusion controller comprising a group having an acid dissociable group represented by the above formula (2) is a compound that is dissociated by the action of an acid to form a basic amino group, It has the effect of improving the lithography performance of a resist obtained from the radiation-sensitive resin composition in the pattern forming method. At this time, by increasing the number of carbon atoms of the dissociable group of the acid dissociable group, the dissociation ability of the dissociable group is improved, and the basicity in the resist film can be easily controlled. Furthermore, since the evaporation of the [C] acid diffusion controller from the resist film during PB before exposure or post-exposure baking after exposure is suppressed, lithography performance can be further improved. The number of carbon atoms of the dissociating group is preferably 4-20, and more preferably 4-13. When it is a hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, dissociation by an acid is likely to occur.
 [C]酸拡散制御体としては、下記式で表されるものが好ましい。 [C] The acid diffusion controller is preferably represented by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 これらの酸拡散抑制剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[C]酸拡散制御体の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、好ましくは15質量部以下、さらに好ましくは0.001~10質量部、特に好ましくは0.005~5質量部である。酸拡散制御剤体の含有量を0.001質量部未満である場合、パターン形状が劣化する傾向にあり、また15質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。 These acid diffusion inhibitors may be used alone or in combination of two or more. [C] The content of the acid diffusion controller is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 0.001 to 10 parts by mass, and particularly preferably 0.005 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. 5 parts by mass. When the content of the acid diffusion control agent is less than 0.001 part by mass, the pattern shape tends to deteriorate, and when it exceeds 15 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to decrease.
<その他の成分>
 上記感放射線性樹脂組成物は本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて加えられる[D]フッ素原子を有する重合体(以下「[D]重合体」ともいう)及び[E]溶媒、その他の任意成分として、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物及び増感剤を含有することができる。以下各成分について詳述する。
<Other ingredients>
The radiation-sensitive resin composition is [D] a polymer having a fluorine atom (hereinafter also referred to as “[D] polymer”) and an [E] solvent, as long as the effects of the present invention are not impaired. As other optional components, a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, and a sensitizer can be contained. Hereinafter, each component will be described in detail.
([D]重合体)
 [D]重合体は、フッ素原子を有する重合体である。当該パターン形成における感放射線性樹脂組成物は[D]重合体を含有することによって、レジスト膜の疎水性を向上し、液浸露光時の物質溶出抑制に優れる。また、レジスト膜と液浸液との後退接触角を十分に高くでき、高速でスキャン露光した場合に水滴が残らない等の効果を奏する為、液浸露光用としての有用性が高い。本発明における[D]重合体は、フッ素を構造中に含む単量体を1種類以上重合することにより形成される。
([D] polymer)
[D] The polymer is a polymer having a fluorine atom. The radiation-sensitive resin composition in the pattern formation contains the [D] polymer, thereby improving the hydrophobicity of the resist film and being excellent in suppressing substance elution during immersion exposure. In addition, since the receding contact angle between the resist film and the immersion liquid can be sufficiently increased, and there are effects such as no water droplets remaining when scanning exposure is performed at high speed, it is highly useful for immersion exposure. [D] polymer in this invention is formed by superposing | polymerizing 1 or more types of the monomer which contains a fluorine in a structure.
 フッ素を構造中に含む単量体としては、主鎖にフッ素原子を含むもの、側鎖にフッ素原子を含むもの、主鎖と側鎖にフッ素原子を含むものが挙げられる。
 主鎖にフッ素原子を含む単量体としては、例えば、α-フルオロアクリレート化合物、α-トリフルオロメチルアクリレート化合物、β-フルオロアクリレート化合物、β-トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β-フルオロアクリレート化合物、α,β-トリフルオロメチルアクリレート化合物、1種類以上のビニル部位の水素がフッ素又はトリフルオロメチル基等で置換された化合物等が挙げられる。
 また、側鎖にフッ素原子を含む単量体としては、例えば、ノルボルネンのような脂環式オレフィン化合物の側鎖がフッ素或いはフルオロアルキル基やその誘導体であるもの、アクリル酸又はメタクリル酸のフルオロアルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のオレフィンの側鎖(二重結合を含まない部位)がフッ素又はフルオロアルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。
 更に、主鎖と側鎖にフッ素原子を含む単量体としては、例えば、α-フルオロアクリル酸、β-フルオロアクリル酸、α,β-フルオロアクリル酸、α-トリフルオロメチルアクリル酸、β-トリフルオロメチルアクリル酸、α,β-トリフルオロメチルアクリル酸等のフルオロアルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のビニル部位の水素がフッ素又はトリフルオロメチル基等で置換された化合物の側鎖をフッ素又はフルオロアルキル基やその誘導体で置換したもの、1種類以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素をフッ素原子又はトリフルオロメチル基等で置換し、且つ側鎖がフルオロアルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。尚、ここの脂環式オレフィン化合物とは、環の一部が二重結合である化合物を示す。
Examples of the monomer containing fluorine in the structure include those containing a fluorine atom in the main chain, those containing a fluorine atom in the side chain, and those containing a fluorine atom in the main chain and the side chain.
Examples of monomers containing fluorine atoms in the main chain include α-fluoroacrylate compounds, α-trifluoromethyl acrylate compounds, β-fluoroacrylate compounds, β-trifluoromethyl acrylate compounds, α, β-fluoroacrylate compounds. , Α, β-trifluoromethyl acrylate compounds, compounds in which hydrogen at one or more types of vinyl sites is substituted with fluorine or a trifluoromethyl group, and the like.
Examples of the monomer containing a fluorine atom in the side chain include those in which the side chain of an alicyclic olefin compound such as norbornene is fluorine or a fluoroalkyl group or a derivative thereof, or a fluoroalkyl of acrylic acid or methacrylic acid. And an ester compound of a group or a derivative thereof, and one or more olefin side chains (parts not including a double bond) are fluorine or a fluoroalkyl group or a derivative thereof.
Furthermore, examples of the monomer containing a fluorine atom in the main chain and the side chain include α-fluoroacrylic acid, β-fluoroacrylic acid, α, β-fluoroacrylic acid, α-trifluoromethylacrylic acid, β- An ester compound of a fluoroalkyl group such as trifluoromethylacrylic acid or α, β-trifluoromethylacrylic acid or a derivative thereof, or a compound in which hydrogen at one or more vinyl sites is substituted with fluorine or a trifluoromethyl group The chain is substituted with a fluorine or fluoroalkyl group or a derivative thereof, the hydrogen bonded to the double bond of one or more alicyclic olefin compounds is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and the side chain In which is a fluoroalkyl group or a derivative thereof. In addition, an alicyclic olefin compound here shows the compound in which a part of ring is a double bond.
 本発明においては、[D]重合体にフッ素を付与する構造単位は、特に限定されるものではないが、下記式(5)で表される構造単位(III)をフッ素付与構造単位として用いることが好ましい。 In the present invention, the structural unit for imparting fluorine to the [D] polymer is not particularly limited, but the structural unit (III) represented by the following formula (5) is used as the fluorine-providing structural unit. Is preferred.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式(5)中、Rは水素、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Aは連結基である。Rは少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する炭素数4~20の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(In the formula (5), R 8 is hydrogen, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. A is a linking group. R 9 has 1 to 6 carbon atoms containing at least one fluorine atom.) A linear or branched alkyl group, or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms containing at least one fluorine atom or a derivative thereof.)
 上記式(5)中、Aが表す連結基としては、例えば、単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルアミド基、ウレタン基等が挙げられる。 In the above formula (5), examples of the linking group represented by A include a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an amide group, a sulfonylamide group, and a urethane group.
 構造単位(III)を与える単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn-プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi-プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn-ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi-ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt-ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1-(2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1-(2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1-(5-トリフルオロメチル-3,3,4,4,5,6,6,6-オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。 Monomers that give structural unit (III) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, Fluoro n-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro t -Butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4,4,4) 5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic Acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7, 8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6 -Octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester and the like.
 [D]重合体は、構造単位(III)を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。[D]重合体における構造単位(III)の含有率は、[D]重合体における全構造単位を100モル%とした場合に、10モル%以上80モル%以下であることが好ましく、20モル%以上50%以下がより好ましい。構造単位(III)の含有率が10モル%未満であると、70度以上の後退接触角を達成することができず、レジスト膜からの酸発生剤等の溶出を抑制できないおそれがある。 [D] The polymer may have only one type of structural unit (III), or may have two or more types. [D] The content of the structural unit (III) in the polymer is preferably 10 mol% or more and 80 mol% or less when the total structural unit in the [D] polymer is 100 mol%, preferably 20 mol%. % To 50% is more preferable. If the content of the structural unit (III) is less than 10 mol%, a receding contact angle of 70 degrees or more cannot be achieved, and elution of the acid generator and the like from the resist film may not be suppressed.
 [D]重合体には、上記構造単位(III)以外にも、例えば、現像液に対する溶解速度をコントロールするために酸解離性基を有する構造単位、ラクトン骨格や水酸基、カルボキシル基等を有する構造単位、脂環式化合物を有する構造単位、基板からの反射による光の散乱を抑えるために芳香族化合物に由来する構造単位等の「他の構造単位」を1種類以上含有させることができる。 [D] In addition to the structural unit (III), the polymer includes, for example, a structural unit having an acid-dissociable group, a lactone skeleton, a hydroxyl group, a carboxyl group, etc. in order to control the dissolution rate in the developer. One or more “other structural units” such as a structural unit derived from an aromatic compound can be contained in order to suppress scattering of light due to reflection from the unit, a structural unit having an alicyclic compound, and the like.
 上記酸解離性基を有する構造単位については、[A]重合体の構造単位(I)の説明を適用できる。 The description of the structural unit (I) of the polymer [A] can be applied to the structural unit having the acid dissociable group.
 上記ラクトン骨格を含有する構造単位としては、[A]重合体の構造単位(II)の説明を適用できる。 As the structural unit containing the lactone skeleton, the description of the structural unit (II) of the polymer [A] can be applied.
 上記脂環式化合物を有する構造単位としては、例えば、下記式(6)で表される構造単位(IV)等を挙げることができる。 Examples of the structural unit having the alicyclic compound include a structural unit (IV) represented by the following formula (6).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(6)中、R10は水素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基である。Bは炭素数4~20の脂環式炭化水素基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(In formula (6), R 10 is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. B is an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.)
 上記式(6)のBが表す、炭素数4~20の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン等のシクロアルカン類に由来する脂環族環からなる炭化水素基が挙げられる。これらのシクロアルカン類由来の脂環族環が有する水素原子の一分又は全部が置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、炭素数1~4の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ヒドロキシル基、シアノ基、炭素数1~10のヒドロキシアルキル基、カルボキシル基及び酸素が挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by B in the above formula (6) include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, bicyclo [2.2.1] heptane, and bicyclo [2.2. 2] Octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And hydrocarbon groups composed of alicyclic rings derived from cycloalkanes such as 0 2,7 ] dodecane and tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane. One or all of the hydrogen atoms contained in these cycloalkane-derived alicyclic rings may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, a cyano group, a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxyl group, and oxygen.
 上記構造単位(IV)を与える単量体としては、(メタ)アクリル酸-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-イルエステル、(メタ)アクリル酸-ビシクロ[2.2.2]オクタ-2-イルエステル、(メタ)アクリル酸-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-7-イルエステル、(メタ)アクリル酸-テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ-9-イルエステル、(メタ)アクリル酸-トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ-1-イルエステル、(メタ)アクリル酸-トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ-2-イルエステル等が好ましい。 Monomers that give the structural unit (IV) include (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] octa -2-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-7-yl ester, (meth) acrylic acid-tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodec-9-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] dec-1-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3. 1.1,7 ] dec-2-yl ester and the like are preferable.
 また、上記芳香族化合物に由来する構造単位(V)を与える単量体としては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-メトキシスチレン、3-メトキシスチレン、4-メトキシスチレン、4-(2-t-ブトキシカルボニルエチルオキシ)スチレン2-ヒドロキシスチレン、3-ヒドロキシスチレン、4-ヒドロキシスチレン、2-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、3-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、4-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、2-メチル-3-ヒドロキシスチレン、4-メチル-3-ヒドロキシスチレン、5-メチル-3-ヒドロキシスチレン、2-メチル-4-ヒドロキシスチレン、3-メチル-4-ヒドロキシスチレン、3,4-ジヒドロキシスチレン、2,4,6-トリヒドロキシスチレン、4-t-ブトキシスチレン、4-t-ブトキシ-α-メチルスチレン、4-(2-エチル-2-プロポキシ)スチレン、4-(2-エチル-2-プロポキシ)-α-メチルスチレン、4-(1-エトキシエトキシ)スチレン、4-(1-エトキシエトキシ)-α-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、アセナフチレン、5-ヒドロキシアセナフチレン、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン、2-ヒドロキシ-6-ビニルナフタレン、1-ナフチル(メタ)アクリレート、2-ナフチル(メタ)アクリレート、1-ナフチルメチル(メタ)アクリレート、1-アントリル(メタ)アクリレート、2-アントリル(メタ)アクリレート、9-アントリル(メタ)アクリレート、9-アントリルメチル(メタ)アクリレート、1-ビニルピレン等が挙げられる。 Examples of the monomer that gives the structural unit (V) derived from the aromatic compound include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methoxystyrene, 3-methoxystyrene, 4-methoxystyrene, 4- (2-t-butoxycarbonylethyloxy) styrene 2-hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 4-hydroxystyrene, 2-hydroxy-α-methylstyrene, 3-hydroxy -Α-methylstyrene, 4-hydroxy-α-methylstyrene, 2-methyl-3-hydroxystyrene, 4-methyl-3-hydroxystyrene, 5-methyl-3-hydroxystyrene, 2-methyl-4-hydroxystyrene , 3-methyl-4-hydroxystyrene, 3,4-dihydroxy Tylene, 2,4,6-trihydroxystyrene, 4-t-butoxystyrene, 4-t-butoxy-α-methylstyrene, 4- (2-ethyl-2-propoxy) styrene, 4- (2-ethyl- 2-propoxy) -α-methylstyrene, 4- (1-ethoxyethoxy) styrene, 4- (1-ethoxyethoxy) -α-methylstyrene, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, acenaphthylene, 5-hydroxyacenaphthylene, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 2-hydroxy-6-vinylnaphthalene, 1-naphthyl (meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, 1-naphthylmethyl (meth) acrylate 1-anthryl (meth) acrylate, 2-anthryl (meth) acrylate, 9-an Examples include tolyl (meth) acrylate, 9-anthrylmethyl (meth) acrylate, and 1-vinylpyrene.
 本発明における[D]重合体は、上記他の構造単位(I)、(II)、(IV)又は(V)を、1種のみ有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。これらの構造単位の含有率は、[D]重合体における全構造単位を100モル%とした場合に、通常0モル%以上80モル%以下であり、0モル%以上75モル%以下が好ましく、0モル%以上70モル%以下がより好ましい。 The [D] polymer in the present invention may have only one type of the other structural units (I), (II), (IV) or (V), or two or more types. May be. The content of these structural units is usually 0 mol% or more and 80 mol% or less, preferably 0 mol% or more and 75 mol% or less when the total structural unit in the [D] polymer is 100 mol%, 0 mol% or more and 70 mol% or less are more preferable.
 [D]重合体の使用量としては、[A]重合体100質量部に対して、1質量部以上15質量部以下が好ましく、2質量部以上10質量部以下がより好ましい。 [D] The amount of the polymer used is preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, and more preferably 2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer.
 [D]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[A]重合体よりも大きいことが好ましい。[D]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[D]重合体全量を100質量%として、通常5質量%以上であり、好ましくは5質量%~50質量%であり、より好ましくは5質量%~45質量%である。なお、このフッ素原子含有割合は13C-NMRにより測定することができる。[D]重合体におけるフッ素原子含有割合が[D]重合体よりも大きいものであると、[D]重合体及び[A]重合体を含有する感放射線性樹脂組成物によって形成されたフォトレジスト膜表面の撥水性を高めることができ、液浸露光時に上層膜を別途形成する必要がなくなる。上記の効果を十分に発揮するためには、上記[A]重合体におけるフッ素原子の含有割合と、上記[D]重合体におけるフッ素原子の含有割合との差が1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。 [D] The fluorine atom content in the polymer is preferably larger than that of the polymer [A]. [D] The fluorine atom content in the polymer is usually 5% by mass or more, preferably 5% by mass to 50% by mass, more preferably 5% by mass, with the total amount of the [D] polymer being 100% by mass. % By mass to 45% by mass. The fluorine atom content can be measured by 13 C-NMR. [D] A photoresist formed of a radiation-sensitive resin composition containing the [D] polymer and the [A] polymer, when the fluorine atom content in the polymer is larger than that of the [D] polymer. The water repellency of the film surface can be increased, and there is no need to separately form an upper layer film during immersion exposure. In order to sufficiently exhibit the above effect, the difference between the fluorine atom content in the [A] polymer and the fluorine atom content in the [D] polymer is 1% by mass or more. Preferably, it is 5 mass% or more.
<[D]重合体の合成方法>
 [D]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより上述した[A]重合体の合成方法と同様の方法により製造できる。
<[D] Polymer Synthesis Method>
The [D] polymer is the same as the above-described method for synthesizing the [A] polymer by polymerizing, for example, a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator. It can manufacture by the method of.
 [D]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、1,000~50,000が好ましく、1,000~30,000がより好ましく、1,000~10,000が特に好ましい。[A]重合体のMwが1,000未満の場合、十分な前進接触角を得ることができない。一方、Mwが50,000を超えると、レジストとした際の現像性が低下する傾向にある。 [D] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 1,000 to 30,000, and 1,000. ˜10,000 is particularly preferred. [A] When the Mw of the polymer is less than 1,000, a sufficient advancing contact angle cannot be obtained. On the other hand, when Mw exceeds 50,000, the developability of the resist tends to decrease.
 [D]重合体のMwとGPC法によるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1~3であり、好ましくは1~2である。 [D] The ratio (Mw / Mn) between the Mw of the polymer and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by the GPC method is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.
([E]溶媒)
 当該組成物は通常溶媒を含有する。溶媒は少なくとも上記の[A]重合体、[B]酸発生体、[C]酸拡散制御体、及び必要に応じて加えられる[D]重合体、さらには他の任意成分を溶解できれば特に限定されない。溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒及びその混合溶媒等が挙げられる。
([E] solvent)
The composition usually contains a solvent. The solvent is particularly limited as long as it can dissolve at least the above-mentioned [A] polymer, [B] acid generator, [C] acid diffusion controller, and [D] polymer added as necessary, and other optional components. Not. Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, and mixed solvents thereof.
 溶媒の具体例としては、上述のパターン形成工程(3)で列挙した有機溶媒と同様のものが挙げられる。これらのうち酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン及びγ-ブチロラクトンが好ましい。これらの溶媒は単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the solvent include the same organic solvents listed in the pattern formation step (3) above. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone and γ-butyrolactone are preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
<その他の任意成分>
 当該組成物は、パターニング特性や基板の加工特性を調整または向上することを目的として種々の添加剤を含有させることができる。
<Other optional components>
The composition may contain various additives for the purpose of adjusting or improving patterning characteristics and substrate processing characteristics.
(界面活性剤)
 界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。
(Surfactant)
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like.
(脂環式骨格含有化合物)
 脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
(Alicyclic skeleton-containing compound)
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.
(増感剤)
 増感剤は、[B]酸発生体の生成量を増加する作用を表すものであり、当該組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
A sensitizer represents the effect | action which increases the production amount of a [B] acid generator, and there exists an effect which improves the "apparent sensitivity" of the said composition.
<感放射線性樹脂組成物の調製>
 当該組成物は、例えば有機溶媒中で[A]重合体、[B]酸発生体、[C]酸拡散制御体、必要に応じて加えられる[D]重合体、及びその他の成分を所定の割合で混合することにより調製できる。また、当該組成物は、適当な有機溶媒に溶解又は分散させた状態に調製され使用され得る。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The composition contains, for example, [A] polymer, [B] acid generator, [C] acid diffusion controller, [D] polymer added as necessary, and other components in an organic solvent. It can be prepared by mixing in proportions. In addition, the composition can be prepared and used in a state dissolved or dispersed in a suitable organic solvent.
 以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
 重合体のMw及びMnは、GPCカラム(東ソー社、G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、以下の条件により測定した。
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer were measured under the following conditions using GPC columns (Tosoh Corporation, 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL).
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
 H-NMR分析及び13C-NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社、JNM-EX270)を使用し測定した。 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis were measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (JEOL Ltd., JNM-EX270).
<[A]重合体の合成> <[A] Synthesis of polymer>
 [A]重合体の合成に用いた単量体を下記式で示す。 [A] The monomer used for the synthesis of the polymer is represented by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
[合成例1]:(A-1)の合成
 下記式(M-1)で表される単量体12.9g(50モル%)及び式(M-2)で表される単量体17.1g(50モル%)を、2-ブタノン60gに溶解し、さらに2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.50gを投入した溶液を調製した。次に、30gの2-ブタノンを投入した200mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、溶液を水冷し30℃以下に冷却し、600gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末を濾別した。濾別した白色粉末を120gのメタノールにて2度スラリー状で洗浄した後、再度濾別し、50℃にて12時間乾燥して白色粉末の重合体(A-1)を得た(Mw=13,000、Mw/Mn=1.56、収率=82%)。(A-1)中の(M-1)/(M-2)に由来する構造単位の割合は、49/51(モル%)であった。
[Synthesis Example 1]: Synthesis of (A-1) 12.9 g (50 mol%) of a monomer represented by the following formula (M-1) and a monomer 17 represented by the formula (M-2) A solution was prepared by dissolving 0.1 g (50 mol%) in 2-butanone 60 g and adding 0.50 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile). Next, a 200 mL three-necked flask charged with 30 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added using a dropping funnel. It was added dropwise over time. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the solution was cooled with water, cooled to 30 ° C. or lower, poured into 600 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed with 120 g of methanol twice as a slurry, then filtered again and dried at 50 ° C. for 12 hours to obtain a white powder polymer (A-1) (Mw = 13,000, Mw / Mn = 1.56, yield = 82%). The proportion of structural units derived from (M-1) / (M-2) in (A-1) was 49/51 (mol%).
[合成例2~4]
 表1に記載の種類及び量の単量体を用いた以外は、合成例1と同様に操作して、重合体(A-2)~(A-4)を得た。また、得られた各重合体の各構造単位の含有率、Mw、Mw/Mn比及び収率(%)を合わせて表1に示す。
[Synthesis Examples 2 to 4]
Polymers (A-2) to (A-4) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomers listed in Table 1 were used. Moreover, it shows in Table 1 together with the content rate of each structural unit of each obtained polymer, Mw, Mw / Mn ratio, and a yield (%).
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
<[D]重合体の合成> <[D] Synthesis of polymer>
 [D]重合体の合成に用いた単量体を下記式で示す。 [D] The monomer used for the synthesis of the polymer is represented by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
[合成例5]:(D-1)の合成
 下記式(M-6)で示される単量体35.8g(70mol%)及び式(M-7)で示される単量体14.2g(30mol%)を、2-ブタノン50gに溶解し、さらにジメチル-2.2’-アゾビスイソブチレート5.17gを投入した溶液を調製した。次に50gの2-ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分間窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、溶液を水冷して30℃以下に冷却し、反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn-ヘキサンでその重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで、30gの蒸留水を投入し、更に攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液とした。こうして重合体(D-1)を得た(Mw=7,000、Mw/Mn=1.60、収率=66%)。(D-1)中の(M-6)/(M-7)に由来する構造単位の割合は、71/29(mol%)であった。
[Synthesis Example 5]: Synthesis of (D-1) 35.8 g (70 mol%) of a monomer represented by the following formula (M-6) and 14.2 g of a monomer represented by the formula (M-7) ( 30 mol%) was dissolved in 50 g of 2-butanone, and a solution in which 5.17 g of dimethyl-2.2′-azobisisobutyrate was further added was prepared. Next, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added using a dropping funnel for 3 hours. It was dripped over. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the solution is cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The reaction solution is transferred to a 2 L separatory funnel, and then the polymerization solution is uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol is added. And mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was collected to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution. Thus, a polymer (D-1) was obtained (Mw = 7,000, Mw / Mn = 1.60, yield = 66%). The ratio of structural units derived from (M-6) / (M-7) in (D-1) was 71/29 (mol%).
[合成例6]
 表2に記載の種類及び量の単量体を用いた以外は、合成例5と同様に操作して重合体(D-2)を得た。また、得られた重合体の構造単位の含有率、Mw、Mw/Mn比、収率(%)、低分子量成分含有量を合わせて表2に示す。
[Synthesis Example 6]
A polymer (D-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5 except that the types and amounts of monomers listed in Table 2 were used. Table 2 shows the structural unit content, Mw, Mw / Mn ratio, yield (%), and low molecular weight component content of the obtained polymer.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 当該感放射線性樹脂組成物の調製で使用した[B]酸発生体、[C]酸拡散抑制体及び[E]溶媒は下記のとおりである。 The [B] acid generator, [C] acid diffusion inhibitor and [E] solvent used in the preparation of the radiation sensitive resin composition are as follows.
<[B]酸発生体>
B-1:下記式で表されるトリフェニルスルホニウム1,1,2,2-テトラフルオロ-6-(1-アダマンタンカルボニロキシ)-ヘキサン-1-スルホネート
B-2:下記式で表されるトリフェニルスルホニウム2-アダマンチル-1,1-ジフルオロエタン-1-スルホネート
<[B] Acid generator>
B-1: triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) -hexane-1-sulfonate represented by the following formula B-2: represented by the following formula Triphenylsulfonium 2-adamantyl-1,1-difluoroethane-1-sulfonate
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
<[C]酸拡散制御体>
C-1~C-6:下記式で表される化合物
<[C] Acid diffusion controller>
C-1 to C-6: Compounds represented by the following formulae
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
<[E]溶媒>
E-1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
E-2:シクロヘキサノン
E-3:γ-ブチロラクトン
<[E] solvent>
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone E-3: γ-butyrolactone
<感放射線性樹脂組成物の調製>
[実施例1]
 重合体(A-1)100質量部、酸発生体(B-1)12.8質量部、酸拡散制御体(C-1)1.7質量部、重合体(D-1)3質量部、並びに溶媒(E-1)2,185質量部、(E-2)935質量部及び(E-3)30質量部を混合して、感放射線性樹脂組成物(R-1)を調製した。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
[Example 1]
100 parts by weight of polymer (A-1), 12.8 parts by weight of acid generator (B-1), 1.7 parts by weight of acid diffusion controller (C-1), 3 parts by weight of polymer (D-1) And a solvent (E-1) 2,185 parts by mass, (E-2) 935 parts by mass, and (E-3) 30 parts by mass were prepared to prepare a radiation sensitive resin composition (R-1). .
[実施例2~9、比較例1~2]
 表3に記載した種類及び量の[A]重合体、[B]酸発生体、[C]酸拡散制御体及び[D]重合体を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、感放射線性樹脂組成物(R-2)~(R-11)を調製した。
[Examples 2 to 9, Comparative Examples 1 and 2]
The same procedure as in Example 1 except that the types and amounts of [A] polymer, [B] acid generator, [C] acid diffusion controller and [D] polymer described in Table 3 were used. Radiation sensitive resin compositions (R-2) to (R-11) were prepared.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 
<レジストパターンの形成>
[実施例10]
 ウエハー表面に有機反射防止膜形成剤(日産化学社、ARC66)を塗布し、膜厚105nmの有機反射防止膜を形成した。この基板の表面に、クリーントラック(東京エレクトロン社、ACT12)を用いて感放射線性樹脂組成物(R-1)をスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、90℃で60秒間ソフトベークを行い、膜厚0.10μmのレジスト膜を形成した。液浸液として純水を用いて、このレジスト膜をフルフィールド縮小投影露光装置(ニコン社、S610C、開口数1.30、照明Quadrupole)を用い、ドットパターンマスクとレジスト膜との間に液浸水を介して、縮小投影露光した。その後、105℃にて60秒間ポストエクスポージャーベークを行った後、酢酸ブチルにより23℃で30秒間現像し、4-メチル-2-ペンタノール溶媒で10秒間リンス処理を行った後、回転数2,000rpmでウエハを10秒間回転させることにより乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
[Example 10]
An organic antireflective film forming agent (Nissan Chemical Co., ARC66) was applied to the wafer surface to form an organic antireflective film having a film thickness of 105 nm. On the surface of this substrate, the radiation sensitive resin composition (R-1) was applied by spin coating using a clean track (Tokyo Electron, ACT12), and soft baking was performed on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. Then, a resist film having a thickness of 0.10 μm was formed. Using pure water as the immersion liquid, the resist film is immersed between the dot pattern mask and the resist film using a full-field reduction projection exposure apparatus (Nikon Corporation, S610C, numerical aperture 1.30, illumination quadrupole). Through a reduced projection exposure. Thereafter, post exposure baking at 105 ° C. for 60 seconds, development with butyl acetate at 23 ° C. for 30 seconds, rinsing with 4-methyl-2-pentanol solvent for 10 seconds, rotation speed of 2, The wafer was dried by rotating it at 000 rpm for 10 seconds to form a negative resist pattern.
[実施例11~28及び比較例3~6]
 表4に記載した種類の感放射線性樹脂組成物及び現像液を用いた以外は実施例10と同様に操作してレジストパターンを形成した。
[Examples 11 to 28 and Comparative Examples 3 to 6]
A resist pattern was formed in the same manner as in Example 10 except that the radiation-sensitive resin composition of the type described in Table 4 and the developer were used.
<評価>
 形成した各レジストパターンについて下記の各評価をした。結果を表4に示す。
<Evaluation>
Each of the formed resist patterns was evaluated as follows. The results are shown in Table 4.
[レジスト表面のラフネス(nm)]
 レジスト表面のラフネスは、原子間力顕微鏡(0.100×0.100μm)を用いて測定した。レジスト表面のラフネスを測定しRMSにより算出した値が10nm未満の場合を「良好」と判断、10nm以上の場合を「不良」と判断した。
[Roughness of resist surface (nm)]
The roughness of the resist surface was measured using an atomic force microscope (0.100 × 0.100 μm). When the roughness of the resist surface was measured and the value calculated by RMS was less than 10 nm, it was judged as “good”, and when it was 10 nm or more, it was judged as “bad”.
[感度(mJ/cm)]
 縮小投影露光後のホールパターンの直径が0.055μm、ピッチが0.110μmとなるように、ドットパターンを有するマスクを、液浸水を介して露光し、形成されるホールパターンが直径0.055μm、ピッチが0.110μmのホールサイズとなる時の露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。なお、測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、CG4000)を用いた。
[Sensitivity (mJ / cm 2 )]
A mask having a dot pattern is exposed through immersion water so that the hole pattern diameter after reduced projection exposure is 0.055 μm and the pitch is 0.110 μm, and the formed hole pattern has a diameter of 0.055 μm, The exposure amount when the pitch becomes a hole size of 0.110 μm was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as sensitivity (mJ / cm 2 ). Note that a scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000) was used for length measurement.
[解像性(nm)]
 縮小投影露光後のホールパターンの直径が0.055μm、ピッチが0.110μmとなるようなドットパターンを有するマスクを介し、液浸水を介して露光量を大きくしていった際に得られるホールの最小寸法を測定した。ミッシングコンタクトがなく、ホールの最小寸法が、55nm未満の場合「良好」と判断し、ミッシングコンタクトが発生している場合又はホールの最小寸法が55nm以上の場合、「不良」と判断した。
[Resolution (nm)]
The hole pattern obtained when the exposure dose is increased through immersion water through a mask having a dot pattern such that the diameter of the hole pattern after reduced projection exposure is 0.055 μm and the pitch is 0.110 μm. The smallest dimension was measured. When there was no missing contact and the minimum dimension of the hole was less than 55 nm, it was judged as “good”, and when the missing contact occurred or when the minimum dimension of the hole was 55 nm or more, it was judged as “bad”.
[パターンサイズ均一性(CDU)]
 上記最適露光量において、基板上のレジスト膜に形成された0.055μmのホールパターンを、測長SEM(日立ハイテクノロジーズ社、CG4000)を用いてパターン上部から観察した。直径を任意のポイントで測定し、その測定ばらつきを3σで評価し、0.004μm以下である場合を「良好」と判断し、0.004μmを超える場合を「不良」と判断した。
[Pattern size uniformity (CDU)]
At the optimum exposure amount, a 0.055 μm hole pattern formed in the resist film on the substrate was observed from the upper part of the pattern using a length measurement SEM (Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000). The diameter was measured at an arbitrary point, and the measurement variation was evaluated by 3σ. When the diameter was 0.004 μm or less, it was judged as “good”, and when it exceeded 0.004 μm, it was judged as “bad”.
[断面形状]
 上記感度の評価における0.055μmホールパターンの断面形状を観察し(日立ハイテクノロジーズ社、S-4800)、矩形形状を示していた場合及びレジストパターンの中間での線幅Lbと、膜の上部での線幅Laを測り、0.9≦(La/Lb)≦1.1の範囲内である場合を「良好」と評価し、上記範囲外である場合を「不良」と評価した。
[Cross-sectional shape]
In the above sensitivity evaluation, the cross-sectional shape of the 0.055 μm hole pattern was observed (Hitachi High-Technologies Corporation, S-4800). When the rectangular shape was shown, the line width Lb in the middle of the resist pattern and the upper part of the film The line width La was measured, and the case where it was within the range of 0.9 ≦ (La / Lb) ≦ 1.1 was evaluated as “good”, and the case where it was out of the above range was evaluated as “bad”.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 表4から分かるように、本発明のパターン形成方法により形成されたレジストパターンは、断面形状、パターンサイズ均一性及び解像性に優れることがわかった。また、比較例と比べて、パターン上部表面のラフネスも抑制されていた。 As can be seen from Table 4, it was found that the resist pattern formed by the pattern forming method of the present invention was excellent in cross-sectional shape, pattern size uniformity and resolution. Moreover, the roughness of the pattern upper surface was also suppressed compared with the comparative example.
 本発明によると、リソグラフィー工程において、レジスト膜のパターン上部表面のラフネスを抑制することができ、解像性、パターンサイズ均一性、断面形状等に優れるパターンを形成することができる。それにより、さらなる微細化が要求される半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造に十分対応することができる。

 
According to the present invention, in the lithography process, the roughness of the upper surface of the pattern of the resist film can be suppressed, and a pattern having excellent resolution, pattern size uniformity, cross-sectional shape, and the like can be formed. Thereby, it is possible to sufficiently cope with various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices that require further miniaturization.

Claims (7)

  1.  (1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
     (2)上記レジスト膜に露光する露光工程、及び
     (3)露光した上記レジスト膜を現像液により現像する現像工程
    を含むトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法であって、
     上記現像液が有機溶媒を80質量%以上含有し、
     上記感放射線性樹脂組成物が、
     [A]酸解離性基を含む構造単位を有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体、
     [B]感放射線性酸発生体、及び
     [C]極性基を有する酸拡散制御体
    を含有することを特徴とするパターン形成方法。
    (1) a resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition on a substrate;
    (2) an exposure step of exposing the resist film; and (3) a trench pattern and / or hole pattern forming method including a development step of developing the exposed resist film with a developer,
    The developer contains 80% by mass or more of an organic solvent,
    The radiation sensitive resin composition is
    [A] a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group and having increased polarity by the action of an acid;
    [B] A pattern forming method comprising a radiation sensitive acid generator, and [C] an acid diffusion controller having a polar group.
  2.  [C]酸拡散制御体が、下記式(1)で表される含窒素化合物である請求項1に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニル基である。但し、R~Rのいずれか2つが互いに結合し、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成していてもよい。また、R、R、R又は上記ヘテロ環の水素原子の少なくとも1つは極性基で置換されている。)
    [C] The pattern formation method according to claim 1, wherein the acid diffusion controller is a nitrogen-containing compound represented by the following formula (1).
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (In the formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or alkoxycarbonyl. Provided that any two of R 1 to R 3 are bonded to each other and may form a heterocycle together with the nitrogen atom to which they are bonded, and R 1 , R 2 , R 3 or At least one of the hydrogen atoms in the heterocycle is substituted with a polar group.)
  3.  上記極性基が、ヒドロキシ基又はカルボキシ基である請求項1又は請求項2に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the polar group is a hydroxy group or a carboxy group.
  4.  上記R、R及びRの何れか1つが下記式(2)で表される基である請求項2又は請求項3に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4~12のシクロアルキル基である。但し、R及びRが互いに結合し、それらが結合している炭素原子と共に炭素数4~12のシクロアルカンジイル基を形成していてもよい。*は窒素原子と結合する部位を示す。)
    The pattern forming method according to claim 2, wherein any one of R 1 , R 2, and R 3 is a group represented by the following formula (2).
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (In Formula (2), R 4 , R 5 and R 6 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms. However, bound R 4 and R 5 together, they may form a cycloalkane-diyl group having 4 to 12 carbon atoms with the carbon atom bonded. * indicates a site binding to a nitrogen atom. )
  5.  [A]重合体の酸解離性基が、脂環式基を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 [A] The pattern forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the acid dissociable group of the polymer has an alicyclic group.
  6.  上記(2)露光工程において複数回の露光を行う請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to any one of claims 1 to 5, wherein the exposure is performed a plurality of times in the (2) exposure step.
  7.  (1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
     (2)上記レジスト膜に露光する露光工程、及び
     (3)露光した上記レジスト膜を現像液により現像する現像工程
    を含むトレンチパターン及び/又はホールパターンの形成方法に用いられる感放射線性樹脂組成物であって、
     上記現像液が有機溶媒を80質量%以上含有し、
     上記感放射線性樹脂組成物が、
     [A]酸解離性基を含む構造単位を有し、かつ酸の作用により極性が増大する重合体、
     [B]感放射線性酸発生体、及び
     [C]極性基を有する酸拡散制御体
    を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
    (1) a resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition on a substrate;
    (2) An exposure step of exposing the resist film, and (3) A radiation-sensitive resin composition used in a trench pattern and / or hole pattern forming method, including a development step of developing the exposed resist film with a developer. Because
    The developer contains 80% by mass or more of an organic solvent,
    The radiation sensitive resin composition is
    [A] a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group and having increased polarity by the action of an acid;
    [B] A radiation sensitive resin composition comprising a radiation sensitive acid generator, and [C] an acid diffusion controller having a polar group.
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